連續(xù)采煤機配套連續(xù)運輸系統(tǒng)在長距離巷道快速掘進中的應用

1、連續(xù)采煤機配套連續(xù)運輸系統(tǒng)在長距離巷道快速掘進中的應用上灣煤礦位于陜、蒙接壤處的神府東勝煤田，是神華集團神東公司所屬的大型骨干礦井之一， 礦井設計生產(chǎn)能力10.0mt/a 。2002 年 12 月開始 1-2 煤層開采的基本建設， 2003 年 1 月上灣煤礦連采一隊單機3 巷掘進完成進尺4656m，創(chuàng)國內(nèi)煤礦單機3 巷掘進進尺速度新紀錄，被中國企業(yè)聯(lián)合會、中國企業(yè)家協(xié)會收入第九批中國企業(yè)新紀錄。1 巷道及所在煤層及圍巖情況創(chuàng)造新紀錄所掘的巷道是為服務于上灣井田西翼盤區(qū)1-2煤開采的3條集中巷，1條作輔助運輸兼進風巷，1 條作膠帶運輸巷，1 條作集中回風巷。這3 條巷道平行布置，間距在20m之

2、內(nèi)，均位于1-2煤煤層中，這為機械化掘進創(chuàng)造了條件。掘進地段1-2煤煤厚3.596.23m，煤層傾角03°，煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為0.82.78m，老頂以細、粉砂巖為主，部分地段為中粗砂巖，厚度大于20m，直接底為泥巖，老底為砂巖。1-2 煤 3 條集中巷均為矩形斷面巷道，掘進中每隔5060m 布置施工一條聯(lián)絡巷。各巷斷面尺寸（寬×高）分別為：輔助巷5.0m×3.6m，膠運巷 5.0m×3.6m，回風巷 6.0m×3.6m。巷道布置如圖1 所示。2 施工工藝及施工組織2.1 施工方法及設備裝備局部段掘進時采用美國joy 公司生產(chǎn)的 12c

3、m15-10d 型連續(xù)采煤機進行割、落煤，并實現(xiàn)自裝煤；采用dbt 公司生產(chǎn)的 2000 型連續(xù)運輸系統(tǒng)將連采機采出的煤炭破碎并轉(zhuǎn)載至膠帶機上； 采用澳大利亞生產(chǎn)的aro 四臂錨桿機進行錨桿支護；采用dbt 公司生產(chǎn)的 488 型鏟車運送材料、設備和巷道內(nèi)清理的浮煤、淤泥。由此形成連續(xù)采煤機掘進割煤、裝煤，連續(xù)運輸系統(tǒng)、膠帶機運煤、錨桿機支護、鏟車搬移材料設備以及清理巷道等全部工序的機械化施工作業(yè)方法。設備型號及參數(shù)如表1 所示。表 1 連采掘進工作面主要生產(chǎn)設備技術(shù)裝備參數(shù)表序號設備名稱規(guī)格 / 型號數(shù)量主要技術(shù)參數(shù)1 連采機 12cm15-10d1 生產(chǎn)能力：1527t/min ；總功率：

4、553kw；速度：010.7m/min ；采高：2.6574.6m；截割寬度： 3.3m；電壓：1100v；工作面傾角范圍： 5；°走向傾斜度： ±17°2 連續(xù)運輸系統(tǒng)20001 功率：890kw；電壓：1140v；運輸能力： 2000t/h3 錨桿機 aro40relmb cwt1 功率： 2× 45kw；采高： 2.34.6m；巖石硬度：6070mpa 綜合巖層；對地間隙：250mm；最大支撐高度：4000mm；最大支撐力： 20000kg；最大進給長度： 2050mm；鉆桿鉆速： 600r/min4 鏟車 un-4881 動力來源為蓄電池 128

5、v；充電運轉(zhuǎn)時間： 810h/ 次；回轉(zhuǎn)半徑：內(nèi)徑 3531mm，外徑 6655mm；載重： 4t5 皮帶機 dsp1080/10001 運輸能力：800t/h ；功率：160kw；長度：1000m；帶寬： 1000mm；帶速： 2.5m/s2.2 掘進與支護工藝落煤、裝煤工藝采用連續(xù)采煤機進行截割煤和裝煤。司機先開動采煤機調(diào)整在巷道前進方向左側(cè)，并按激光線確定位置，開始向前方煤壁切割直至割入深度達 15m，然后退出；再將采煤機調(diào)整到巷道右側(cè)，開始截割剩余部分，連采機就是以切槽和采垛工序來完成巷道的掘進。無論是切槽還是采垛工序，連采機截割時，首先將采煤機截割頭調(diào)整至巷道頂部，將截割頭切入煤體，

