掘进机及其配套设备在非煤矿山的运用

王 梅，陆 锋

(贵州开磷集团矿业总公司, 贵州贵阳 550302)

掘进机及其配套设备在非煤矿山的运用

王 梅，陆 锋

(贵州开磷集团矿业总公司, 贵州贵阳 550302)

主要通过对EBZ160TY硬岩掘进机配套的设备、设施进行针对性改进，掘进机转载设备的改进、除尘系统的改进等相关配套工程进行优化，同时先后引进煤矿的树脂锚杆、锚索支护工艺，潮式喷射混凝土施工方式、激光指向仪等新技术以及有效的劳动组织与人员培训，实现掘进机在非煤矿山红页岩层中的运用。同时为我国非矿山掘进机的应用提供指导作用。

掘进机；喷雾除尘；支护

0 引 言

近些年来,国外发达采矿国家采用全断面掘进机对硬岩进行了水平巷道施工,并取得了很好的效果。而我国在非煤矿山除开磷集团矿山外还从未使用掘进机进行开采。贵州开磷集团矿山从2008年开始掘进机采矿研究,主要包括掘进机选型、临时支护、飞尘等方面。

EBZ160TY硬岩掘进机由煤炭科学研究院太原分院设计制造,为悬臂式部分断面掘进机,主要在煤矿巷道中使用。

磷矿是非煤矿山,开拓巷道设计在红页岩中,岩层硬度f≤8、巷道断面22 m2,岩层适用于掘进机作业,但地质条件、作业环境、作业方式、支护方式、通风方式、运输系统等与煤矿不同；与此同时,国内掘进机至今未在非煤矿山上使用过。

因此,通过一年半的运用,对掘进机配套系统进行针对性优化配置,对掘进机进行部份改进,对相关的劳动力组织及操作、维修人员的培训,推广使用支护新技术、新工艺等工作,总结出掘进机可在非煤矿山中的红页岩层中运用。

1 掘进机转载设备的改进

(1)将随机配置的轻轨轮式移动胶带转载机改为轮胎式移动式转载机。机架采用12 m3移动式空压机的轮式底盘,将胶带装载机安装在底盘上,出料度提高到3 m(自卸汽车高度2.8 m)。由于红页岩块度大、呈状、锋利、硬度大对皮带转载机的输送胶带易造成划破、卡住、跑偏等,故障,故障率高,此外,胶带输送机易漏料,对移动式皮带输送机的移动造成影响,受倒运设备(自卸汽车)接料高度、待料时间长等诸多因素的影响,试用1个月后,不满足生产的需要,因此,改用轮胎式转载机作为转载设备。

(2)根据无轨输送系统的特点,在掘进机尾部,增设14 mm的厚铁板作挡板,同时,选用铲运机作为转装设备,与掘进机进行倒运、效果良好,基本解决了转载与现有的运输系统不配套的问题。

(3)WJ-2C铲运机增设废气净化水箱。由于WJ-2C铲运机废气净化为干式、金属净化器,效果不明显,油烟大,对作业环境和操作人员影响大；采用水洗箱净化的方式,对尾气进行净化,改善了操作人员的作业环境。

为了确保掘进机工作的连续性,掘进机的配套设备如下:

(1)一台湿式振弦除尘风机组补充生产用风；

(2)锚杆钻机进行巷道支护作业；

(3)混凝土搅拌机随时进行混凝土料的拌制。

2 除尘风机的改进及效果

(1)选用高效的湿式除尘风机,进行就地除尘净化处理。通过对相关除尘风机(高压喷雾泵、布袋式除尘器)性能、安装尺寸、工作机理等对比,选用适用掘进机的KCS-408ZZ湿式振弦除尘风机,其独特的“振弦”除尘技术,具有除尘效率高、阻力小、体积小、重量轻、耗水少、维护简单、不堵塞等特点,同时,也可将掘进机作业的含尘空气进行就地净化。

(2)喷雾系统改进。由于红页岩遇水易形成注浆,严重恶化工作面作业环境,因此,利用掘进机的系统冷却水作为喷雾用水。

由于原掘进机喷雾水压力低,喷出的水不能形成有效控制粉尘的高速水雾流,因此,根据掘进机现有喷雾系统的调查和高压喷雾的特点,拟采用的喷雾装置更接近截割头的喷雾方式,使其接近于高压喷雾,保证最大降低截割头的粉尘产生量,减少高压喷射水雾对掘进机司机视线的影响；拟采用4个喷嘴,使其喷雾能完全覆盖掘进机截割头,减少粉尘的产生和阻止粉尘向外扩散,喷嘴口径的大小根据喷雾压力和喷雾流量确定。

