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[摘要]為了達到2016版《煤礦安全規(guī)程》第64條使用耙裝機的相關要求,通過對綜掘機在大角度上山掘進拐直角施工工藝的研究與應用,現(xiàn)場效果理想,為掘進巷道拐彎摸索一種新的方法。
[關鍵詞]掘進機;大角度上山;直接拐彎;施工工藝
0引言
煤巷剝門一般采用炮掘施工,耙裝機或側卸式裝煤機配合刮板輸送機出煤。三河尖煤礦7132軌道巷上山角度為21°,無法使用裝煤機出煤,而2016版《煤礦安全規(guī)程》第64條規(guī)定“高瓦斯、煤與瓦斯突出和有煤塵爆炸危險礦井的煤巷、半煤巖巷掘進工作面和石門揭煤工作面,嚴禁使用鋼絲繩牽引的耙裝機?!边@一條款迫使該礦必須研究替代的施工工藝。而綜掘機在煤巷中直接拐彎將很好地解決這個難題。
1工程概況
三河尖煤礦7132軌道巷、切眼巷道凈斷面均為4.5m×2.6m。巷道直接頂為砂泥巖,深灰、含少量菱鐵質團塊和較多櫛羊齒,荷包葉、苛達木等化石,發(fā)育有小滑面和方解石脈,厚度為2.5m;老頂為細砂巖,灰色、夾粉砂巖條帶,發(fā)育緩波狀層理、水平層理,含少量植物化石。7132軌道巷掘進200m后上山角度增加到20°,軌道巷掘進到切眼設計位置后,角度達到21°。由于三河尖煤礦煤塵具有爆炸性危險,不能使用鋼絲繩牽引的耙裝機,且巷道角度大,無法使用側卸式裝煤機。為解決這一難題,決定研究應用綜掘機直接拐切眼的施工方法。
2綜掘機垂直拐彎可行性分析
根據(jù)7132軌道巷掘進、煤流設備現(xiàn)狀直接拐彎需要解決2個問題:一是掘進機設備怎樣拐入另一條巷道。7132軌道巷、切眼巷道寬度均為4.5m,而在用的南京晨光EBZ-180綜掘機,外形尺寸為10.44m×3.0m×1.62m,不可能直接拐彎進行另一條巷道。這個難點可以通過巷道抹角解決。通過計算,三角形抹角兩直角邊長度不得小于4.0m。二是掘進出煤問題。綜掘機二運共5節(jié)皮帶架,連接均用聯(lián)板及銷軸組合在一起,無法彎曲使用,如果直接使用綜掘機配合二運是無法將煤直接落在膠帶輸送機上的。這一難點的解決可以在皮帶后安裝一部40T刮板輸送機,且拆除綜掘機二運。通過計算,皮帶機尾距離切眼開窩外側幫20m左右比較合適,通過不斷延長和改變刮板輸送機與巷道的夾角可以解決掘進出煤問題[1-2]。綜上所述,綜掘機煤巷在大角度上山拐直角是可行的。
3綜掘機拐彎的施工工藝
3.1剝門和抹角
7132軌道巷、切眼施工斷面均為4.5m×2.6m,要想將綜掘機完全拐入切眼,三角形抹角兩直角邊長度不得小于4.0m,在抹角的過程中同時向右剝門,直到綜掘機拐到與切眼方向一致。確定抹角兩直角邊長度不得小于4.0m,是因為綜掘機的自身長度為10.44m,如果抹角長度小于4.0m,綜掘機在抹角過程中就得剮蹭軌道巷右?guī)停瑹o法完成拐彎;另外,此處還使用了正對切眼的電絞硐室,利用該硐室可以將綜掘機拐到與巷道一致的方向。
3.2出煤
(1)7132軌道巷掘進到設計位置后,將正迎頭電絞硐室做好便開始施工平臺。由于掘進巷道上山角度達到21°,臥底最深達到2.0m,平臺施工完再施工正對切眼的電絞硐室。以上工作結束后,方可準備拐彎的煤流系統(tǒng)。(2)以前采用綜掘機拐彎一般采用人工攉炭進入煤流系統(tǒng),為減少工人的勞動強度,達到綜掘機直接出煤的目的,首先拆除綜掘機二運,并且安裝1部40T刮板輸送機爬皮帶出煤,皮帶機尾距離開窩口20m左右比較合適;綜掘機抹角、剝門過程中不斷調整刮板運輸機與巷道的角度及刮板運輸機的長度,確保綜掘機一運能夠直接將煤吐在刮板運輸機上,直到完全拐到與切眼方向一致。(3)當綜掘機拐正后,可在切眼中部再增加1部40T刮板運輸機,即將第1部刮板運輸機撥到軌道巷右?guī)?,保證第2部刮板運輸機機頭距掘進迎頭約15m,確保迎頭支護時有安全距離,也保證出煤暢通。當切眼施工達到15m時,可以拆除軌道巷刮板輸送機,將皮帶機尾延長到切眼口,這樣可以減少1部煤流設備;當切眼施工到25m左右時,可以安裝綜掘機二運直接騎在刮板運輸機上,綜掘機煤流系統(tǒng)形成[3]。
