连续运输装备和掘锚机组配套在巷道快速掘进中的成功应用

温建刚

（中国煤炭科工集团 太原研究院，山西 太原 030006)

0 引言

我国煤炭建设发展的总趋势是建设安全高效现代化矿井。通过近30年的发展，我国各大高产高效煤矿综采技术及设备已达到世界领先水平，单个采煤工作面年产千万吨甚至更高，矿井的接续产生对煤巷施工速度提出了更高要求。国内目前使用的巷道机械化掘进作业线可分为三类：部分断面掘进机作业线、连续采煤机作业线和掘锚机组作业线。部分断面掘进机已经无法满足大断面巷道快速掘进的生产要求；与掘锚机一体机于连续采煤机相比具有安全、减少掘进巷道施工量、降低生产成本等优势。对于顶板软弱的大断面煤巷掘进，掘锚一体机比连续采煤机具有更大的优势。掘锚一体化代表当今世界煤巷综掘施工的最高水平和发展趋势。

国内使用的掘锚机主要是山特维克公司的进口产品，具有代表性的有ABM20 型和BM670 型掘锚机。神华宁煤集团从2007年4月开始，先后从山特维克公司进口了2套ABM20 型和3套ABM20S 型掘锚机，与由山西天地煤机装备有限公司生产的掘锚机后配套连续运输装备配套使用，首次用于宁东矿区羊场湾煤矿回采巷道的施工。

1 矿井概况

1.1 巷道布置概况

羊场湾煤矿13采区西翼回风大巷，该工作面位于羊场湾煤矿井田西翼13采区，其回风大巷设计于2#煤层中，沿煤层顶板掘进。所掘巷道为矩形，设计巷道断面为（5200×3800）mm。

1.2 地质基本概况

羊场湾煤矿13采区西翼回风大巷设计位于2#煤层中，沿2#煤底板掘进。2#煤厚6.85～7.37m，平均厚7m， 倾向 120°～140°， 倾角 8°～13°， 平均 10°。 煤层硬度系数f=1～2。伪顶为泥岩（厚0.58m），直接顶为粗砂岩（平均厚3.86m），老顶为粉砂岩和细砂岩互层（平均厚7.67m）。

1.3 支护形式

羊场湾煤矿13采区西翼回风大巷设计为矩形断面，采用锚网+钢带+锚索联合支护，掘进断面19.76m2，巷道宽度5200mm，高度3800mm。顶部锚杆采用φ20mm×2500mm的螺纹钢锚杆，矩形布置，每排布置7根锚杆，锚杆间距 800mm、排距 900mm；顶板铺设（5400×1050）mm金属网， 网孔规格为（150×150）mm。 每排顶锚杆压一根钢带，钢带采用φ18mm 圆钢焊接。两帮锚杆采用φ18mm×1800mm的玻璃钢锚杆，帮部各布置5根锚杆。两帮铺设塑钢网。 锚索选用 φ17.8mm×10300mm（1×7）钢绞线，每3米布置5根，五花布置，一排三根，一排两根，交替进行，排距1500mm，三根一排的锚索加托梁，沿巷中及其左、右布置，间距2000mm；两根一排的锚索沿巷中左、右对称布置，间距2200mm，见图1。

2 掘进工作面设备布置与参数

（1）工作面设备布置：工作面采用ABM20 型掘锚机为主要掘进设备。JLY1000/822 型掘锚机后配套连续运输装备为转载破碎设备，后配套设备主要包括行走式转载破碎机、煤矿用带式转载机和刚性皮带架各一套。其与掘锚机、巷道主带式输送机等设备配套，共同组成巷道掘进工程的连续生产系统，实现落煤、装煤、支护、破碎及运煤的机械化作业。其工作面设备布置如图2所示。

图1 巷道断面支护图

图2 工作面设备布置

（2）工作面主要设备及参数。如表1所示。

表1 掘进工作面主要设备技术参数

3 施工工艺及支护

3.1 施工设备的选型

采用ABM20 型掘锚机完成割煤、装煤及支护；选用JLY1000/322 型掘锚机后配套连续运输装备作为掘锚机的后配套设备完成物料的仓储、破碎和转载；选用DSPl000 型的可伸缩胶带输送机完成煤流的主巷运输；选用WCP/75 型防爆胶轮车进行物料、小型设备、人员等辅助运输（见表1）。

3.2 掘进工艺

当掘锚机后配套运输装备随掘锚机组前进搭接行程（20m）终端后，行走式转载破碎机后退，与煤矿用带式转载机一起退回到初始工作位置，此时成套装备长度最短。然后便可利用适当的软连接件，如缆索或圆环连牢固连接行走式转载破碎机和刚性皮带机架，由行走式转载破碎机将成套装备拉移到新的工位，以便开始下一个掘锚循环作业。

