论文部分内容阅读
[摘 要]为了适应高产高效工作面能力强、推进速度快的特点，提出锚掘一体化快速掘进技术，本文详细阐述了奥钢联ABM20 掘锚机的优点及13230工作面回撤通道的支护方式及参数，通过锚掘一体机在巷道掘进中的实际应用，使得巷道掘进速度由原来的300多米提高到600多米，同时采用机载的临时支护和锚杆机，短时间内加以锚固支护，有效防止顶板下沉变形和离层破碎，煤壁片帮，提高了作业场所的安全，对于矿井实现高产高效具有重要的意义。
[关键词]巷道；锚掘一体化；快速掘进；支护
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0356-01
近几年来，随着我国高产高效矿井建设步伐的不断加快，煤巷快速高效掘进技术取得了长足的进步和发展。某煤矿目前掘进巷道断面主要为4.8×3.5m和4.5×3.3m，采用120掘进机进行掘进，使用单体锚杆钻机打设锚杆，使用扭矩倍增器对锚杆施加扭矩，一般情况下，单月掘进效率为260～ 270m，遇到条件好时最大掘进效率为350m/月。掘进效率不高，造成矿井效益不高，施工队组及人员增加，单位工效降低，同时造成矿井衔接安排紧张等，严重制约着矿井的安全高效生产。因此，为适应高产高效综采工作面生产能力强、产量高、推进速度快的特点，必须发展煤巷快速掘进技术，改进和完善煤巷综合机械化作业生产线，以实现煤巷的高效快速掘进。
1 工作面概况
13230工作面回撤通道位于该矿13采区西翼，掘进工作面地表为上覆岩层厚度为140-159m，地表松散层厚度为5m左右。地面标高为1437 ～1443 m，掘进面相应的地面区域内无水体和建筑物，井下邻近巷道除切眼正在掘进外，其他巷道均已掘出，对巷道掘进无影响。工作面范围内煤岩层为单斜构造，局部呈宽缓波状起伏，煤层走向为 N27°W，倾向倾角为 S63°W∠1°～3°。煤层底板没有较明显的起伏，未发现有大中型构造，局部还可能发育小褶皱及小断层等构造，其它地质构造对生产的影响不大。
2 ABM20掘锚机的掘进工艺及其优点分析
奥钢联ABM20掘锚机使用1140V电源为动力，掘锚机中部为整体滑架，切割部可以纵向运动由顶部向底部进行全断面一次掏槽、割煤作业，循环进度为1.0m，工作区域采用液压支撑架临时支护顶板，铲板与滑架一同向前伸出通过耙爪将煤装至刮板运输机上，后配套连运一号车和钢性架运煤至胶带输送机；割煤过程中可同时进行顶部、帮部锚杆、锚索永久支护。掘进工艺流程为：安全检查（顶帮、瓦斯等）→稳定机器升顶板临时支撑架→升起切割臂掏槽（同时运煤、施工锚杆）→向下切割（同时运煤、施工锚杆）→收切割部拉底→落顶板支撑架收稳定器→机器行走，开始下一循环作业。
ABM20 型掘锚机的优点为：①掘进与打锚杆同时作业，能够及时实现顶支护，巷道顶板受采动影响较小，有利于顶板管理；②大功率低转速的截割滚筒使粉尘降到最低，滚筒规格与巷道规格相匹配，实现巷道一次成型，工程质量容易保证，且机身不易左右摆动，能保证机身两侧人员安全；③机载顶板、侧帮锚杆机相对于截割装置能独立运动，掘进中可同时完成顶锚、帮锚的支护工作，提高了单进速度；④锚杆机工作平台完全处于液压顶蓬安全保护下，减少空顶面积，易于保证安全；⑤由于采用滑架，切割时只用后支撑保持机身稳定，履带不动对底板的破坏小；⑥掘锚机生产循环进度小，空顶面积相对较小，能够及时实现顶支护，做到短掘短支。
2 锚掘机在13230工作面的应用
2.1 施工工艺
13230工作面回撤通道掘进采用 ABM20 /067 型掘锚机一次成巷施工，掘进面煤炭的破、落、装、运及巷道的支护均由掘锚机和后配套设备来完成。结合施
工13210辅运顺槽联巷抹角经验，掘锚机最小拐弯半径为10.2m，抹角尺寸不大于4.0m×5.0m，确定好开口后，将其机与13230回撤通道成3°夹角斜切入煤壁，每刀循环进度不超过200mm，每施工完一刀后，前移掘锚机并稍微摆动机身，将掘锚机机身尾部摆至副帮煤壁侧，再进行下一刀施工。在煤厚超过4.8m 时，巷道按顶板破夹矸上煤层0.3m进行掘进，巷道内留0.5m左右底煤。掘锚机割煤可无线遥控操作，实现自动装煤工序；采用机身四臂锚杆钻机完成支护工序。机器前进只可手动遥控操作，支护时可用手动和自动两种操作方式；采用 LY2000型连运一号车完成运煤和破碎工序；跨骑式运输机和胶带机完成煤炭运输。
