连续多段小角度煤巷掘进煤流工艺的优化

刘淑强 王德勇 陈兆哲

（兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿，山东 济宁 272102）

随着矿井开采年限的增加，掘进工作面的设计愈加复杂，沿空施工的掘进巷道越来越多。为保证沿空施工时煤柱的留设、煤炭资源回收率及后期设备安装的需要，巷道经常设计为拐弯较多且距离较短。以往巷道拐弯都是采用增加刮板输送机满足巷道的掘进煤流运输，刮板输送机设备故障率较高，且职工劳动强度大，掘进效率低。为此，研究胶带输送机小角度拐弯工艺与转角锚网支护工艺，提高掘进速度，减小劳动强度与设备投入量非常必要。

1 工程概况

兴隆庄煤矿3306（下）轨顺掘进工作面位于三采区，其西部与3305（下）综放工作面（已回采）紧邻，南部为5319综放工作面（已回采），西南为5318综放工作面（已回采），北部为日菏高速公路保护煤柱。巷道沿3305（下）综放工作面采空区施工，设计全长359m。为保证沿空掘进时与采空区的煤柱及煤炭资源的回收率，轨顺末段119m设计为7段连续小角度调斜施工（Y轴方向偏移34.5m），配套EBZ220型掘进机与DSJ80胶带输送机运输煤流。

3306 （下）轨顺采用锚网支护，基本支护形式为锚网锚索联合支护。巷道交岔点及围岩破碎带等特殊地点，采用在锚网支护基础上加密锚索，或支设单体支柱、锚架联合支护等支撑式支护方式以加强支护。设计顶锚杆锚固方式为全长锚固，帮部锚杆为加长锚固。3306（下）轨顺断面为梯形断面，上净宽4.8m，下净宽5.4m，高度3.8～4.0m。

3306 （下）轨顺设计使用单轨吊进行物料及设备的运输，原设计施工方案为在轨顺末段调斜施工时，安设两部40T刮板输送机配合胶带输送机进行煤流运输。此方案需要施工准备安装40T刮板输送机所需电缆、延长单轨吊运输线路、安装刮板输送机等工序，施工环节较多，设备投入量大，职工劳动强度大，而且刮板输送机的设备故障率较高，不能有效提高掘进效率，保证设备开机率。

2 施工方案

2.1 设计采用胶带输送机小角度转角运输方案

为实现胶带输送机转弯运行，如图1所示，采取两个措施：（1）托辊内侧向胶带输送机运行方向倾斜，得到托辊轴线与法线方向夹角ψ，该角叫做安装支撑角；（2）将胶带内侧抬高，得到承载托辊组中间托辊或回空托辊的轴线与水平面之间夹角γ，该角叫做内曲线抬高角，R叫做转弯半径。曲线的形成对于刚性支架运输机，可采用加密支架过渡（H架间距为1.1m），以便形成曲线，并应允许ψ与γ调节，在曲线段两端应设置过渡段，在此段上φ0角与γ角逐渐增大到曲线段应有值。胶带输送机转弯段内侧上下胶带加设直立抗辊，既能使输送机在运行时产生向外的力来平衡输送带向心力，又能防止胶带跑偏超出可控范围。φ0角应在可能范围内取大一些，以便于托辊与胶带之间的摩擦系数增大。原则上转弯并不受转角大小限制，但转角过大不能满足现场实际则转弯不能形成。

图1 胶带输送机转角运输设计图

7段调斜中，每一段相比上一段向右调整角度约5°30″，最后第7段比巷道第一段转角前正方位调整20°30″。为满足胶带输送机的运输，根据巷道转角要求，设计制作套组连接杆，配合人工调整胶带内外侧高度，保证胶带输送机运行时不出现跑偏。

（1）根据设计及巷道转角加工制作套组连接杆，始终保持内侧连接杆比外侧连接杆短；

（2）根据巷道转角，计算出胶带外侧与内侧的高差，现场使用坡度仪人工调整每一节胶带H架，确保满足设计高差要求；

（3）设计加工的套组连接杆中，增加托辊的数量及调节宽度，保证调节效果；

（4）转角内侧设置立辊对上下胶带进行抗偏调节。

为保证胶带输送机在巷道转角处运行过程中的安全，在各转角位置安设灵敏可靠的急停控制按钮，且在转角位置施工地锚锚杆，用高强度钢丝绳将H架与地锚连接牢固。转角处胶带输送机内侧安设安全护网，严禁人员进入内侧。

胶带输送机运行过程中，每班人员定期巡查转角处托辊、H架及立辊转动灵活性，发现损坏等问题后及时进行更换。如出现胶带磨损严重或洒煤等情况时，及时调整托辊和立辊位置，对胶带进行调偏。

2.2 巷道转角支护方案

巷道设计锚网支护排距为1.0m，按照正常巷道施工，巷道每排两端排距相同，在以往的巷道拐弯或转角施工中，均采用截取合适长度的钢带在拐弯或转角位置重新支护。这样不仅不利于巷道的拐弯及转角，同时增加了工序和材料的使用，造成浪费。为此，设计采用转角支护方案，如图2所示。

按照设计转角交叉点距离，提前在距离拐中1m位置时，在截割与支护的工序中，左侧钢带排距增加为1.1m，右侧钢带排距缩小为0.9m，同时每排钢带相比上排钢带向右侧偏移0.1m施工，巷道转角位置两帮使用掘进机前后顺齐直。

图2 转角巷道支护大样图

通过采取上述转角支护方案，现场实际截割与支护过程中，未出现不便于施工的工序。转角方案实施后，一是节省了转角施工造成的钢带等材料的浪费；二是提高了掘进速度，一次截割支护就能完成巷道转角；三是有利于巷道成型的控制，帮部未出现明显转角及交错，增加了巷道顺滑度及后期巷道的使用方便性。

3 结语

通过转角支护方案及胶带输送机的转向改造方案，较好地提高了巷道掘进支护速度，缩短施工工期，优化了施工工艺，减少了设备的投入，简化了煤流运输系统。相比刮板输送机大大降低了机电事故率，省去了安装刮板输送机的工序，提高了生产效率，保证了安全生产。