煤矿炮掘岩巷机械化应用

张龙彪,陈建峰,刘星乐,苏丽君（兖矿集团兴隆庄煤矿,山东 济宁 273500）

煤矿炮掘岩巷机械化应用

张龙彪,陈建峰,刘星乐,苏丽君
（兖矿集团兴隆庄煤矿,山东 济宁 273500）

在目前煤矿生产环节中，炮掘岩巷由于其破岩环节的特殊性，较其他生产环节而言机械化程度较低，工人劳动强度较大，作业环境较恶劣，受顶板事故威胁大。针对上述情况兖矿集团兴隆庄煤矿引进CMZY2-120/20 煤矿用岩巷凿装锚一体机对炮掘巷道生产进行机械化应用，并结合现场实际对机械设备进行配套化改造，在炮掘岩巷机械化施工方面做出了有益探索。

炮掘；岩巷；机械化

兖矿集团兴隆庄煤矿系国家“六五”重点建设项目，是中国自行设计和建造的第一座设计年产300万吨的大型现代化矿井，井田面积54平方公里，地质储量7.8亿吨，可采储量3.8亿吨。现核定生产能力已跃升至年产660万吨。煤矿于1981年12月21日建成投产以来多次承担国家技术改造实验项目，为改善炮掘岩巷机械化程度低这个现状，兴隆庄煤矿引进CMZY2-120/20 煤矿用岩巷凿装锚一体机对炮掘巷道生产进行机械化改造。

1 工程地质概况

实验地点：-445北大巷，巷道设计净断面为14.28m2，本巷道主要在十下灰和十六上煤层下的粉砂岩和泥岩中掘进，掘进期间可能出现断层，在施工过程中可能会有断层和十下灰裂隙中的淋水，节理裂隙较为发育，容易发生卡钳现象。

2 机械设备及施工组织

2.1 设备概况

施工方案：一体机配合桥式转载机和梭式矿车联合使用。

CMZY2-120/20 煤矿用岩巷凿装锚一体机是一种集行走、装运、钻孔、喷雾灭尘于一体的多功能设备，该机主要用于煤巷、半煤岩巷以及软岩的巷道、隧道掘进，能够实现钻孔、打锚杆、装载、运输作业。适用巷道坡度为±14°。

DQZ80/40/15 固定落地带式输送机主要用于井下集中运输巷道中作为输送煤炭的设备。DQZ煤矿用桥式装载机与掘锚机组、皮带机、扒渣机、耙斗装岩机配套使用，用于煤矿井下全煤、半煤岩、全岩巷道掘进系统中，作为对矿车上料的转载设备。

ST（SD）/B隔爆型轨轮式梭式矿车（简称SB隔爆梭车）是地下煤矿平巷掘进的新型高效出渣运输设备，可用于不同断面的平巷掘进使用。这种梭车来往于迎头到车场之间，既可以完成转载又具备一定的储存功能，它本身依靠别的机车拖动（如电机车、蓄电池电机车）。

2.2 配套设施改造

CMZY2-120/20 煤矿用岩巷凿装锚一体机履带内缘间距为1.1米，而传统铁路轨枕为1.2米，一体机无法退后至铁路敷设区域，但桥式转载机的行走必须使用铁路。经过我矿技术人员反复试验，将铁路轨枕缩短至800mm，这样在保证运输安全的前提下能够使一体机尽可能后退远离迎头，已达到响炮保护目的。

经过铁路改造后一体机可退后距离增大，但是由于设备较大、较多、移动困难，加之井下环境等制约因素较多，一体机不可能完全退至安全距离，所以响炮辅助保护装置对该设备保护十分重要。

