桥式转载机长距离转载施工快速掘进的实践

曹志勇

（山煤国际能源集团股份有限公司，山西 长治 030000）

1 概况

山煤国际能源集团经坊煤业属高瓦斯矿井，3-806 工作面位于井田西北方向的八采区，开采3号煤层，煤层厚度为3.5～8.7 m，平均厚度为6.53 m，煤层倾角为0～6°，平均倾角4°。

以往经坊煤业主要采用传统的桥式转载带式输送机，其有限的转载行程影响掘进系统效率。以3-806 工作面辅助运输顺槽为对象，通过提高掘进系统装备自动化程度，实现掘进工作面快速化。

2 快速掘进成套装备集成配套设计

基于提高掘进系统装备自动化程度的视角，经调研分析，决定通过采用掘锚一体机、锚杆转载机组，优化掘支平行作业，实现掘锚工作的快速化。随着掘锚效率的大幅提升，设计配套快速掘进系统的长跨距转载机组[1-6]。

2.1 快速掘进成套装备设计总体方案

设计了“掘锚一体机+锚杆转载机+可伸缩输送带+长跨距转载机组”快速掘进方案，可实现掘锚平行、分段支护，距离迎头2 m 内及时支护4 根顶锚杆，剩余锚杆采用锚杆转载机支护。

2.2 主要设备及技术参数

2.2.1 MB670-1 型掘锚一体机

MB670-1 型掘锚一体机整合了同步截割和支护技术，配装4 台顶板锚杆机和2 台侧帮锚杆机。所有顶板锚杆机和侧帮锚杆机都布置在靠近截割滚筒后面，能够同时进行掘进和锚护作业。

MB670-1 掘锚一体机主要技术参数：长×宽×高=11 200 mm×5600 mm×3300 mm，质量105 t，总功率510 kW，截割高度5.6 m，采高3.5～4.5 m，支护高度2.8～5.2 m，离地间隙260 mm，行走速度3.5/7.0/15.0 m/min，输送机速度2.2 m/s，极限输送能力1500 t/h。

2.2.2 锚杆转载机组

锚运一体机与可伸缩带式输送机一起组成掘锚机的后配套系统，形成快速掘进成套装备，实现了连掘连运、掘锚平行。MZHB5-1000/30P 锚杆转载机组设有5 m3料斗，转运系统可独立前移一个步距，设置3 台顶锚杆、锚索钻机，2 台帮锚杆钻机适应不同巷道高度的支护作业，顶锚杆钻机与帮锚杆钻机间距2400 mm。

MZHB5-1000/30P 锚杆转载机组技术参数：长×宽×高=11 200 mm×3400 mm×3100 mm，质量65 t，装机功率310 kW，破碎功率105 kW，支护巷道高度3.5～4.5 m，离地间隙200 mm，行走速度0～8 m/min，输送机速度1.5 m/s，溜槽输送能力1000 t/h，钻臂最大推进行程2600 mm。

2.2.3 长跨距转载机组

以往采用的桥式转载机满足最大输送能力1000 t/h 以上，由45 kW 永磁同步电滚筒驱动，该设备前端与锚杆转载机组铰接，后部由3 架过渡架与2×200 kW 电机驱动的顺槽输送带相连接。桥式转载机设计输送长度61.48 m，有效拉伸长度50 m。但是随着掘锚效率的大幅提升，传统的桥式转载带式输送机，其有限的转载行程严重影响了掘进速度。

快速掘进系统采用“掘锚一体机+锚杆转载机组+长跨距转载机组”的快速掘进方案。快速掘进系统布置形式如图1。

图1 快速掘进系统配套示意图

长跨距转载机组可实现100 m 有效转载行程，该转载系统包括长跨距桥式转载机、过渡转载、带式输送机、刚性机尾轨道架三部分，过渡转载带式输送机尾部和刚性机尾轨道架各配置一套45 绞车，用于牵引设备移动。