(3)加强作业面的通风。由于主通风系统未完善,作业面的通风采用对旋式轴流风机进行局部机械强制通风；

(4)改进效果。改进后,水压提高到12 MPa,采用专用喷雾嘴,水雾化效果好,除尘效果得到改善,同时,水量由63 L/min降为25 L/min,有效改善了作业环境,保持路面干燥,掘进机“窝机”次数减少。

3 配套设备的运用

由于受地压,层理、节理发育,地质条件等的影响,先后引进煤矿的树脂锚杆、锚索支护工艺,潮式喷射混凝土,激光指向仪等新技术。

3.1 新支护技术的运用

马路坪矿下盘矿运输大巷基本处在红页岩中,目前向下开采深度已达160 m。开采地压大,巷道变形严重,支护越来越困难,传统的开缝式锚杆加砂浆锚杆已不能满足生产要求,为完成400万t改扩建工程,实现开拓巷道的快速掘进,有效地控制围岩的变形,满足生产的需要,采用新的支护方式显得十分重要。

根据巷道的围岩情况,巷道顶板每张网用5根全螺纹锚杆,围岩较稳定时每4 m在同一平面上左顶及右顶各打1根锚索,围岩破碎时每2 m打2根锚索护顶,每根锚杆用1支MSCK25/50超快速型树脂锚固剂和1支MCK25/50中速型树脂锚固剂加长锚固,每根锚索用2支MSCK25/50超快速型树脂锚固剂和2支MCK25/50中速型树脂锚固剂加长锚固。树脂锚杆、锚索与钢筋网构成“锚网带锚索”联合支护形式。

顶部的支护机具选用MQT-130/2.8气动锚杆钻机,因其广泛适用于岩石硬度f≤10的巷道,特别适应煤巷的锚杆支护作业,既可钻顶板锚杆孔,又可钻锚索孔,还可搅拌和安装树脂药卷类锚杆、锚索,可实现锚杆螺母一次安装拧紧,达到初锚预紧力的要求。

巷道两帮采用全螺纹钢加树脂锚固剂配预制托盘压网支护,支护机具选用MQTB-80/2.0型气动支腿式帮锚杆钻机,该锚杆钻机广泛适用于岩石硬度f ≤8的煤巷、半煤巷的煤帮锚杆支护作业。

3.2 潮式喷射混凝土工艺的运用

潮式喷射混凝土工艺先在矿肥公司使用,经组织考察及试用,喷浆时,反弹率比干式有所降低,粉尘下降,同时,为实施多工序同步作业,创造了条件。为了确保喷射混凝土的搅拌质量,提高喷浆质量,建立混凝土搅拌站,同时,修建水箱,确保潮式混凝土的用水。

3.3 激光指向仪的使用

为了保证巷道的施工质量,利用激光指向仪代替测量人员人工放线,确保巷道的施工质量。

4 作业工序合理化

掘进机由于采用对岩石直接进行切割,然后通过自身的装载机构将废碴排到机后,通过采用转载设备进行排运,最后对巷道进行锚网、喷浆、注浆支护的掘进循环方式。其特点,连续性好,对岩层破坏力小,效率高；存在粉尘大,影响因素多。

(1)以掘进机掘进工序为主线,实行工序滚动连续作业制,确保作业面无工序排队等待时间,现场交班主要为工序现场交接。

主要工序:放线——切割——锚网——初喷——打帮脚网。

(2)做好当班主要工序和辅助工序统筹,主、辅工序平行作业,确保主要工序循环完成。

辅助工序:材料准备——安全确认——排渣——现场治理——复喷——交接班。

5 结 论

本文对掘进机在贵州开磷集团矿山的应用进行了说明,同时针对矿山红页岩的特点进行了改进,采用了新的支护方式与新的支护材料,满足了掘进机掘进的要求,同时也保证了巷道的安全。在应用过程中存在一些问题,如需进一步解决支护速度,由机械化代替人工进行支护；掘进机机动性需进一步提高,行走速度过慢等,在以后的实施过程中将进一步进行优化改进。掘进机在开磷矿山的应用为掘进机在我国非煤矿山的应用提供了参考。

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2015-05-01)