CAD模拟与转载皮带机在巷道拐弯施工中的应用

董晓勇++姚永++谢绍成

摘 要：通过对以往我矿综掘巷道拐弯跨度大、进度慢的难题进行总结分析，利用CAD模拟结合转载皮带机在拐弯期间各工序中的灵活使用，确定了综掘巷道各种角度下掘进机的最小拐弯跨度，同时提高了掘进效率，对同条件下的掘进机拐弯提供借鉴。

关键词：综掘巷道 掘进机 CAD模拟 转载皮带机 拐弯

中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0076-01

在综掘巷道拐弯施工过程中，特别是在拐钝角时，由于受到巷道断面尺寸和掘进机及其二运尺寸的限制，施工进度缓慢。

结合以往多次拐弯经验，我们以EBZ132掘进机为研究对象（机身长度9.1 m），针对各种拐弯角度，经过多名技术人员刻苦攻关，最终制定了如下两种方案，实现了目前综掘巷道的最快进度拐弯，同时在制定下述方案的过程中，应用了CAD模拟技术，用以模拟掘进机拐弯过程，又达到了充分利用已掘空间实现最小跨度拐弯的目的。具体情况及方案如下。

1 掘进工作面情况

本掘进工作面为12117工作面，地面相对位于滕州新港的东南，吕堂村东南侧。巷道位于12215材料巷西侧，122东集运北侧，掘进巷道对地面设施无影响。巷道沿12下煤层底板掘进，煤层厚度1.4～1.7 m，平均厚度1.55 m。该煤层为黑色，以亮煤暗煤为主，硬度为f=3，为复杂结构，稳定中厚煤层。本工作面为低瓦斯区，瓦斯含量低。煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸指数为40.28%。该工作面总体为单斜构造，局部略有起伏，煤层赋存稳定，掘进方向煤层总体前倾，煤层倾角-6°～0°，平均-4°，巷道小构造较多，预计煤层厚度变化较大。主要充水水源为顶板上砂岩、薄层灰岩含水层及底板八灰含水层，煤层顶部距主要含水层（三灰）约46 m，从此区域相邻巷道水文地质资料认为，经分析掘进期间无水害威胁。由于该掘进工作面无伪顶，直接顶为5.2 m的砂泥岩，灰黑色，硬度系数3～5，预计掘进过程中顶板压力较大。故采用锚网+锚索进行支护，锚杆选用φ18 mm高强度树脂螺纹钢锚杆。采用“三七一三”制（一天四班，检修三小时生产班七小时）作业，三班组织生产，检修班检修、钉道、清理等。每班3个循环，循环进尺为1.0 m。

2 综掘机类型

综掘机为三一重工生产的EBZ132型悬臂式掘进机，总体布置合理，强度高、刚性好，内部维护操作空间大。

（1）采用纵轴截割方式，便于打柱窝、修巷，截割功率大、适应能力强、掘进效率高。

（2）采用直径适中的截割头，单刀力大，截齿布置合理，破岩过断层能力强，截割振动小，工作稳定性好。

（3）具有内外喷雾功能，有效抑制粉尘。

（4）星轮马达直接驱动替代机械传动，减少故障的发生。

（5）液压传动系统采用变量泵系统、液控先导操作工作稳定，关键部件和密封均采用高质量进口产品，保证整机性能可靠。

（6）先进的EPEC工程机械控制系统，配中文液晶显示屏，各项故障智能分析及保护系统。

（7）行走装置采用流行的整体链板传动，故障率低；行走采用无极变速方式，行走马达与减速一体化结构，质量更加可靠。

3 拐钝角（以120°为例）

3.1 拐弯第一天

结合掘进机尺寸性能及现场条件，通过模拟以及现场的实际操作，为便于掘进机拐弯，将原巷道与新开门巷道间夹角按设计模拟尺寸抹掉，可确保5 m进尺。

3.2 拐弯第二天

掘进机二运皮带已无法搭接跟机胶带机尾滑靴，将其摘掉；使用铲板进行端破碎煤矸、综掘机往复排矸，可确保6 m进尺，此时掘进机已完全拐入，可以顺利实现调头拐弯。

3.3 拐弯第三天

安装转载皮带机（先安一节转载机头与一节转载机尾合计4 m长度），转载机头吊起在原跟机胶带机尾接煤点上方，转载机尾使用三脚架或合适的桥架支撑，并可随掘进机一运卸载点以转载机头卸载点为轴心摆动，本日可确保6 m进尺。

3.4 拐弯第四天

安装综掘机二运（仅头尾两节4 m长度），并把二运尾用2台5吨手拉葫芦、1台回头轮与1根6分钢丝绳吊在顶板上，随时调节二运卸载点与转载皮带机接煤点之间的高度及位置，本日可确保7 m进尺。

3.5 拐弯第五天

经过前四天的施工，第五天已有足够距离安装掘进机二运跑车腿，并将转载皮带机尾节更换为2节皮带滑靴（6 m），使二运跑车以转载皮带机尾滑靴为运行轨道，生产进入正规循环，可确保日进9 m。

4 拐锐角（以60°为例）

4.1 拐弯第一天

结合掘进机尺寸性能及现场条件，通过模拟以及现场的实际操作，为便于掘进机拐弯，将原巷道与新开门巷道间夹角按设计模拟尺寸抹掉，可确保6 m进尺。

4.2 拐弯第二天

掘进机二运皮带已无法搭接跟机胶带机尾滑靴，将其摘掉；前挺原跟机胶带机，使掘进机与原跟机胶带机尾间留出约4 m距离；安装转载皮带机（先安一节转载机头与一节转载机尾合计4 m长度），转载机头吊起在原跟机胶带机尾接煤点上方，转载机尾使用三脚架或合适的桥架支撑，并可随掘进机一运卸载点以转载机头卸载点为轴心摆动，本日可确保6 m进尺。此时掘进机已完全拐入，可以顺利实现调头拐弯。

4.3 拐弯第三天

安装综掘机二运（仅头尾两节4 m长度）并安装跑车，将转载皮带机尾节更换为2节皮带滑靴（6 m），使二运跑车以转载皮带机尾滑靴为运行轨道，生产进入正规循环，可确保日进9 m。

5 结论

上述两种方案实现了目前综掘巷道中掘进机以最快进度最小跨度拐弯施工的目的，减少了拐弯对掘进进尺的影响，较之以前各约缩短施工工期3天，节约电费、材料支出6万余元，而且减轻了工人的劳动强度，更好的保证了职工施工的安全性，综合效益大大增加。

CAD模拟与转载皮带机在综掘巷道掘进机拐弯施工中的创新应用，有效解决了传统巷道拐弯中存在的进度慢跨度大等难题，大大提高了工序衔接的有效性与掘进效率（约100%），对同条件下的掘进机拐弯提供了可行方法，具有较大的推广应用前景。

参考文献

[1] 张志强.利用CAD制图模拟法确定综掘巷道拐弯区尺寸[J].山东煤炭科技，2009.

[2] 扈树章.巷道拐弯掘进施工的技术研究[J].河北煤炭，2010.

[3] 李瑞江.煤矿综掘巷道拐弯连续施工技术[J].探矿工程，2007.endprint