结合现场实际，本着设备可拆解、可重复利用、材料成本低廉的原则，利用废旧皮带制作了响炮保护帘。保护帘主要有固定锚杆、牵拉钢丝绳和皮带三部分组成。首先在巷道肩部和腰线处打四棵锚杆用于固定钢丝绳，然后固定两道钢丝绳，钢丝绳不能张拉过紧，要保持一定的松紧度防止崩断。然后将皮带挂在上部钢丝绳上，下部钢丝绳从中部拦住。为满足通风需要，皮带帘不能挂的太满，要保证通风空间要求。保护帘不仅起到保护设备的作用，还可以聚拢矸石，防止矸石抛射过远过散，方便装矸。

2.3 生产工序优化

经过试运转，对部分生产工序进行最优化组合。

在打眼时一体机与桥式转载机分离，完成打眼工序后退至安全距离，架设响炮保护帘然后进行定炮响炮工作。

连接一体机与桥式转载机进行装矸，在前进过程中只装巷道中部矸石，一体机在前进到迎头后再倒机装巷道两侧矸石。

矸石清理完毕之后，将一体机与桥式转载机分离，一体机前进至迎头打设锚杆。至此完成一个循环。

装矸与打锚杆两个工序排序上与常规作业方式不同的是，这是因为迎头矸石堆积时一体机钻臂无法进行打眼。

3 劳动效率及安全效益

CMZY2-120/20 煤矿用岩巷凿装锚一体和传统YT－24气腿式凿岩机进行打眼工序比较，在-445北大巷同样岩性打1.5m深炮眼，一体机用时约2分钟，YT－24气腿式凿岩机用时需10分钟左右，就单个眼而言一体机前者效率是后者的5倍以上，但是一体机在钻臂移动准备过程比风钻用时长。在施工质量方面，一体机由于钻臂高度可调，打眼质量由于传统凿岩机，爆破成型质量较好，后期支护投入较少。

打眼时一体机仅需两人分别操作两个钻臂进行作业，在相同情况下传统YT－24气腿式凿岩机除了需要两人操作凿岩机之外，还需要一名点眼工和若干辅助人员。传统打眼方式工作人员完全暴露于未永久支护的顶板下工作，极易受到顶板掉落矸石和断钎伤害。而一体机操作人员仅需在操作台作业，远离迎头危险因素，作业环境安全，劳动强度小。

在装矸工序时，一体机通过耙斗和铲板将矸石扒入一体机刮板，通过皮带输送至梭式矿车。通过比较发现，单车装矸速度与传统耙装机大体持平，但是梭式矿车具有储存功能，在电瓶车转运载车时一体机可持续扒矸，而传统耙装机在无车皮供应的情况下必须停止扒矸，整体装矸效率一体机高于传统耙装机。

装矸时一体机需要人员比传统耙装机装矸略多，传统耙装机装矸需要一名装岩机司机和一名电车司机，而一体机装矸时额外需要一名皮带机司机。但装矸质量一体机高于传统耙装机，一体机耙斗具有平整底板作用，在装矸时同时完成底板平整工序，而传统耙装机扒矸是依靠耙斗自身重力完成，往往造成底板高低不平，后期需靠人工进行平整，一体机不需要停头进行移耙装机时间。

除去人工操作因素外，整体而言一体机的使用无论是在劳动效率、施工质量还是在安全上，都较传统人凿岩方式有长足的进步。

4 展望

在应用过程中发现一些设备设计缺陷尚需改进。

首先是设备体积过大，无法施工断面较小的巷道，对设备运输行走都带来诸多不利因素；

其次是钻臂梁缺少补偿油缸，钻臂梁无法以一定压力顶紧迎头，在钻进过程中迎头岩石由于钻杆震动会松动脱落，钻臂梁与迎头之间产生空隙，钻臂梁失去固定作用，重量集中于钻杆，极易造成钻杆弯曲断裂；

三是设备液压油管都暴露在外缺少自身保护装置，在响炮过程中极易损伤。

煤矿生产机械化是大趋势，更是提高经济效益和安全效益的主要手段。煤矿行业要想彻底摘掉高危险和重体力的帽子，必须依靠科技进步，依靠生产机械化，依靠技术工人。