3.3拐彎段支護、加固及觀測
在抹角、剝門作業(yè)時,巷道跨度不斷擴大,特別是三角門。為確保這樣大的頂板結構不發(fā)生冒落,需要進行全面計算與驗證,制定合理的方案,確保巷道的穩(wěn)定性。原設計此處錨索規(guī)格為準18.9mm×5200mm,間排距為2000mm×1800mm,矩形布置,每排施工2根。根據(jù)對相鄰7130工作面開切眼三角門支護參數(shù)類比,采用綜掘機剝門后,將錨索間排距修改為1500mm×1800mm,矩形布置,每排施工3根,在切眼抹角范圍內將錨索增加到每排4根,以確保巷道頂板的穩(wěn)定。抹角段將循環(huán)進尺縮小至900mm,以縮短頂板支護時間。同時要求錨索必須緊跟迎頭,確保不破壞頂板穩(wěn)定。巷道高度超過3.5m時,必須施工幫錨索,錨索按“一”字布置,排距1.8m,錨索規(guī)格與頂板錨索相同。設計中頂錨采用規(guī)格為準22mm×2500mm左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿,間排距為860mm×900mm;幫錨靠近老塘側采用規(guī)格為準20mm×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿,間排距為800mm×900mm,靠近回采側采用規(guī)格為準38mm×1600mm木錨桿。同時,在三角門安裝頂板離層儀,及時監(jiān)測頂板下沉量,以最大限度保障作業(yè)安全。
4綜掘機直接拐彎的效益
(1)綜掘機采用直角拐彎施工工藝,不再采用炮掘施工,消除了火工品所帶來的安全隱患。(2)綜掘機直角拐彎施工,使掘進工藝更緊湊,降低了職工的勞動強度,淘汰落后施工工藝,有效避免了人身安全事故的發(fā)生。以前煤巷拐彎采用簡易耙裝機出煤,耙裝機安裝、固定,回頭輪的固定,耙裝出煤均需注意安全要點,否則容易發(fā)生安全事故。采用綜掘機直接拐彎,不需耙裝機輔助出煤,大大減少安全管控點,減少了安全事故的發(fā)生。(3)采用綜掘機拐彎,提高掘進速率,縮短掘進工期,與以前炮掘拐彎相比,綜掘機拐彎縮短工期4d左右。(4)綜掘機在大角度上山直角拐彎實驗成功,為今后拐彎提供了新的施工工藝。
5結語
利用掘進機直接拐彎施工工藝比炮掘方式有諸多優(yōu)點。炮掘時不論是采用裝煤機出煤還是耙裝出煤,均需要放炮,這對圍巖破壞較大,還需要來回拆裝設備,增加了拆裝運輸?shù)陌踩h(huán)節(jié),放炮還增加了安全管理的難度,同時人工作業(yè)也易發(fā)生安全事故。而利用掘進設備直接剝門與抹角,提高了掘進速率,使人工作業(yè)的強度明顯減少,符合現(xiàn)代化煤礦開采技術要求,可為企業(yè)創(chuàng)造更大的社會效益與經(jīng)濟效益。之前,該礦多個掘進工作面也采用了綜掘機直接拐彎的工藝,其中綜掘機拐鈍角的,可以采用裝煤機配合40T刮板輸送機輔助綜掘機出煤,與正常綜掘機掘進相比,不影響掘進效率。
[參考文獻]
[1]連月照,鄭學軍,李百利.綜掘機直接拐彎的研究與應用[J].山東煤炭科技,2011(1):37.
[2]鄧倫著.復雜地址條件綜掘機拐彎技術探討[J].科技信息,2010(31):378.
[3]趙志勇.綜掘機拐彎施工在切巷施工中的應用[J].技術與市場,2015(9):132.
作者:黃俊 單位:徐礦集團三河尖煤礦