3.3 施工方法

（1）截割及装煤。采用ABM20 型掘锚机完成落煤与装煤工序。首先将机器前进至截割滚筒紧靠煤壁及顶板，采用激光定位的方式将掘锚机调整到巷道前进方向的中间位置，放下后稳定器，撑起液压支撑架，开始截割；截割机构和装载运输机构随滑动机架由进给油缸向前推移，截割滚筒切入煤壁开始切割，到达预定截深后，截割滚筒从顶向底完成巷道全断面的切割，装运机构同时装运所采落的煤炭，当截割滚筒割到底板时，收回截割和装运机构，截割底煤，使巷道底板平整，并装完余煤。再将掘锚机调整到作业前状态，进行下一循环的截割。

（2）运煤。掘锚机后配套运输装备指跟随在掘锚机之后能把掘锚机截割、转运来的物料经储存、破碎、均匀转载至带式输送机的成套设备。其运煤过程为：掘锚机的中部摆动运输机将掘锚机割落并由铲板爬爪装入的煤卸到后部的行走式转载破碎机受料斗中，经由破碎机仓储缓冲并破碎后均匀转运至后面的煤矿用带式转载机上，最后卸入巷道可伸缩带式输送机。

（3）支护。 在掘锚机截割前，已经放下放下后稳定器，先把网连接起来，然后撑起液压支临时支护并将支护梁支撑到工作区的顶板上。在掘锚机截割的同时，将遥控器定到支护状态。操纵顶锚杆钻机的钻臂左右的摆动阀，使两台钻架准确到达钻眼位置。根据巷道高度和设计眼深装入合适长度的钻杆。操纵钻机旋转阀及给进阀，进行钻眼。当眼深施工到设计深度时，反向给进，同时继续保持钻杆旋转，将钻杆退出。若因眼深需加长钻杆时，应根据孔深度选择钻杆继续钻孔。在孔内装入适量的树脂药卷，将安装套装入钻卡，将锚杆装入套头，操纵钻机旋转阀及给进阀。升起钻臂，将锚杆导人钻孔内。当托盘与顶板距离约50mm时停止。停止旋转。使用给进阀向上推锚杆使锚杆托板与岩面紧贴，保持一段时间。降下钻臂，取下连接套，人工紧固锚杆。其余顶锚杆及侧帮锚杆，重复上述过程即可。

（4）劳动组织。根据矿井的开拓布局和施工技术条件实行 “三八”工作制，即三个生产班，每班8小时循环作业，设备检修维护、材料运输等利用早班时间进行。生产班每班配备有班长、掘锚机司机、破碎机司机、胶带机司机、支护工、电钳工等工种，三个班共配备57人。各工种作业人员应互相协调充分利用工时，提高生产效率，特别要坚持正规循环作业，确保工作面安全生产和设备高效运转，从而实现稳产、高效。

4 应用效果

ABM20 型掘锚机和JLY800/322 型掘锚机后配套连续运输装备2009年5月25日开始井下安装调试，6月1日正式投入生产，在掘进工程中最高月进尺439.5m。掘锚机组施工的13采区西翼回风大巷的围岩地质条件较为复杂，巷道顶板压力大，易冒落，巷道两帮易片帮，造成支护强度加大，锚索长度10.3m，达到1.67根／m，致使巷道支护工序时间大大延长，掘锚时间比平均为1∶7，设备的主要性能特点即掘锚平行作业的优势没有充分发挥出来，大大影响了掘锚机掘进速度。

5 结束语

掘锚机及其后配套连续运输装备在巷道快速掘进中的配套技术已经在神华宁东矿区、神东矿区、东胜矿区及山西潞安矿区等普遍应用，为矿井的安全、高效生产提供了关键技术支持：

（1）掘锚机能够完成截割、装运、转载煤岩同时又能打眼安装锚杆，它在煤巷快速掘进，提高锚杆支护效果以及改善作业环境等方面具有很大的技术优势，并且其掘进时一次成巷，工程质量易于控制。

（2）实践证明，掘锚机、JLY800/322 型掘锚机后配套连续运输装备的配套使用，解决了巷道掘进过程中设备牵引、物料破碎、煤流缓冲、底板松软等生产中遇到的难题，不但大大提高了掘锚机掘进作业线设备的综合配套能力，充分发挥了掘锚机的生产能力，加快煤巷掘进速度，实现采掘均衡协调发展，从而提高了采煤工作面开采的效率，同时也减轻了工人的劳动强度和提高了生产的安全性，极大满足了高产高效煤矿综采面的接续需求，是我国煤矿实现高产高效集约化生产的理想掘锚机后配套设备。

（3）随着矿井开采的深入，掘采煤层会越来越深，掘进条件也会越来越差，所以掘锚机及其后配套运输装备将具有更广阔的应用前景。掘锚机快速掘进技术的研究对煤炭深层开采的实现具有重要的现实意义。

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[4]温建刚.DZQ100/100/40 型带式转载机的研制[J].煤炭工程，2010，2.