煤巷快速掘进技术的应用实践与思考

张明生,贾文浩

(山西省煤炭工业厅,太原 030012)

煤巷快速掘进技术的应用实践与思考

张明生,贾文浩

(山西省煤炭工业厅,太原 030012)

开展煤巷快速掘进技术研究,对促进煤矿安全发展,实现减人增效,降低矿工劳动强度具有重要的现实意义。文章重点介绍了山西省开展煤巷快速掘进技术研究及应用有关情况,分析了工作中遇到的主要问题和困难,提出了加强和改进的意见建议。

快速掘进;掘支锚连续平行作业;掘锚一体机

煤炭是我国的主体能源,煤炭产业是国民经济的基础产业,在国家经济社会发展中处于举足轻重的地位。根据国家安全监管总局关于推动安全生产科技创新的若干意见，推进煤巷快速掘进技术是实现煤矿安全形势根本好转、促进煤矿安全发展的现实需要,也是煤矿企业实现减人增效、降低矿工劳动强度的现实需要。

1 山西开展煤巷快速掘进技术研究概况

近年来,山西省煤矿企业积极开展煤巷快速掘进技术研究与应用,并取得明显成效。目前,山西煤矿企业开展煤巷快速掘进技术研究主要为两大类。

1.1掘支锚连续平行作业一体化技术

以潞安集团漳村煤矿代表开展的掘支锚连续平行作业一体化技术。该矿以“前掘后锚、掘锚平行”为核心思路,提出了掘锚分离巷道锚杆支护机理研究、掘支锚连续平行作业一体化工艺研究、掘探一体机研发、连续自移式快速掘进临时支护设备研发、钻锚平台支护设备研发、转载皮带及自移皮带机尾研发、进工作面高效除尘器研发、锚杆和锚索布置方式和材料选型、现场试验及矿压监测研究等技术路线,研发了集成超前钻探钻机的掘进机、连续自移式临时支护装备、割煤运煤期间同步进行支护作业的钻锚平台及配套的转载皮带机,以该套装备为核心来实现前掘后锚、掘锚平行施工。该技术通过对综掘施工工艺流程中的探、掘、支、锚、运、除尘六大环节进行全面改造,改变原有支护工艺,实现掘支锚运平行一体化。

1.2应用掘锚一体机

以长治三元、潞安高河、忻州保德等煤矿为主要代表,应用掘锚一体机实现快速掘进。三元煤矿引进美国久益公司生产的EJM2×170/4-2型掘锚一体机,结合实际进行了改进,利用单体液压锚杆钻机加装旋转和推进机构,分别安装在靠近切割臂两侧的顶钻背后,在打设完顶锚杆后随即打设帮锚杆,同时,增设一台锚杆钻机专用泵站。利用切割臂上有限空间,安装一台单体锚杆钻机。在机组切割臂上加装滑道和固定装置,以满足不同角度和方向的打眼要求。增加机尾缓冲架,并安装了自动化全断面气水喷雾装置和移动卫生间等设施,所有的缓冲架全部放置在专用的梯子轨上。

高河煤矿引进了澳大利亚JOY-12CM30掘锚一体机,该掘锚一体机可实现平行作业,在支护时其中两台顶钻机与顶板有效接触充当临时支护装置,实现掘-锚-护一体化。在打孔过程中工人始终站在永久支护的巷道内操作,保证了人员的安全。与传统的风动钻机相比,液压钻机的打孔速度明显提高。

保德煤矿采用奥钢联MB670型掘锚机一次切割成巷,同时由掘锚机上四个顶锚钻箱完成巷道顶支护,由两个侧钻箱配合液压钻完成巷道帮支护,煤炭通过掘锚机运输机、梭车运至连运一号车处,由连运一号车完成破碎、转载工序,最后通过胶带输送机运出,掘锚机掘进时,巷道一次成形。掘进过程中,空顶时间少、距离短。同时,在掘锚机自身控制程序设计上,掘进截割系统和钻锚系统是不可同时启动的,避免作业人员误操作导致的截割作业、支护同时开启。

2 开展煤巷快速掘进技术研究的实践效果

2.1掘支锚连续平行作业一体化

1)采用掘探一体机进行超前钻探施工、采用自移式皮带机尾减少探钻、移机尾两个环节耗时,提高了掘进效率。该矿在2号回风大巷进行试验,最高班进尺达到15 m,最高日进尺达到28 m,创造了月进尺突破900 m的快速掘进新纪录。

