浅析岩巷掘进设备的选型及配套

曹飞飞 甄浩 袁野 严斌

摘要：岩巷综合机械化掘进是现代化高产高效矿井的标志，合理选择岩巷掘进设备和设备配套是安全生产，高效生产的保证。在现代化矿井建设中，掘进工作面的快速有序、安全、高效进行是一个关键环节。那么如何根据现有的地质条件和日常生产，合理选择综合机械化掘进和辅助配套设备具有举足轻重的作用。因此综合机械化掘进设备的合理配套就显得尤为重要。

关键词：高产高效 设备选型 岩巷

1 概述

薛村矿1959年投产，目前矿井生产能力140万t/a，主采煤层为5.5m厚的2#煤层（大煤），配采煤层为1.3m厚的4#煤层（野青），全部为贫煤。生产地区主要在-280m水平，煤层埋深500m左右。

经过50余年的开发，薛村矿煤炭资源日益匮乏，面临资源枯竭和采掘关系紧张的难题，截止2012年底，主采煤层——山西组2#大煤，已无正规地区进行生产。为了延长矿井服务年限，最大限度的回收资源，减少资源浪费，薛村矿三水平南翼地区确定为后续发展需要衔接的主要地区。该区为前些年开采结束盘区，大煤和野青煤层大部分已开采完毕，但剩余呆滞煤柱资源及深部山青资源广阔，可采储量共计430万t。

薛村矿目前正进行盘区接替，巷道开拓延伸岩巷工程量大。传统岩巷炮掘速度慢，新区准备时间长，严重制约正常衔接。为扭转这一被动局面，将传统的岩巷炮掘施工工艺改为岩巷综掘机掘进工艺施工，以加快掘进速度，缓解接替紧张，但面对全新的工艺和复杂的地质条件，掘进速度难以达到预期，有必要在已经取得的一些成果的基础上，结合薛村矿的实际条件，研究以实现岩巷安全快速掘进为目的的快速掘进应用技术。

2 研究意义

巷道掘进是煤矿生产的重要生产环节。“采掘并重，掘进先行”，巷道的快速掘进是保证矿井高产稳产的关键技术措施[1]。采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。以掘进机为主体的高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，回采工作机械化水平日益提高，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性瓶颈问题及关键性技术[2]。

岩巷掘进一直是煤矿掘进施工的难题。长期以来，其掘进速度跟不上回采速度成为制约盘区接替和煤炭生产的主要问题。研究与之相适应的掘、装、运、支综合掘进技术，通过技术创新、设备配套、统筹管理，从而实现高产高效，是生产、科研人员追求的重要目标[3]。

要实现现代化综合机械化的巷道掘进，必须在设备选型及配套上下功夫，完整的综合机械化掘进作业，还必须配备高效有力的辅助运输系统，如果设备选型以及配套不科学，就会降低各单击性能，影响开机率，更严重的话会使综采活动不能正常进行。在现代化矿井建设中，掘进工作面的快速有序、安全、高效进行是一个关键环节[4]。那么如何根据现有的地质条件和日常生产，合理选择综合机械化掘进和辅助配套设备具有举足轻重的作用。

3 掘进设备及其配套装备优化研究

完整的综合机械化掘进作业，还必须配备高效有力的辅助运输系统。根据现有的运输方式，现提出4种配套方案进行对比优化。

方案1 掘进机+桥式胶带转载机+可伸缩胶带输送机作业线

该作业线主要由掘进机、桥式胶带转载机和可伸缩胶带输送机组成。它在我国煤矿巷道掘进中较为广泛的应用。设备布置是在掘进机后面紧接着胶带转载机，转载机与可伸缩胶带输送机搭接，破下的煤装上转载机，卸在胶带输送机上运出。

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1—掘进机；2—桥式转载机；3—可伸缩胶带输送机机尾

图1 输送机作业线

这套方案的主要优点：可在实现矸石连续运输，减少煤、矸转运停歇时间，能充分反映掘进机的生产效率，切割、装载、运输生产能力大，掘进速度快；上胶带出矸，下胶带运料，可做到一机多用，减少辅助运料系统，特别是在巷道跨度较小的情况下，这一优点更为明显；胶带延长速度快，并能利用缩胶带接长时间进行永久支架安设工作，有效地利用掘进循环时间。这套方案的主要缺点：该套方案投资比较大，连续掘进的独头巷道长度小于800m的条件下，它的高速度、高工效不能最好的发挥。

