掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷技術(shù)

1、掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷技術(shù)就國產(chǎn)懸臂式掘進(jìn)機(jī)而言，單機(jī)技術(shù)已接近國際先進(jìn)水平。但無論是引進(jìn)設(shè)備還是國產(chǎn)設(shè)備，一旦進(jìn)入掘進(jìn)循環(huán)系統(tǒng)，均難以達(dá)到快速掘進(jìn)要求，采掘比例失調(diào)現(xiàn)象仍很嚴(yán)重。這是因?yàn)?，除由于掘進(jìn)機(jī)本身可靠性的影響外，主要配套環(huán)節(jié)如支護(hù)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸、供電、供排水、通風(fēng)、通信、安全等亦是掘進(jìn)速度受制約的關(guān)鍵因素。據(jù)測(cè)算，在一個(gè)循環(huán)中支護(hù)時(shí)間可占總時(shí)間的5060，切割占2030，系統(tǒng)故障影響占1015。如能解決支護(hù)與切割的同步或交叉同步作業(yè)，就可大大提高單位時(shí)間內(nèi)的掘進(jìn)速度?，F(xiàn)有巷道掘進(jìn)機(jī)，均為部分?jǐn)嗝鎽冶凼骄蜻M(jìn)機(jī)，工作原理基本相同。通過升降臂上下、水平擺動(dòng)，配合截割頭旋轉(zhuǎn)呈S形運(yùn)動(dòng)軌跡完成一

2、個(gè)斷面切割?？蒲袉挝缓蜕a(chǎn)廠家曾多次嘗試，在懸臂式掘進(jìn)機(jī)上安裝單體錨桿鉆機(jī)。為避免懸臂式掘進(jìn)機(jī)升降臂的運(yùn)動(dòng)與錨桿鉆機(jī)干涉，錨桿鉆機(jī)只能安裝在升降臂后部，造成的實(shí)際空頂距較大。除神華、大同礦區(qū)地質(zhì)條件較好以及個(gè)別煤礦空頂距可達(dá)10 m外，我國其他礦區(qū)頂板條件均較差，采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載錨桿支護(hù)很難滿足作業(yè)規(guī)程要求，為確保及時(shí)支護(hù)只能停機(jī)作業(yè)。由于掘進(jìn)與支護(hù)無法平行作業(yè)，按目前配套形式，無論采取錨桿支護(hù)還是架棚支護(hù)，即使后配套都很正常，每掘進(jìn)一循環(huán)（按1 m計(jì)）仍約需5575 min進(jìn)行支護(hù)。按目前“四六”制作業(yè)方式，每天的極限掘進(jìn)量是1822 m，按每月25個(gè)工作日計(jì)，最高月進(jìn)尺為450550

3、m。隨著高效集約化礦井建設(shè)的發(fā)展，這一掘進(jìn)速度顯然難以滿足要求。解決的惟一途徑就是自主開發(fā)能完成掘錨平行作業(yè)的設(shè)備掘錨機(jī)組，以滿足高效集約化采煤技術(shù)的配套要求。煤炭科學(xué)研究總院南京研究所研制的JMZ型掘錨機(jī)組如圖6-11所示。圖6-11 JMZ機(jī)載錨桿鉆機(jī)及其配套示意圖A掘進(jìn)機(jī)；B機(jī)載錨桿鉆機(jī)；C聯(lián)合組件機(jī)載錨桿鉆機(jī)組成1滑道；2滑臺(tái)；3主臂；4鉆架掘錨機(jī)組的工作原理是：掘錨機(jī)組截割部在上下擺動(dòng)切割煤巖的同時(shí)，裝運(yùn)機(jī)構(gòu)將破落的煤巖通過星輪和刮板運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)至機(jī)后配套運(yùn)輸設(shè)備，機(jī)載除塵裝置處于長時(shí)工作狀態(tài)，同時(shí)掘錨機(jī)組上的機(jī)載錨桿鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔、安裝錨桿作業(yè)，一排錨桿安裝完畢，機(jī)器前進(jìn)進(jìn)行下一循環(huán)作

