楊志強
(晉城煤業(yè)集團成莊礦,山西 晉城 048000)
目前現(xiàn)有的巖巷掘進方式為人工打眼放炮+側卸式裝巖機裝矸,人工打眼所用的設備主要是YT-29 型風鉆。使用YT-29 型風鉆打眼,1 人負責操作鉆機,負責開啟風、水閥門,另1 人負責扎眼、更換鉆桿,退鉆時由2~3 人共同配合退出鉆桿。打眼鉆桿配備1.5 m、2.0 m、2.4 m 長的中空六棱風鉆桿和Φ42 mm 的“一”字巖石鉆頭。雖然YT-29 型風鉆操作簡單,但是在打眼過程中頂板不好或站在未支護的空頂區(qū)域或未處理的傘檐下作業(yè)時,頂矸掉落將作業(yè)人員砸傷,易發(fā)生人身事故;在更換鉆桿時未進行關風,人員誤操作也容易造成事故。而且YT-29型風鉆動力不足,打孔速度慢、操作人員多。因此,應該用一種新型設備來代替用YT-29 型風鉆。如果用全液壓鉆車代替用YT-29 型風鉆作業(yè),用側卸式裝巖機裝矸相對來說是一種機械化程度比較高的裝巖方式,但由于側卸式裝巖機本身的局限性,使得這種機械并不能對比較大的矸石進行破碎。對于相對來說大的矸石只能人工用風鎬來破碎,這無疑又增加了人力。為了降低作業(yè)時存在的風險、提高巖巷掘進效率,需要改變現(xiàn)有的設備,就能有效地提高機械化巖巷的掘進效率,而且還能防止頂板事故對人員的傷害。
成莊礦巖巷掘進技術與國外相比還存在一定的差距,主要是因為掘進設備的配套、施工工藝的落后不能滿足現(xiàn)代化礦井生產(chǎn)需要。目前成莊礦巖巷掘進全斷面放炮工藝流程為:交接班→安全檢查→放炮(打眼、保護、裝藥、連線、起爆、等待炮眼吹散)→通風、瓦斯安全檢查→敲幫問頂、找掉→出矸→修邊(備料)→敲幫問頂→臨時支護→掛迎頭護網(wǎng)(一次施工兩排時支護完第一排后再掛迎頭護網(wǎng))→永久支護→清煤→自檢→下一循環(huán)。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計巖巷掘進人工打眼、放炮、支護所用時間較長,嚴重制約了掘進效率。為了提高掘進效率,需要通過提高裝備水平、優(yōu)化施工工藝和合理組織生產(chǎn),來滿足現(xiàn)代化礦井的生產(chǎn)需要。
2.1.1 方案一
把原有的巖巷掘進中占用人員大的地方全部改為機械化,即液壓鉆車+破碎裝巖機+SJ-80 皮帶(SGW-40T 刮板輸送機),實現(xiàn)鉆、裝、運、支全部機械化。具體設備配置見表1。
表1 方案一的具體設備配置
CMM2-15 煤礦用液壓鉆車是為掘進工作面斷面寬度為4~6 m、高度為2.5~4 m 的巷道而設計的,并且液壓鉆車在結構和功能上采用了整體升降的工作平臺,可以根據(jù)巷道的不同高度,通過升降平臺來調(diào)整人員的作業(yè)高度,從而實現(xiàn)巷道頂板、側幫(高度1.5 m 以上)上的錨桿孔、錨索孔、炮眼孔及探測孔的機械化作業(yè)施工。液壓鉆車具有鉆進功能全面、工作安全性及效率高、工人勞動強度低等特點,尤其是工人在使用液壓鉆車進行錨桿錨索支護作業(yè)時能大大縮短支護作業(yè)時間,提高支護效率和支護質(zhì)量。本鉆車結構合理、機構緊湊、運轉(zhuǎn)靈活、操作方便,因而液壓鉆車是實現(xiàn)目前國內(nèi)巷道掘進支護快速、高效、機械化的一種首選裝備為并且在設計上充分考慮功能的多樣化。針對目前礦井有掘必探的要求,利用鉆臂動作靈活性的特點增加了施工探測孔的功能,從而使得該機不僅能施工錨桿(索)孔,而且對處于巷道迎頭的炮眼孔、探水孔及探放瓦斯孔均能方便地進行施工作業(yè),大大擴大了設備的作業(yè)面和適用范圍,同時也方便了井下作業(yè),減少了井下設備種類,優(yōu)化了巷道設備配置。
