小型电动液压挖掘机在矿井施工中的应用

2014-04-07李阳

河南科技 2014年20期

李阳

（河南国龙矿业建设有限公司，河南郑州 450000）

1 电动液压挖掘机技术概况

在煤矿生产与建设领域，因为受到空间以及地下环境等因素的制约，使得普通的液压挖掘机的使用范围较小，我国在施工中并没有相关产品得以使用。本项目的研究，就是依据现在已经成熟的液压挖掘机技术，与立井井筒以及矿井巷道等狭窄的施工环境相结合，将一种相适宜的液压挖掘施工技术给研究出来。可以与当前我国大部分井巷断面施工所要求的较小空间相适应，具有较小的回转空间，而且工作环境无尾气排放，能够进行全方位的挖掘，并且具有相应的挖掘能力和挖掘强度的液压挖掘机。而且可以按照地址岩性的变化等相关情况，能够快速转化液压剪、液压破碎锤、液压抓铲、抓斗以及标准斗等工作装置；在井巷施工中研制出小型的液压挖掘机，把与现在国内大部分市巷断面施工要求相适应，在立井筒、巷道里狭窄的工作面中进行灵活的装载、挖掘，使得工人的劳动强度降低，掘进效率得以提高作为最终的目的。

2 应用成果内容介绍

2.1 应用现状

随着我国经济社会的发展，科学技术的进步，资源消耗也越来越多，需要开发新的能源，促使了我国立井施工领域不断扩大，冻结法凿井技术的应用也越来越广泛，在立井施工中小型电动液压挖掘机应用在挖掘冻土方面已经取得了比较成熟的生产技术应用，使得我国在此方面已经取得了世界先进水平，在掘进机等一些机械化施工中已经逐步引入了巷道掘进施工。在我国开凿交通隧道时，一般使用挖掘机作业进行装岩，在陕西、内蒙古等地区的露天煤矿中也已经使用了大型的挖掘机对煤炭进行挖掘和装载，在山西、云南以及贵州等煤炭开挖地区，也已经通过小型电动液压挖掘机进行煤炭开挖。

2.2 应用优势

现在我国矿山行业中对挖掘机进行应用的，还是以露天、井筒开凿方面以及平硐煤矿为主，挖掘机也是配合中心回转抓岩机来对冻土层进行重点开挖，就小型的挖掘机而言，并没有真正的做到物尽其用，工程项目一旦完工或者是发生调整，施工中所购置的施工机械就会被闲置，小型电动液化挖掘机应用与矿井施工中不仅可以使得职工劳动强度大、成本高、施工效率低、以及工期长等问题得以解决，还可以在一定程度上避免设备闲置所带来的浪费。

在对硐室以及矿井巷道的进行施工时又是会受到地质条件以及作业空间等因素的影响，现在我国长久以来普遍通过人工装矸、爆破的方式进行施工，在矿井中通过小型电动液压挖掘机进行施工，主要为了将水沟开挖、装矸及水仓清淤、硐室基础挖掘以及架棚巷道底拱等工程因受到地质条件、作业空间等的影响解决掉，采用的施工方法主要是人工装矸以及松动爆破，这两种施工方法具有工期长、施工效率低、劳动强度大以及占用人员多等特特点，进而致使工程的施工成本不断增多。

2.3 应用分析及施工流程

在矿井巷道使用小型电动液压挖掘机进行施工与开采露天煤炭以及开凿井筒大不相同，小型电动液压挖掘机矿井巷道施工主要被施工空间狭小所限制，因此首先要依照所需要施工的工程来对设备进行选择，本次施工中选择的挖掘机的型号是中矿MWD3.3 型挖掘机，其主要动力为电动，因此没有尾气的排放，长度小于4.5m，没有尾部设计，能够做到收缩侧转以及360度回旋，这样可以使得巷道施工的相关要求得以满足；其次，对设备的布置进行优化处理，对设备现场的可操作性予以充分的考虑；再次，对施工工艺进行适当的调整，探讨出与挖掘机巷道作业相适应的施工方法，使得人工和机械的紧密结合得以实现；最后，相关职员的教育培训，尤其是挖掘机司机，一定要做到实操熟练稳定以及理论考试合格，唯有实践和理论都符合相关标准才可以上岗实施作业。本次项目施工的地点是焦作矿区，这个地区矿井的矿压普遍较大，巷道中具有众多的顶板和底鼓下沉的现象，有众多的需要维修的巷道。根据相关要求需要修理出一个300m 长巷道，并且在巷道中要建设上具有封闭性的底拱钢棚，使得巷道再次受压损坏变形的现象得以有效避免。通过进行前期的分析，因为底拱的挖掘深度深达1.4m，并且巷道较大的变形，相应的有较多的出矸量，对工程进行施工时大多数时间消耗在人工出矸以及底拱挖掘上，因此经过一系列的讨论研究，放弃了普遍使用的工挖掘、装矸的施工工艺，通过小型的挖掘机，采用人工和机械结合的施工方法。