6、然后逐漸調(diào)整截割頭高度，由上向下截割煤體，當割到巷道底板時，采煤機稍向后退，割完底煤，使巷道底板平整，并裝完余煤，再將采煤機截割頭調(diào)整至巷道頂板，接著進行下一個循環(huán)，這樣截割循環(huán)往復進行，直至掘進進尺達到規(guī)程規(guī)定的掘錨循環(huán)進尺（一般為 15m）時，連采機就得移到下一條巷道進行作業(yè)。裝煤采用連續(xù)采煤機自裝煤方式。連采機割煤時，煤落入采煤機鏟板的收集頭上，裝在收集頭上的圓盤耙爪連續(xù)運轉(zhuǎn)，將煤裝入采煤機自帶的中部運輸機，中部輸送機將煤裝卸到搭接在連續(xù)采煤機后面的連續(xù)運輸系統(tǒng)給料破碎機內(nèi)。連續(xù)運輸工藝及相關工序的應用通常的連采掘進工作面使用連續(xù)采煤機落煤，然后通過梭車或蓄電池運煤車等后配套設備運輸?shù)侥z

7、帶輸送機上運輸出去。而實現(xiàn)連續(xù)運輸工藝的連采掘進工作面與通常的連采掘進工作面不同的是使用了連續(xù)運輸系統(tǒng)這種新型、 先進的后配套設備， 實現(xiàn)了掘、裝、運連續(xù)作業(yè)，為快速掘進提供了條件。上灣礦所使用的連續(xù)運輸系統(tǒng)由dbt 公司生產(chǎn)，總功率 890kw，供電電壓 1140v，運輸能力 2000t/h 。該系統(tǒng)由 810 個獨立的運輸轉(zhuǎn)載單元 （mbc 和 pbc）和一條剛性結(jié)構(gòu)皮帶機尾 （rfm和 rfm/tp ）組成 (見圖 2)。如為 8 個獨立單元，則包括 4 臺移動式橋式輸送機（ mbc）和 4 臺跨騎式橋式輸送機（ pbc），搭接后的總長度為86.3m。其中，第1 臺移動式橋式輸送機裝有給

8、料破碎機（mbc/fb ），緊跟連采機，直接轉(zhuǎn)載破碎連采機開采的煤炭，最后1 臺跨騎式橋式輸送機在 90m 長的剛性結(jié)構(gòu)膠帶機的機尾架 （rfm ）上搭接并滑移。 剛性結(jié)構(gòu)架（ rfm ）在機尾部分與膠帶機通常的中間架相連接，作為膠帶機的一部分運行使用。掘進煤經(jīng)過連采機的運輸機轉(zhuǎn)載至連續(xù)運輸系統(tǒng)的第1 臺帶有給料破碎機的移動式橋式輸送機（ mbc/fb ）上，之后再經(jīng)過互相搭接的 4 臺跨騎式橋式輸送機（ pbc）、3 臺移動式橋式輸送機（ mbc）、膠帶機尾剛性架（ rfm ）皮帶輸送至膠帶機的皮帶上。在掘進工作面，視連續(xù)運輸系統(tǒng)在剛性結(jié)構(gòu)架上的滑移位置，決定巷道及膠帶是否需要向前延伸。 1

9、-2 煤 3 條集中巷在施工時，為了給集中膠運巷安排與掘進平行作業(yè)的鋪砼底板工程，將掘進用膠帶鋪在了回風巷內(nèi)。掘進時，將回風巷、膠運巷超前，并將聯(lián)絡巷掘出。之后掘進輔運巷且必須保證與聯(lián)絡巷貫通，然后前移延伸膠帶，通過聯(lián)絡巷盡量將輔運和膠運巷按照連續(xù)運輸系統(tǒng)的延展長度掘進到位，然后又送出回風巷、掘進聯(lián)絡巷并與輔運巷貫通。開聯(lián)絡巷時，為了便于連續(xù)運輸系統(tǒng)順利通過， 可將開口處抹角按 2×2m的區(qū)域抹成圓弧狀， 同時需將聯(lián)絡巷與正巷布置成呈 60°左右的夾角形式， 以方便連續(xù)運輸系統(tǒng)通過。清煤選用 488 型鏟車清理巷道內(nèi)的浮煤、 淤泥，保證巷道干凈、 暢通。錨桿支護工藝選用 a

10、ro 四臂錨桿機來完成打眼和安裝工作。 錨桿機與連續(xù)采煤機平行作業(yè)，錨桿支護盡可能及時，減少巷道頂板懸空空頂時間，一旦采煤機退出一條割煤巷時，錨桿機便立即進入進行支護作業(yè)。打眼前依據(jù)激光線將錨桿機調(diào)整在巷道的合適位置，同時將鉆架主托架移到距工作面最近一排錨桿，調(diào)整排距，停止行走，放下穩(wěn)定靴，進行前探梁支護。作為臨時支護，根據(jù)設計好的錨桿的間、排距，將要打錨桿的位置預先標好，并在鉆桿上標出鉆進的深度。之后在鉆箱上裝好鉆桿，鉆眼達規(guī)定的深度， 退出鉆桿，先給眼內(nèi)塞進樹脂藥卷，推到孔底，然后將已上托板和螺母的錨桿尾部套上鉆機，起動鉆機捅破藥卷并攪拌，同時將桿體推至孔底，攪拌后擰緊螺母，使其扭矩、錨固

