掘进机锐角巷道转弯技术的研究与应用

文/范吉宏 崔红启

新驿煤矿作为山东能源临矿集团旗下的主力矿井，年生产能力105万t。新驿煤矿1511皮顺采用EBZ160型掘进机掘进，由于掘进机自身尺寸大，为了减少掘进机搬迁、安装工作量，当掘进至切眼位置时需要掘进机继续打导硐施工，这就意味着掘进机根据设计需要原地回转108°角进入导硐方向，而导硐掘宽仅为4.4m，掘进机转弯操作难度非常大。因此如何缩短掘进机转弯时间，快速转到下一条施工巷道，达到安全、高效的目的，成为掘进机施工过程中的一大难题。

根据实际情况，设计并实施了掘进机转弯方案。

一、转弯半径确定

根据EBZ160掘进机相关资料得知，其外形尺寸为 9.3m×3m×1.6m，机身宽 2.4m，铲板宽3.0m，截割部左、右最大摆幅夹角为60.72°。因机身长度的局限性，最小转弯半径为6.5m。在设计巷道转弯时，机身越长，所需转弯半径就越大，机身越宽，所需开门巷道越宽，而掘进机机身高度对转向无影响。

因1511皮顺与切眼夹角为72°，呈锐角布置，根据以上参数，确定采用最小转弯半径模拟法转弯。

二、设计转弯半径模拟法转弯

经现场不断摸索并结合以往掘进机转弯实际操作经验可知，当选择6.5m转弯半径时，易造成掘进机转弯时活动空间狭小，前进、后退困难。但转弯长度短，施工量相对较小，且掘进机活动空间能满足操作需求，此时最大支护尺寸为11m(最大支护尺寸选定：掘进巷道时的内弯中心至巷道轮廓最突出部分)。当选择6.5m以上的转弯半径时，易造成悬顶面积过大，导致作业点的不安全因素，同时后期支护困难。

根据理论论证及现场施工经验得出：设计转弯半径，只适用于过渡弯道，且两巷夹角越大，所需转弯长度越短，支护断面越小，更便于施工。因1511皮顺设计转弯巷道呈锐角布置，为减少安全隐患及施工工作量，按最小转弯半径施工。

施工前，先在CAD上根据巷道和掘进机参数制作模型模拟转弯，通过演示来确定巷道转弯的相关数据。在模拟演示中，距离巷帮预留富余系数，以保证掘进机后尾不刮蹭巷帮。在掘进机行走截割时，支护必须紧跟迎头，按掘进机每前行3.3m时掘进机的摆幅来决定下一循环截割范围。截割至弯道变急段时，可适当缩短行走步距，减少掘进机退、摆机次数，具体截割行走步距可根据现场实际条件而定。当掘进机达到最大摆幅时，需将掘进机与二运之间的销轴连接改为软连接，这是解决掘进机锐角转弯的关键所在，依此类推，直至转入下一条设计巷道为止。模拟转弯如下图所示。

模拟转弯图

三、操作要领

1.根据巷道布置，掘进机右转弯时，1511皮顺自切眼下帮21m（二运电滚筒头）位置处，按照3°夹角劈右帮施工。由于掘进机操作台在本机左边，司机视线受阻，只能依靠辅助人员指挥，因此要求操作司机在截割前对截割点做到心中有数，避免超割、少割。

2.在摆机时，依靠掘进机的前进、后退和截割臂与履带的配合来进行方向调整，要求操作人员由经验丰富的司机担任，现场施工预见性不强或操作不熟练易造成摆机不连贯、开门口超宽等问题。

3.弯道掘进时，要求巷道底板平整。由于空间及掘进机的局限性，当掘进机带二运设备施工至最大摆角后，需将掘进机与二运之间的销轴连接改为软连接，此时掘进机与二运可呈锐角转载运输。

4.当二运抗帮后，拆除二运并将机尾靠左帮固定。掘进机开到工作面迎头后，在掘进机后铺设一部SGB-620/40T刮板输送机，溜尾铺在掘进机下，溜头与二运皮带尾搭接。掘进机一运来煤直接经溜子转运至皮带。待掘进长度达到25m时，简化运输系统，安设二运，同时沿40T溜子中心线施工单轨吊梁作为二运跑道，通过单轨吊滑轮组将二运电滚筒中心线正对40T溜子中心线吊挂，最终使掘进机达到正规作业循环。

5.掘进机在右转弯摆机时，辅助指挥人员要指挥得当，在距离机尾3m处各安排一人观察，并及时向指挥人员报告，再由指挥人员指挥司机完成摆机操作。

四、结语

在煤矿工业飞速发展的今天，掘进机的人工工效明显大于耙装机施工。同时，由于《煤矿安全规程》第六十一条第七项明确规定，高瓦斯、煤与瓦斯突出和有煤尘爆炸危险矿井的煤巷、半煤岩巷掘进工作面和石门揭煤工作面，严禁使用钢丝绳牵引的耙装机施工，因此采用掘进机开门施工的优势更加突出，新驿煤矿1511皮顺掘进机锐角转弯，进一步拓展了掘进机的使用范围。在现场操作过程中，掘进机锐角转弯仍存在不足，需要我们不断进行探索改革，以充分发挥掘进机的掘进效率，为煤矿安全、高效的生产目标作出贡献。