补连塔煤矿2-2煤三盘区掘锚机组优化改造

李 伟

（国家能源集团神东煤炭集团补连塔煤矿，陕西 榆林 719315）

1 工程概况

补连塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市。其中2-2煤层为主要可采煤层之一，位于延安组中岩段的顶部。该煤层全区发育，结构简单，仅在底部（局部顶部） 含有1～2层矸， 煤层厚5.91～7.89m，平均6.75m，距其下部4#煤层30m左右。2-2煤三盘区轨道顺槽断面形状为5.4m×3.6m的矩形，沿煤层底部掘进。巷道直接顶为煤层，厚度约3.4m，直接底为泥岩，厚度约0.85m。为了加快掘进速度，矿方决定采用MB670掘锚一体机。工作之前，根据矿方实际情况进行一些设备改造，可以更好的保证掘锚机施工时巷道安全。

2 掘锚机组及施工工艺改进

2.1 临时液压顶篷的改造

针对掘进机原顶篷面积小、支护范围小、空顶距大、很难对巷道前方的采空区进行有效支护的特点，对掘锚机进行了临时的液压顶篷改造，使得掘锚机组能够更好的适应三盘区地质状况。顶篷的改造包括增加了临时顶板，扩大支护面积，可以覆盖对前方采空区的支护，减少顶板塌落的可能，通过液压千斤顶来对顶篷进行收缩控制，当支护作业完成时，再将其收起。为了更方便地实施这些措施，在掘锚机上引出两趟液压管路。具体设备如图1所示。

图1 临时液压顶篷改造图

2.2 阻挡煤壁落煤的装置

为了同时保证施工人员与司机的安全，防止落煤造成人员伤亡，在掘锚机上添加一种阻挡煤壁落煤的装置，设计如下：

在上述改造的临时顶篷下，焊接一块凹口钢板，设置一根可以镶嵌在凹口的铁管，铁管上设置三个铁钩，用以固定可以遮挡落煤的木板。钢管长度根据巷道高度，设置为1300mm，每400mm设置一个铁钩，共设置三个。两钢管间的距离设置为2200mm，可以将施工人员全部包括在内，木板尺寸选择长2200mm，宽250mm，可以防止大块落煤的同时，又可以对巷道实际情况进行观察。具体设计如图2所示。

在进行顶板与巷帮作业时，先通过液压千斤顶完成临时顶篷的布置，随后将钢管嵌在钢板上进行固定，再将木板挂在挂钩上，完成防巷帮落煤装置的布置。当开始进行下一次的截割工作前取下此装置。

2.3 掘锚机截割方式及进刀路线改进

如果不对临时顶篷进行改造，掘锚机在掘进时，最小空顶距约为2m，现不需要操作人员在空顶区域进行操作，因此可以在布置锚杆同时将割煤筒下降，并且进行中部割煤，减少支护掘进的交替时间，增加掘进速度。

改进后的掘锚机割煤支护工序如下：

（1）掘锚机的割筒从煤壁的中间开始进行掘进；（2）割筒向前割进1m，向下移动，进行下部割煤；（3）割筒到达底板，进行反复扫地，对底板完成清煤工作；（4）此时割筒在煤壁下方，开始对顶板两帮进行支护作业；（5）割筒从煤壁下方向上方移动，完成煤壁上方的割煤；（6）割筒在上方进行反复割煤，完成扫顶作业；（7）再将割筒移至煤壁中央，完成下一刀割煤，在割煤的同时，将煤运输出工作面。具体割煤支护工艺如图3所示。

2.4 其他改造

（1）脚踏板改造

原掘锚机在登高作业时，需通过脚踏板进行攀登，储存物件需要另外设置储物箱，占地的同时，又不方便，因此在此基础上，将储物箱与脚踏板结合，改造成为脚踏箱。

（2）掘锚机两侧物料台及钻杆存放装置

在掘锚机两侧加设物料台，将树脂药卷、托盘、让压管、半球和锚索锁具等物料分类放置，取用方便，便于管理。

3 掘进工艺优化

3.1 制定合理的正规循环作业

制定合理的循环作业，可以大幅度提高掘进速度与安全系数，全面、有计划地完成作业任务。通过对不同工序的试验，得出原掘进作业在掘支交替时较浪费时间，决定采用新的循环作业方式，即在顶板完好的条件下，由原来的一掘一支改为现在的一掘两支作业方式。设置早、中、晚三班工作，每班工作8小时，其中早班、中班为掘进班，晚班前半班为掘进班，后半班为检修维护班，重点检修支护作业与设备维修，保证掘进班正常作业。

在工序间组织上，采用多工序平行作业的施工方案，支护与拉机尾、延皮带平行作业，临时轨道紧跟综掘机后，同时用矿车直接为掘进头运输材料，可以保证支护材料及时送到，加快掘进速度，又减少了人员的浪费。

3.2 掘锚机的掘进支护范围

为了在掘进后加快支护作业，最好能同时完成顶板与巷帮的支护，因此将顶板锚杆钻机安置在掘锚机上端滑轨上，可以进行各方位的摆动，并且锚杆钻机可以沿着滑轨进行滑动。钻机滑在不同的位置所摆动的角度也不同。在1号顶板时，钻机的最大摆动角度为10°和12°，2号顶板锚杆钻机的最大摇摆角度为8°和18°。经过实际巷道测量与理论计算，得到顶锚杆的间距最小为900mm。

将帮锚杆机连接在掘锚机两侧，可以进行上下移动。为了更方便地对两帮进行支护作业，移动的同时，可以进行不同角度的摆动。因此帮锚杆机可以完成巷帮全方位的支护作业，经过实际巷道测量与理论计算，得到帮锚杆的间距最小为1000mm。具体支护范围如图4所示。

图4 顶板、帮部锚杆的支护范围

3.3 掘锚一体化掘进效益分析

MB670 掘锚机于2019年5月30日安装改造完成，开始进行掘进作业，在9月3日完成巷道掘进作业，共用时97d，掘进距离为1645.6m，在巷道掘进至81m的位置开始使用掘锚机。巷道掘进状况如图5所示。

图5 掘锚机与传统综掘机施工对比

由图5可以看出，掘进期间，在采用掘锚机后，巷道日平均掘进量为15.5m，较传统综掘机施工日掘进量10m提升55.5%。掘锚机日平均掘进量在随着工人熟练操作后，快速提升，八月份日平均掘进距离可达到21m，比传统综掘机掘进速度提高一倍有余。在八月份，掘锚机掘进606m，快速掘进效果显著，掘锚机的应用初见成效。

4 结语

巷道的掘进速度较慢，造成矿井采掘比例失衡。通过使用掘锚机组，并且根据矿方实际情况，进行机组优化改造，使掘锚机能够适应该矿的条件，极大地提高了巷道的进尺水平，得到了良好的应用。研究成果应用效果良好，取得了显著的经济、社会效益，提高了本煤矿煤巷掘进速度，缓解了采掘接替紧张，保证了巷道掘进施工安全，对提高该矿的巷道掘进速度具有重要的现实意义。