11、力達到要求。為了配合長距離巷道的快速掘進，在掘進和運輸設備生產(chǎn)能力有保障的情況下，研究加快支護速度、提高支護質(zhì)量顯得尤為重要。在 2003 年的基建生產(chǎn)中，上灣煤礦連采隊在施工 1-2 煤巷時，遇到巷道淋水、涌水量大而且支護跟不上的問題，采取了幾個面多臺錨桿機平行作業(yè)的方式（此時相應增加錨桿機作業(yè)人員） ，減少調(diào)機時間和次數(shù)，協(xié)調(diào)好支護與空頂?shù)臄?shù)量關系， 縮短空頂時間，支護質(zhì)量一次達標不返工，以保證安全，曾創(chuàng)單機日掘進 225m 的最好成績。2.3 施工組織實行 “三八 ”作業(yè)制度， 3 班作業(yè)。檢修視皮帶延伸等情況而定。各班人員安排如表 2 所示。表 2 各班組人員安排及工種配置工種及班次生

12、產(chǎn)一班生產(chǎn)二班生產(chǎn)三班檢修班合計班長兼采煤機司機兼采煤機司機兼采煤機司機兼包機采煤機司機 1111（包機） 4運輸系統(tǒng)司機 5555（包機） 20錨桿機司機 2222（包機） 8皮帶機司機 1111（包機） 4電工兼皮帶司機兼皮帶司機兼皮帶司機22輔助工 44管理人員 4合計（人） 99915463 技術(shù)措施3.1 選擇錨桿支護各巷道及聯(lián)絡巷均采用樹脂錨桿支護方式支護頂板，錨桿為反麻花端頭錨固，錨桿規(guī)格為 16mm×1800mm，材質(zhì)為 a3 圓鋼，m16mm 螺母。樹脂藥卷規(guī)格為23mm×350mm，鐵托盤為120mm×120mm×8mm方托盤。發(fā)現(xiàn)頂

13、板有裂隙、離層、易冒落等特殊情況時，加鋼筋鋼帶、金屬網(wǎng)和錨索等加強支護。其中：集中膠運巷錨桿布置為矩形， 每排 4 根，間排距 1000mm×1200mm 。集中輔運巷錨桿布置為矩形， 每排 4 根，間排距為 1000mm×1200mm 。集中回風巷錨桿布置為矩形， 每排 5 根，間排距為 1000mm×1200mm 。聯(lián)絡巷錨桿布置為矩形，每排4 根，間排距為1000mm×1200mm 。3.2 解決長距離通風3 條巷道掘進頭為局部通風，掘到一定距離，通過對聯(lián)絡巷進行密閉，可實現(xiàn)兩進一回。每條巷道各使用 1 臺對旋隔爆軸流式通風機，利用局部通風機進行通

14、風，解決密閉未到之處的通風問題。通過逐段密閉聯(lián)絡巷、逐段前移風機的方式，解決長距離局部通風問題。上灣礦掘進中選用的局部通風機技術(shù)特征如表3 所示。表 3 對旋隔爆軸流式通風機技術(shù)特征型號 2bkj-no5.6 轉(zhuǎn)速 2930r/min功率 2×18.5kw風量 400200m3/min電壓 380/660v 全風壓 3504000pa3.3 主、輔運輸巷道掘到足夠長的距離后，為了保證煤炭運輸?shù)倪B續(xù)性，可以每向前延伸 10001200m，布置 1 臺膠帶機相互搭接，提高掘進效率。同時加大膠帶的維護力度，各部膠帶都安設自動控制系統(tǒng)，防跑偏、防堆煤、防煙霧裝置等保護齊全，便于檢修人員發(fā)現(xiàn)問

15、題及時處理，從而有效地保證了膠帶的正常運轉(zhuǎn)。輔助運輸采用無軌膠輪車，解決長距離送人和材料等工作。長距離掘進時， 3 條巷道中， 1 條鋪設膠帶，其余2 條均可作為掘進期間的輔助運輸巷道。施工砼底板時，可交替逐段施工，逐段投入使用，兩巷之間通過聯(lián)絡巷改變行車線路，做到行車、施工兩不誤。3.4 供、排水掘進中供排水管路緊跟掘進面（最多滯后兩個聯(lián)絡巷）。掘到足夠長的距離后，視供水出水口壓力，加設管道加壓泵。根據(jù)排水情況，選擇標高較低的聯(lián)絡巷，打設水倉，通過自流或水泵接力排出污水。4 結(jié)語高產(chǎn)高效礦井建設的發(fā)展要求，勢必對機械化掘進提出更高的要求。隨著井田的大型化、工作面長度的加長、推進速度的加快，要求在采掘關系上，