方案2 掘进机+桥式胶带转载机+刮板输送机作业线

该作业线主要由掘进机、桥式胶带转载机和刮板输送机组成。掘进机切割下来的煤经转载机和刮板输送机再卸入其他运输设备运出；这时需要拆掉在胶带机尾上行走的小车，换上落地车。落地车轮骑在刮板输送机槽帮两侧，随着掘进机向前掘进，桥式转载机的落地车轮沿着刮板输送机的槽帮运行。掘进机掘至桥式转载机的最大搭接长度后，需要停机接长刮板输送机。这种方案需要设置专门的运料系统。

该方案的主要优点：在巷道双巷掘进时适用，且适用于巷道坡度变化大、掘进巷道长度较短的条件。该方案的主要缺点：必须设置专门的运料系统，在停机接长刮板输送机时会浪费时间，工序麻烦。

方案3 掘进机+梭车作业线

该方案由掘进机、梭式矿车和牵引电机车等几部分组成。

掘进机切割下来的煤矸经装运机构、胶带转载机卸载于梭车内，然后和防爆电机车拉至卸载地点卸载。该方案的主要优点：工序衔接比较灵活，适用于不同弯角变化的巷道，梭车可以按实际需要穿套搭接，把工作效能提高到最大。

该方案的主要缺点：不能连续装载，只适用于装卸地点运输距离较短的条件，并且井下必须具有卸载仓。

方案4 掘进机+吊挂式胶带机+矿车作业线

该方案由掘进机、吊挂式胶带机和矿车等几部分组成。

吊挂式转载机一端与掘进机连接，另一端通过行走车轮吊挂在巷道顶板的单轨上，随着掘进机向前掘进，吊挂式胶带转载机随同一起向前移动。

该方案的主要优点：适应断面较小，地压较大且以金属材料作为永久支护的小型煤矿。该方案的主要缺点：掘进机工时利用率低，不能连续装载，掘进速度受影响，永久支架的安装质量要求比较严格，辅助工程量较大。

4 配套方案选取

由以上各方案可知方案1的特点巷道在用作皮带运输时且长度大于800mr的条件下工作效能将发挥到最好。方案2的特点在巷道坡度变化大、双巷掘进时该方案比较适合。方案3的特点所掘进的巷道如果离装卸地点比较近且巷道弯角变化比较大的该方案比较适合。方案4的特点生产系统简单，断面要求小的小煤矿该方案比较适合。

根据薛村矿南翼运输巷的现有地质条件来看，井底没有装卸仓，断面尺寸4100mm×3300mm来分析，很明显方案3和方案4不适合该巷道掘进所用。

以现有的运输系统来看，方案一二都比较合适。该巷道为单巷掘进且巷道倾角为3°～11°，巷道坡度变化小，该运输巷总的掘进长度为1077m，掘进长度远大于800m长，综合分析方案1和方案2来看，方案一的工作效能发挥最好。因此配套装备优化最终选择方案1：掘进机+桥式胶带转载机+可伸缩胶带输送机作业线。

5 结语

掘进设备选型及配套应该遵循安全第一、高效生产、相互协调、满足地质条件和掘进巷道断面的需求，同时考虑设备的尺寸大小以及运输能力，衔接好掘进和支护的关系，通风、供电和排水这些环节也要重视，只有这样才能发挥各个设备的整体效能。实践也证明，合理科学的选择综合机械化掘进和辅助配套设备是高产、高效、经济和安全的前提和保证。

参考文献：

[1]李鸿艳.煤矿综合机械化设备的选型与技术改造[J].产业与科技论坛，2011，6：035.

[2]关同，孟祥波.浅议煤矿综和机械化设备的选型与改进[J].黑龙江科技信息，2011，23：070.

[3]王启广，姜雪峰，王春兰，等.综采工作面设备的选型与配套原则探讨[J].矿山机械，2009（17）：4-7.

[4]薛文智.综采工作面设备选型，配套及发展趋势[J].当代矿工，2007（12）：47.