該液壓掘進鉆車與YT-29 型風鉆相比有以下優(yōu)點:設有兩組鉆臂及鉆孔推進機構,均由液壓系統(tǒng)控制,且兩組鉆臂及鉆孔推進機構可獨立并同時作業(yè);兩組鉆孔推進機構可實現(xiàn)不同位置和角度的旋轉(zhuǎn),可進行全方位的頂板、側幫、錨桿、錨索、迎頭炮孔及探測孔的施工作業(yè);設有可升降的前部支撐機構裝置,在迎頭空頂下可對作業(yè)人員進行保護。
ZCY-60 煤礦用全液壓側卸式裝巖機是一種可提高巖巷掘進效率,降低工人勞動強度的巖巷快速裝載機械。
2.1.2 方案二
利用巖巷掘進機進行割矸、出矸,即節(jié)省了放炮時間又能大大提高掘進速度,即:巖巷掘進機+液壓錨桿鉆車+皮帶或溜子出矸,全部實現(xiàn)機械化。具體設備配置見表2。
表2 方案二的具體設備配置
EBZ260 巖巷掘進機是一種可提高巖巷掘進效率,降低工人勞動強度的巖巷快速掘進機械,主要有以下特點:截割硬度不大于110 MPa;最大定位截割面積可達31 m2;最大爬坡能力18°。
2.1.3 方案三
利用挖掘機配合機組出煤:通過機組切割頭、鏟板、耙爪、機組小溜將煤拋至機組后方,挖掘機在后方通過挖斗將煤挖至溜子上,通過溜子、皮帶轉(zhuǎn)載最終運出工作面,即:巖巷掘進機+挖機+液壓錨桿鉆車+皮帶或溜子出矸,全部實現(xiàn)機械化。具體設備配置見表3。
表3 方案三的具體設備配置
通過三種方式在井下施工過程對比發(fā)現(xiàn),方案一還需要人工進行放炮作業(yè),一般工作面放炮時間基本上在三四個小時左右,影響時間較長;方案二減少了放炮時間,EBZ260 巖巷掘進機在割矸過程中一次成型,集割、裝、運與一體;方案三與方案二在掘進效果相同的條件下,設備配套較多,成本投入大,不符合降本增效的要求。
為了提高巖巷掘進效率,實現(xiàn)高產(chǎn)高效,滿足現(xiàn)代化礦井要求,在不斷改變掘進設備和施工工藝、方法的同時,還要根據(jù)現(xiàn)場情況,合理組織作業(yè)人員,在安全得到保障的同時,有效地組織生產(chǎn)。
目前為了提高巖巷掘進效率,我們要改變舊的掘進方法,通過新裝備、新技術的組合,結合現(xiàn)場實際情況來逐步改變掘進工藝,提高巖巷掘進效率。首先在施工工藝上必須保持連續(xù),實現(xiàn)不同工序間的平行施工。最主要的是使用先進的掘進設備,從提高裝備水平上下功夫,來提高巖巷掘進的速度。
利用方案二的施工步驟:
1)應用EBZ260 巖巷掘進機進行割矸、出矸,一次成巷。每個班循環(huán)進尺為1~2 m,每次循環(huán)作業(yè)時間大約在1~2 h。
2)運輸。應用EBZ260 巖巷掘進機橋式轉(zhuǎn)載機SJ-80 帶式輸送機(SGW-40T 刮板輸送機),實現(xiàn)煤(矸)運輸全部機械化。
3)支護。EBZ260 巖巷掘進機把工作面矸石出完后,退出掘進機。然后液壓錨桿鉆車進入工作面,利用液壓錨桿鉆車進行頂幫支護,這樣就能夠有效地降低工人的勞動強度,提高巖巷支護速度。
目前這種巖巷掘進和錨桿鉆機車配合進行巖巷作業(yè)的施工工藝在成莊礦15 號煤的掘進生產(chǎn)中已經(jīng)被投入使用,效果良好。與以前的巖巷掘進技術相比,依靠EBZ260 巖巷掘進機割矸、出矸,利用錨桿鉆機車支護,既能很好地解放勞動力又能增加掘進進尺。
以“人工支護+側裝機出煤”的炮掘工作面掘進工藝為例,這種掘進方式一般一個工作面需要的人數(shù)為8 人,一天三班生產(chǎn),就需要24 個人。如果換成“錨桿鉆車支護+巖巷掘進機出矸”這種掘進方式,一般一個班有6 人就足夠了,相對于原來的掘進方式一個班減少了2 個人,三個班就減少6 個人。這樣既減少了人員數(shù)量,又提高了掘進進尺。