2)将传统的“掘一锚一”变更为“掘二锚二”或“掘三锚三”,传统的2-3个循环整合为1个循环,提高了工时利用率。

3)在掘进机上集成超前钻探钻机,钻探机与掘进机截割部动作互锁,实现了掘探一体化操作,无需反复搬运钻机,节省了时间且减轻了劳动强度。

4)引入除尘风机,为割煤期间在端头支架后方同步支护创造了良好作业环境。

2.2应用掘锚一体机

1)从工作效率来看,掘锚机切割一次成型,实现了支护机械化,简化了劳动组织,实现了快速掘进,对构造简单、坡度变化小、煤质较硬、节理不发育的巷道掘进更为适用。

2)从劳动强度来看,掘锚机从破煤、装煤、运煤和支护各工艺全部实现了机械化,大大降低了劳动强度。

3)从安全作业来看,操作简单方便,安全可靠性高,解决了生产过程存在的安全隐患。

4)从改善环境来看,掘锚机自身配备喷雾与除尘系统,有效提高了人员视野清晰度,改善了工作环境,大大降低了职业病发生概率,保证了员工身体健康。

5)从支护质量来看,掘锚机对煤体破坏程度小,成型好,支护及时,空帮空顶时间短,支护质量易掌控,支护效果好。

6)从检修效率来看,掘锚机自身携带机载电脑,能够实时监控机组的运行情况,直接显示故障位置,降低了检修人员的工作难度,提高了检修效率。

3 应用中遇到的主要问题和困难

3.1掘支锚连续平行作业一体化

1)临时支护装置移架时出现千斤顶行程不同步,导致支架顶梁或底座前移不同步的现象。

2)在底板浮煤较多时,临时支护装置移架时受浮煤阻力影响出现倾斜及路线偏移。

3)除尘风机占用空间大,不利于临时支护装置及掘进机灵活移动。

4)钻锚平台钻机扭矩较小,遇到坚硬岩石顶板时打钻困难。

3.2掘锚一体机

1)体积大、重量大、搬家倒面时间长,难度大。

2)地质构造对其影响较大,遇到较大断层或陷落柱无法强行通过。

3)拐机开口作业,技术性强,操作难度大,速度慢。

4)若巷道底板松软或遇水膨胀时,容易窝机,处理困难。

5)配件大多为进口件,维修费用高。某些大型部件井下无法拆卸,只能停产升井维修,耗时耗工。

4 开展煤巷快速掘进技术研究的几点启示

4.1转变思想观念是关键

思想是行动的先导,认识的高度决定执行的力度。谈到煤炭科技创新,地方煤矿总认为只有省属五大集团才能搞成的事,其实不然,只要领导重视,地方煤矿同样能够做出成绩。三元煤矿从董事长到煤矿一线职工,高度重视掘支锚快速掘进技术研究,2014年10月,在煤炭市场下滑的形势下,三元煤矿不惜投入大量资金,决定引进掘锚机,并对设备进行技术改进,正是有了领导的重视,该项工作得以顺利实施,并取得了预期效果。

4.2科研队伍建设是支撑

人才队伍建设是科技发展的重要支撑。多年来,潞安集团始终坚持走技术创新发展之路,注重加强科技人才队伍建设。从2012开始,指导漳村煤矿先后经历了传统的前探梁、交错自移式超前支架及连续自移式超前支架三个发展阶段,最终形成集超前钻探、快速临时支护、连续支护作业为一体的掘、支、锚连续平行作业一体化快速掘进的新模式。

4.3解决装备技术是保障

装备是快速掘进的重要基础,也是掘支锚快速掘进技术的难点。三元煤矿重新设计安装1台顶锚杆钻机,2台帮锚杆钻机,1台风动探水钻机。漳村煤矿将除尘风机安装位置由皮带机尾处转移到支架内,改进超前支架推煤装置,新增风筒储藏机构,实现了延伸风筒自动化。

5 关于推广应用煤巷快速掘进技术的建议

1)技术基本成熟可推行。漳村、三元、高河及保德等煤矿的应用实践证明,山西煤巷快速掘进技术已基本成熟。漳村、高河煤矿为省属五大集团煤矿提供了成功示范,三元、保德煤矿的成功经验为全省地方煤矿开展快速掘进技术研究提供了很好的借鉴。煤巷快速掘进技术需要加大示范性应用,在持续改进的基础上,积极推广应用。

2)加大政策支持。积极引导企业加强技术研究与应用,对实现效果较好的企业给予奖励,对模范带头参与技术研究的企业领导在选拔任用上给予倾斜。对实施煤巷快速掘进研究的煤矿企业,政府减免相关涉煤税费,降低企业成本。

3)加重资金扶持。前期投入比较高,在目前形势下,煤矿企业具有一定的资金压力。需要加大资金支持,对实施掘支锚快速掘进研究的煤矿企业,应列为省科技重大创新技术项目,优先享受山西省科技创新计划资金支持。

4)加快人才培养。开展煤巷快速掘进技术研究,需要各专业技术人员相互配合,从制定方案、开发研究、技术创新到现场使用维护都需要有专业的人才队伍支撑。要培养一批懂机电、懂通信、懂开采的综合性人才,使快速掘进技术得到持续应用,持续改进。

5)加强装备改造。由于地质条件对实施掘支锚快速掘进影响较大,遇到较大断层或陷落柱无法强行通过,需要结合煤矿实际情况进行装备的技术改造和创新。

ApplicationofRapidDrivingTechnologyinRoadways

ZHANGMingsheng,JIAWenhao

(ShanxiCoalIndustrialHall,Taiyuan030012,China)

Rapid driving technology is of great importance, since it could promote safe production, reduce staff number, improve efficiency, and decrease labor intensity. The paper introduces the rapid driving technology and its application, analyzes major problems and difficulties in operation, and proposes some advice for its improvement.

rapid driving;continuous and parallel operation of digging anchor;driving and anchor machine

1672-5050(2017)02-0001-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.04.001

2017-03-17

张明生(1964-),男,山西太原人,硕士研究生,从事煤炭科技装备管理工作。

TD263.3+2

A

(编辑:刘新光)