13230巷道支护方式及参数：（1）顶部采用“螺纹钢锚杆+钢筋骨架网+锚索”的支护方式；副帮采用“圆钢锚杆+铅丝网+锚索+木托盘”的支护方式；正帮采用玻璃钢“锚杆+塑料网+木托盘”的支护方式。18mm×2100mm无纵筋螺纹钢锚杆、4800mm×1150mm钢筋骨架网、17.8mm×6500mm（7芯）锚索联合支护，锚杆间排距为0.9m×1.0m（每排6根），锚索间排距为1.9m×2.0 m（每排 3根）；（2）支护参数。顶锚杆采用18mm×2100mm的无纵筋螺纹钢锚杆，回撤通道顶锚杆间排距为 0.9m×1.0m（每排6根）；顶锚索选用17.8mm×6500mm钢绞线，间排距为2.2m×2.0m（每排2根）；回撤通道两帮选用16 mm×1800mm的圆钢锚杆，从顶到底第一、二根间排距为0.9 m×1.0m，第二、三根间排距为1.3 m×1.0m（ 每排3根）。
2.2 应用效果分析
在使用了奥钢联 ABM20/067 型掘锚机以后，掘进进度由原来的月进 300 多米提高到600多米，同时降低了粉尘对工作人员的危害，最大程度地改善操作人员的工作环境。由于顶底板岩石易风化破碎，在顶板和煤壁暴露后，采用机载的临时支护和锚杆机，短时间内加以锚固支护，有效防止顶板下沉变形和离层破碎，煤壁片帮，提高了作业场所的安全。
3 结论
掘锚机最大的优点就是切割与支护可以同步进行，实现了单巷快速掘进，设备开机率高，掘进速度快。由于开掘联络巷数量少，有效防止顶板下沉变形和离层破碎，从而显著改善顶板的完整性。但是对于长距离单巷使用掘锚一体综合机械化配套设备掘进生产，仍存在掘进煤运输效率低、辅助材料运输困难等需要进一步研究解决的问题。在现有掘进生产工艺的基础上，通过合理穿插，优化各工序流程，延长单巷掘进长度，减少联络巷数量和输送带延伸次数，进一步发挥掘锚一体化机组的优势，才能获得更好的技术经济效益。
作者简介
袁天宇（1975-），安徽阜阳人，助理工程师，2001年毕业于新疆工业高等专科学校采矿工程专业，现任青海省华星投资集团阳光煤矿矿长。
[关键词]巷道；锚掘一体化；快速掘进；支护
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0356-01
近几年来，随着我国高产高效矿井建设步伐的不断加快，煤巷快速高效掘进技术取得了长足的进步和发展。某煤矿目前掘进巷道断面主要为4.8×3.5m和4.5×3.3m，采用120掘进机进行掘进，使用单体锚杆钻机打设锚杆，使用扭矩倍增器对锚杆施加扭矩，一般情况下，单月掘进效率为260～ 270m，遇到条件好时最大掘进效率为350m/月。掘进效率不高，造成矿井效益不高，施工队组及人员增加，单位工效降低，同时造成矿井衔接安排紧张等，严重制约着矿井的安全高效生产。因此，为适应高产高效综采工作面生产能力强、产量高、推进速度快的特点，必须发展煤巷快速掘进技术，改进和完善煤巷综合机械化作业生产线，以实现煤巷的高效快速掘进。
1 工作面概况
13230工作面回撤通道位于该矿13采区西翼，掘进工作面地表为上覆岩层厚度为140-159m，地表松散层厚度为5m左右。地面标高为1437 ～1443 m，掘进面相应的地面区域内无水体和建筑物，井下邻近巷道除切眼正在掘进外，其他巷道均已掘出，对巷道掘进无影响。工作面范围内煤岩层为单斜构造，局部呈宽缓波状起伏，煤层走向为 N27°W，倾向倾角为 S63°W∠1°～3°。煤层底板没有较明显的起伏，未发现有大中型构造，局部还可能发育小褶皱及小断层等构造，其它地质构造对生产的影响不大。
2 ABM20掘锚机的掘进工艺及其优点分析
