大断面煤巷连采机快速掘进技术及应用

2017-05-30吴江伟

科技风 2017年6期

摘要：巷道掘进的快慢将直接影响采掘工作面的正常接替，本文以井工二矿煤巷掘进工作面为研究对象，介绍了采空区下大断面煤巷的支护设计、快速掘进配套设备及掘进工艺，分析了大断面煤巷快速掘进技术现场应用效果。

关键词：大断面煤巷；连采机；快速掘进

巷道快速掘进是一项综合的施工工艺，掘进快慢不仅取决于掘进设备的现代化程度，且与各生产工序紧密相连，直接影响煤矿的开采速度。21世纪初国内出现了以连续采煤機为主要设备的煤巷快速掘进装备，该装备对提高煤矿掘进效率、缓解采掘失调、改善井下掘进面劳动条件及保障掘进安全具有重要的现实意义。

1 大断面煤巷快速掘进施工工艺

1.1 地质条件

试验巷道为21104、21105辅运巷，两巷在11#煤层中掘进。11#煤层厚度2.75～7.47m，平均4.25m，11#煤层与上覆9#煤层间距2.1～10.83m，平均6.6m。煤层倾角2～10°，平均3°，顶板以砂质泥岩为主，平均厚4.18m；底板以粉砂岩为主，厚度平均7.49m。

1.2 支护设计

21104、21105辅运巷及联络巷的断面形式为矩形，净高3.5m，净宽5m，净断面17.5m2，锚网索支护。顶锚杆采用Φ22×2400mm左旋螺纹钢，每排5根，排距1200mm；顶锚索采用Φ17.8×5500mm钢绞线，双排布置，间排距2000×3600mm。两帮支护采用Φ18×1700圆钢锚杆，每排2根，间排距1200×1200mm。

1.3 掘进面成套装备

连续采煤机掘进工作面设备主要由连续采煤机、运煤车（梭车或连续运煤系统）、四臂锚杆钻车、给料破碎机、铲车、带式输送机、移动变电站、局部通风机等组成。掘进工作面主要设备及其技术参数详见表1。

1.4 掘进工艺及过程

掘进工艺。连续采煤机和四臂锚杆钻车平行作业。连续采煤机在21105辅运巷落煤，同时连续采煤机上的装载输送机把煤装到采煤机后部的梭车内，煤由梭车运入破碎机，再由破碎机均匀送入带式输送机运出。与连续采煤机割煤的同时，四臂锚杆钻车在21104辅运巷内进行支护作业，其作业顺序为定位、钻眼、安装锚杆。连续采煤机切割推进6m后退出21105辅运巷作业区，转移到邻近的21104辅运巷作业。这时完成21104辅运巷顶板支护作业的四臂锚杆钻车立即进入21105辅运巷进行锚杆支护作业。铲车跟随锚杆机清理底板浮煤和其它杂物，保证道路畅通。

为保证连采设备拐弯顺利，设计联络巷与21105辅运巷夹角70°，联巷间距为70m，当掘进出一条联络巷后，胶带输送机进行移动一次，移动距离为70m（距联络巷口10m）。

2 大断面煤巷快速掘进应用效果

2.1 掘进效率

试验期间，平均单进水平为603m/月，最高进尺为32m/日，与普通综掘单煤巷280m/月相比，月平均单进水平提高了2.1倍，日最高进尺提高了1.8倍，连采机掘进效率高。

2.2 支护效率

CMM4-20型四臂锚杆钻车支护顶板平均每排13min，和普通MQT-130型锚杆机支护顶板平均20min/排相比，每排支护用时缩短了35%，支护效率高，且锚杆钻车有临时支护装置，可实现临时顶板的超前支护，支护安全性高于锚杆机。

2.3 巷道成型

由于切割工艺和滚筒形状不同，针对矩形巷道，连采机施工的巷道顶帮平整、不留顶底角，巷道成型规整，比普通EBZ-160型综掘机掘好。

2.4 地质条件适应性

连采机重量大，整机重量62t为普通EBZ-160型综掘机1.4倍，掘进穿越破碎带、断层、陷落柱、积水区等地质构造时，连采机易发生卧底事故，且爬坡能力不如综掘机。相反，综掘机重量较轻，可沿煤层底板掘进，又可爬至煤层顶板施工，对地质条件适应性强于连采机。连采机快速掘进对地质条件要求高于普通综掘机。

2.5 工人劳动强度

连采双巷掘进采用锚杆钻车支护，与综掘单巷人工支护相比，工人劳动强度大大降低，同时安全性也比人工支护高。