下面对施工的主要流程进行简要的介绍：（1）使用风钻在巷道的帮部以及顶部进行钻眼，使用炸药将岩石爆破，再对其进行通风，通过锚网进行安全可靠的支护处理。（2）使用小型电动液压挖掘机进行清底处理，把巷道底板积矸给清理干净，使用风钻在底板上进行钻眼，置抬底炮，进行通风处理。（3）使用挖掘机把巷道底部的矸石予以清理并且挖出来，将这些清理出的矸石放在装车点的周围，并且还要准备架棚所需的材料。（4）在底部清理完毕之后，对锚网立即进行支护处理。（5）在矿井中搭设必要的脚手架，同时4 个人开始架设一个全封闭的拱钢棚，在操作中1 个人进行挖掘机装车点的装矸工作，4 个人在后巷对施工所需的喷浆材料进行准备。（6）在对钢棚架设完成之后，喷浆成巷，与此同时其他的施工人员与挖掘机相配合进行推车出矸。

在上面所介绍的具体的施工流程中，施工作业中的平行、交叉作业是在合乎法律法规以及具有安全保证的情况下进行的，比如说：挖掘机在不挖底的条件下，可以持续进行安排装矸的工作。在上述施工流程中有涉及到挖掘机进行平行、交叉作业所需的安全距离以及防底板抬底瞎炮等安全问题，已经制定出了相应的专项安全技术的措施予以应对，这些措施比如说：使用彩带进行底板装药，在炮后进行验炮，从而使得挖掘机挖到瞎炮或者导致死亡事故的发生有效防止。

3 小型电动液压挖掘机在矿井施工中所取得的经济效果分析

在矿井施工中应用小型电动液压挖掘机可以带来一定的方便，而且可以带来一定的经济效益，下面对其产生的经济效果分析：

3.1 其可以把之前每班所需要的施工人数从13日一直缩减到9 人，根据正常的工资标准，每人每天工资（包括补贴）240元、每天3 班，每月按照30 天来计算，这项个工资指标每个月就可以为企业节省大约8.64 万元的成本，计算得出这项指标每年可以为企业节约103.68 万元的成本。

3.2 使用小型电动液压挖掘机对矿井进行施工可以把之前的架底拱棚巷道的施工进度从每个月25m 提高到每个月45m，将材料所需费用予以扣除，根据每米架棚巷道所需13 800元来计算，这项指标每个月可以为企业增加27.6 万元的收益，计算下来这项指标每年可以为企业增加331.2 万元的收益。

3.3 可以将装矸的速度不断提高，比如说30m3的矸石，如使用人工进行装矸，则需要5 名工人持续的工作六个小时才可以完成，但是使用电动液压挖掘机则仅需1 个人进行操作，在两个小时中就可以完工，根据工资标准每人每天工资（包括补贴）240 元、每天3 班，每个月按30 天来计算，这项指标每个月可以为企业大概节省8.64 万元的成本，计算下来这项指标每年可以给企业节约大概103.68 万元的成本。

3.4 在矿井施工中小型液压挖掘机的使用可以加快工程施工的进步，缩短工程的工期，不但可以使得建设单位对于工程投入生产使用的迫切需求得以满足，还可以使得下一个工程可以提前进行施工，使得施工单位的总工程量不断增加。

3.5 使用小型电动液压挖掘机在矿井中进行施工不但可以提高施工作业的安全可靠性，还可以降低员工的劳动强度，从而使得职工的出勤率得以提高。