长跨距转载机组工作过程：初始工作状态，长跨距桥式转载机、过渡转载带式输送机、刚性机尾轨道架均处于收缩状态；工作状态1，长跨距桥式转载机随掘锚一体机、锚杆转截机组向前掘进50 m；工作状态2，过渡转载带式输送机沿掘进方向牵引50 m；工作状态3，长跨距桥式转载机随掘锚一体机、锚杆转载机组向前掘进50 m，至此长跨距转载机组完成100 m 转载行程。

3 快速掘进施工方法及工序

3.1 施工方法

3-806 辅助运输顺槽采用MB6701 掘锚一体机一次切割成巷进行掘进，2 台微光指向仪定向（1台距左帮3.2 m，1 台距右帮0.2 m），锚杆转截机、桥式转载机、带式输送机运煤；MB670-1 掘锚一体机自带组件施工顶部、帮部锚杆，安装顶部锚索，完成掘进巷道的支护工作。

3.2 施工工序及顺序

3.2.1 施工工序

（1）落煤：采用MB670-1 型掘锚一体机截割部截割落煤。

（2）装煤：采用MB670-1 型掘锚一体机装载部自行装煤。

（3）运煤：采用MB670-1 型掘锚一体机一部运输机、锚杆转载机、桥式转载机、带式输送机联合运煤。

（4）支护：采用MB670-1 型掘锚一体机自带组件进行支护。

3.2.2 施工巷道的具体顺序

（1）3-806 工作面辅助运输顺槽从394 m 位置开口掘进，按照方位角180°掘进3254 m（394～3648 m）至停掘位置。

（2）掘进过程中，主回撤通道向南每隔300 m施工1 个调车硐室。

3.2.3 探测顶、底煤

掘进过程中每隔30 m 探测1 次顶厚度（探煤眼用白漆标记，并在巷道行人侧帮部距底板1.5 m位置用白漆写明探煤眼深度、区队技术员，建立探顶、底煤记录台账），以便于了解煤层厚度变化情况。

3.3 截削方式

（1）采用掘锚一体机截割及支护顶锚，截脚与支护顶锚平行作业。采用滑动机架使截割滚筒连同装载运输机构整体向前推进割煤，同时锚杆钻机与履带主机架保持不动，保证机身稳定，锚杆钻机钻眼并安装锚杆。割煤与支护均完成后，行走机构带着机体及锚杆机向前移动，完成一个掘进循环。

（2）按照给定的巷道激光线调整掘锚一体机至合适位置。将截割滚筒升起开始掏槽，每次掏槽深度1 m，掏槽后由上向下割煤。截割滚筒割到底部后进行拉底，拉底完成后，掘锚一体机向前行走1 m 支护上一排顶锚，进入下一循环截割。当煤层硬度较大时，一个循环可由多次截割而成。

（3）当一个循环进度（切槽，采垛）切期完毕，顶板支护完成后，再进行下一个循环，往复进行。

3.4 装载与运输

掘进期间采用掘锚一体机装载部自行装煤。3-806 工作面辅助运输顺槽掘进时采用掘锚一体机一部运输机、锚杆转载机、桥式转载机、带式输送机联合运煤方式出煤。

3-806 辅 助 运 输 顺 槽 开 口 处 安 设DSJ100/100/2×200 带 式 输 送 机1 部，带 宽1000 mm，带速3.15 m/s，主电机2×200 kW，运输能力1000 t/h。

3-806 辅助运输顺槽Ⅱ部带式输送机型号为DSJ100/100/160，带宽1000 mm，带速2.5 m/s，主电机160 kW，运输能力1000 t/h。

4 效果

桥式转载机长距离转载施工快速掘进设备及工艺完成设计后，于2021 年7 月在3-806 工作面辅助运输顺槽进行了实践生产。至2021 年9 月，快速掘进设备及工艺整体运行稳定，掘进效率理想，日平均进尺达到85 m，最高单班进尺达72 m。

长跨距转载机组的应用提高了掘进效率，减少了巷道掘进工作面顺槽带式输送机延伸机尾的次数，降低了劳动强度。长跨距转载机组的成功应用，为巷道掘进工作提供了一种快速掘进的工艺方案，本系统的应用可以有效节省人工、提高采掘效率。