奥钢联ABM20掘锚机使用1140V电源为动力，掘锚机中部为整体滑架，切割部可以纵向运动由顶部向底部进行全断面一次掏槽、割煤作业，循环进度为1.0m，工作区域采用液压支撑架临时支护顶板，铲板与滑架一同向前伸出通过耙爪将煤装至刮板运输机上，后配套连运一号车和钢性架运煤至胶带输送机；割煤过程中可同时进行顶部、帮部锚杆、锚索永久支护。掘进工艺流程为：安全检查（顶帮、瓦斯等）→稳定机器升顶板临时支撑架→升起切割臂掏槽（同时运煤、施工锚杆）→向下切割（同时运煤、施工锚杆）→收切割部拉底→落顶板支撑架收稳定器→机器行走，开始下一循环作业。
ABM20 型掘锚机的优点为：①掘进与打锚杆同时作业，能够及时实现顶支护，巷道顶板受采动影响较小，有利于顶板管理；②大功率低转速的截割滚筒使粉尘降到最低，滚筒规格与巷道规格相匹配，实现巷道一次成型，工程质量容易保证，且机身不易左右摆动，能保证机身两侧人员安全；③机载顶板、侧帮锚杆机相对于截割装置能独立运动，掘进中可同时完成顶锚、帮锚的支护工作，提高了单进速度；④锚杆机工作平台完全处于液压顶蓬安全保护下，减少空顶面积，易于保证安全；⑤由于采用滑架，切割时只用后支撑保持机身稳定，履带不动对底板的破坏小；⑥掘锚机生产循环进度小，空顶面积相对较小，能够及时实现顶支护，做到短掘短支。
2 锚掘机在13230工作面的应用
2.1 施工工艺
13230工作面回撤通道掘进采用 ABM20 /067 型掘锚机一次成巷施工，掘进面煤炭的破、落、装、运及巷道的支护均由掘锚机和后配套设备来完成。结合施
工13210辅运顺槽联巷抹角经验，掘锚机最小拐弯半径为10.2m，抹角尺寸不大于4.0m×5.0m，确定好开口后，将其机与13230回撤通道成3°夹角斜切入煤壁，每刀循环进度不超过200mm，每施工完一刀后，前移掘锚机并稍微摆动机身，将掘锚机机身尾部摆至副帮煤壁侧，再进行下一刀施工。在煤厚超过4.8m 时，巷道按顶板破夹矸上煤层0.3m进行掘进，巷道内留0.5m左右底煤。掘锚机割煤可无线遥控操作，实现自动装煤工序；采用机身四臂锚杆钻机完成支护工序。机器前进只可手动遥控操作，支护时可用手动和自动两种操作方式；采用 LY2000型连运一号车完成运煤和破碎工序；跨骑式运输机和胶带机完成煤炭运输。
13230巷道支护方式及参数：（1）顶部采用“螺纹钢锚杆+钢筋骨架网+锚索”的支护方式；副帮采用“圆钢锚杆+铅丝网+锚索+木托盘”的支护方式；正帮采用玻璃钢“锚杆+塑料网+木托盘”的支护方式。18mm×2100mm无纵筋螺纹钢锚杆、4800mm×1150mm钢筋骨架网、17.8mm×6500mm（7芯）锚索联合支护，锚杆间排距为0.9m×1.0m（每排6根），锚索间排距为1.9m×2.0 m（每排 3根）；（2）支护参数。顶锚杆采用18mm×2100mm的无纵筋螺纹钢锚杆，回撤通道顶锚杆间排距为 0.9m×1.0m（每排6根）；顶锚索选用17.8mm×6500mm钢绞线，间排距为2.2m×2.0m（每排2根）；回撤通道两帮选用16 mm×1800mm的圆钢锚杆，从顶到底第一、二根间排距为0.9 m×1.0m，第二、三根间排距为1.3 m×1.0m（ 每排3根）。
2.2 应用效果分析
在使用了奥钢联 ABM20/067 型掘锚机以后，掘进进度由原来的月进 300 多米提高到600多米，同时降低了粉尘对工作人员的危害，最大程度地改善操作人员的工作环境。由于顶底板岩石易风化破碎，在顶板和煤壁暴露后，采用机载的临时支护和锚杆机，短时间内加以锚固支护，有效防止顶板下沉变形和离层破碎，煤壁片帮，提高了作业场所的安全。
3 结论
掘锚机最大的优点就是切割与支护可以同步进行，实现了单巷快速掘进，设备开机率高，掘进速度快。由于开掘联络巷数量少，有效防止顶板下沉变形和离层破碎，从而显著改善顶板的完整性。但是对于长距离单巷使用掘锚一体综合机械化配套设备掘进生产，仍存在掘进煤运输效率低、辅助材料运输困难等需要进一步研究解决的问题。在现有掘进生产工艺的基础上，通过合理穿插，优化各工序流程，延长单巷掘进长度，减少联络巷数量和输送带延伸次数，进一步发挥掘锚一体化机组的优势，才能获得更好的技术经济效益。
作者简介
袁天宇（1975-），安徽阜阳人，助理工程师，2001年毕业于新疆工业高等专科学校采矿工程专业，现任青海省华星投资集团阳光煤矿矿长。