4、業(yè)，其作業(yè)程序如圖6-12所示。掘錨機(jī)組可節(jié)省移動(dòng)和裝鉆機(jī)時(shí)間，掘進(jìn)速度可提高50100。國外普遍認(rèn)為，掘錨機(jī)組之所以能被有效使用，一個(gè)重要原因在于頂板及時(shí)支護(hù)、安全可靠。通過對(duì)掘錨機(jī)組掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行選型和配套，形成高效掘錨掘進(jìn)作業(yè)線，可使每一循環(huán)作業(yè)的時(shí)間減少2545 min，即每30 min一個(gè)循環(huán)，生產(chǎn)效率特大大提高，達(dá)到每天掘進(jìn)進(jìn)尺40 m、最高月進(jìn)1 000 m，年進(jìn)尺約l萬m的目標(biāo)，滿足高效集約化礦井綜采工作面巷道掘進(jìn)要求。國外主要采煤國家已廣泛采用掘錨支一體化掘掘機(jī)。其主要代表機(jī)型是奧地利塔姆洛克·沃依斯特阿爾派思公司生產(chǎn)的ABM20型、ABMl2型、ABMl4型和ABM

5、30型掘錨聯(lián)合機(jī)組。其中，ABM20型可以在掘進(jìn)的同時(shí)，在距工作面1.2 m處進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè)，現(xiàn)已在南非、澳大利亞等許多國家取得了良好聲譽(yù)。德國保拉特（Paurat）公司生產(chǎn)的E230型掘錨聯(lián)合機(jī)組在德國取得了良好使用效果。據(jù)預(yù)測(cè)，未來的掘錨聯(lián)合機(jī)組將向自動(dòng)鉆眼和自動(dòng)裝錨桿的目標(biāo)發(fā)展。圖6-12 掘錨機(jī)組作業(yè)程序示意雖然我國目前尚未生產(chǎn)該類設(shè)備，但已經(jīng)開始這方面的研究和開發(fā)。煤科院南京研究所與兗州鮑店煤礦共同研究開發(fā)了機(jī)載錨桿鉆機(jī)并安裝在MRHS100型掘進(jìn)機(jī)上，組成掘錨一體化掘進(jìn)機(jī)組進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)期間的平均進(jìn)尺為389 m/月，在煤層和頂板硬度合適時(shí)，月實(shí)際進(jìn)度可達(dá)500 m?？梢灶A(yù)料國產(chǎn)

6、的掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷設(shè)備很快將在我國進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。煤巷快速掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)目前，我國煤礦煤巷、半煤巷綜掘平均進(jìn)度仍然不高，這固然與各煤礦地質(zhì)條件不同和各煤礦技術(shù)管理水平差異有關(guān)，但掘進(jìn)設(shè)備本身沒有與現(xiàn)在的巷道支護(hù)技術(shù)相適應(yīng)也是一個(gè)重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，巷道掘進(jìn)作業(yè)中的支護(hù)時(shí)間要占總作業(yè)時(shí)間的70。雖然在煤巷和半煤巖巷道中采用了錨桿、錨噴和錨粱網(wǎng)等支護(hù)手段、簡(jiǎn)化了巷道支護(hù)作業(yè)，但掘進(jìn)巷道作業(yè)中的掘進(jìn)與支護(hù)的分離仍是進(jìn)一步提高掘進(jìn)巷道速度的最大障礙。（1）大力開發(fā)推廣掘錨聯(lián)合機(jī)組。為適應(yīng)日產(chǎn)萬噸級(jí)綜采工作面快道推進(jìn)的需要，20世紀(jì)90年代初期發(fā)達(dá)國家研制開發(fā)了集快速掘進(jìn)，錨桿支護(hù)為一體的

7、掘錨機(jī)械化平行作業(yè)裝備掘錨聯(lián)合機(jī)組。該設(shè)備在英、澳等國應(yīng)用中取得良好效果，在大斷面煤巷掘進(jìn)中年進(jìn)尺可高達(dá)1.5萬2萬m。目前掘錨機(jī)組在國外已趨成熟并得到廣泛應(yīng)用。（2）廣泛采用連續(xù)采煤機(jī)。連續(xù)采煤機(jī)多巷掘進(jìn)是美、澳等主要采煤國家長期采用的掘進(jìn)技術(shù)。我國神華集團(tuán)采用連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)高產(chǎn)高效工作面煤層平巷，取得了極其顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。2000年大柳塔礦創(chuàng)年進(jìn)尺22 324 m巷道水平。兗礦集團(tuán)南屯煤礦也達(dá)到1.1萬m/a水平。連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)突出，采掘合一，推進(jìn)速度快，產(chǎn)量大，效益好。同時(shí)，在綜采工作面生產(chǎn)強(qiáng)度不斷增大情況下，多巷系統(tǒng)是滿足工作面通風(fēng)，運(yùn)輸、行人和設(shè)備安設(shè)的最佳選擇。（3）全面推廣錨桿支護(hù)技術(shù)。我國煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)和成套裝備已基本形成，煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)已在西山潞安、晉城、兗州、邢臺(tái)、鐵法、平頂山、開灤等礦區(qū)得到廣泛應(yīng)用，從薄及中厚煤層回采巷道到