复杂地质巷道综掘机快速掘进施工实践

李晨光

（霍州煤电吕梁山煤电有限公司环境监测站，山西 霍州 031400）

吕梁山煤电公司店坪煤矿位于吕梁市方山县大武镇店坪村，其10号煤层为二叠系下统山西组煤，煤层厚度平均为3.4m，受当时回采条件限制，分两层开采。工作面地质情况比较复杂，断层较多，为实现10号煤层二分层工作面机巷的快速掘进，在1043-2机巷采用EBZ-260A悬臂式掘进机进行掘进作业，取得了较好的掘进速度。

1 1043-2工作面地质概况

1.1 概况

1043-2工作面上方为1041工作面正在回采，已于2005年10月收作，下方为1045上分层采空区，南为二四采区边界，北为上山保护煤柱。该工作面走向长860m，倾斜长120m，煤层厚度0～1.8m，平均为1.6m，煤层倾角16°～35°，平均为25°。该面中部出现一陷落柱，通过电法探测及上分层揭露已查明其分布范围，在上分层回采前，已在其四周进行帷幕式注浆加固。1043-2工作面顶底板情况如表1所示。

表1 1043-2工作面顶底板情况表

1.2 地质构造情况

1043-2工作面地质构造情况：该工作面中部出现一陷落柱，通过电法探测及上分层揭露已查明其分布范围，在掘进期间没有多大影响。工作面上分层共揭露13条断层，落差0.5～2.5m，断层数量多，但落差不大，构造较简单。

2 机巷掘进设备配套

2.1 EBZ-260A掘进机及主要技术参数

2.1.1 EBZ-260A掘进机

EBZ-260A悬臂式掘进机是“三一集团”针对煤机施工特点量身定制，是一款真正意义上的中国制造掘进机。该掘进机主要采用了以下技术：

（1）截割叉形架技术。截割部采用叉形架箱体结构件支撑受力，解决了以往电机壳体容易破裂的问题，电机整体稳定。

（2）铲板收料技术。从动轮前置，敞开式设计，收料能力提高20%。收料平面设计，主动收料率达90%。星轮驱动采用回转轴承设计，结构强度高，故障率低。

（3）高效运料技术。通道采用流畅式设计，有效解决运输卡料。

（4）快速拆卸技术。易损件采用快拆式接口；整机元器件、管路布局科学；维护空间最大化。

（5）截齿排布技术。利用大数据分析技术，采集数十万个截齿使用数据，经反复优化，开发出三一自主产权专用截割头设计软件，全齿咬合，钻进力大，无偏磨。

2.1.2 主要技术参数

行走速度：0～6.5m/min；宽：3.6m（铲板）/2.62m（履带）；长：12.4m；高：1.8m（机身）/2.45m（截割头）；卧底深度：200mm；截割头转速：55/27rpm；液压泵排量：190+145+145ml/r；截割电机功率：260/200kW；总功率：472kW；整机重量：100t（含二运、除尘系统）。

2.2 掘进配套设备

EBZ-260A悬臂式掘进机配套设备：SGB-420/30型刮板输送机；DSJ100/10/2X75带式输送机；JSDB 双速多用回柱绞车等。

3 掘进工艺优化设计

3.1 掘进巷道支护

3.1.1 临时支护

（1）支护形式：金属前探梁。

（2）支护材料：前探梁采用24kg/m钢轨3根，每根长度为5m，用不少于3副钢卡吊挂在顶梁上，木楔打紧。架棚前先在前探梁上放上顶梁，配合塘材、笆片背顶，作为其他工序的超前临时支护。

（3）支护参数：3根前探梁平行布置，正中布置1根两边2根距帮各500mm；每根前探梁固定点不少于3处，每两个固定点之间应隔一棚；前探梁前端距煤壁不大于200mm，架棚完毕，及时将前探梁窜到迎头。

3.1.2 永久支护

（1）支护形式：工字钢架棚支护。支护方案如图1所示。

图1 工字钢架棚段支护方案 （mm）

（2）支护材料：工字钢为基本支架，塘材、笆片腰帮背顶。工字钢为矿用11号工字钢，机巷梁长2.8m，腿长2.4m。塘材长度为800mm，小头直径不小于50mm。笆片长800mm，宽700mm。

（3）支护参数如表2所示。

表2 支护参数表

3.2 优化综掘快速施工技术

对EBZ-260A掘进机的开挖技术进行优化：（1）优化调整综掘机的开挖时间，优化设计掘进头的最佳行驶线路，降低综掘机开挖时间小于1.5h。（2）掘进机切割时应当沿着煤岩的层理，依次从下向上进行截割。（3）出渣速度也是影响快速掘进的重要因素。针对店坪煤矿排渣实况，调整优化了排渣工序，同时对装渣过程存在的泥浆进行专项处理，有效地提高了排渣速度，间接提高掘进效率。

3.3 过断层、薄煤带技术措施

3.3.1 破顶、底板施工

具备下列条件，可采取破顶措施，否则采取破底措施。

（1）底板为坚硬砂岩，硬度≥60MPa，掘进机不易切割。

（2）二分层假顶注浆充分，顶板矸石侵蚀粉化程度明显，且有一定的附着力，生产时破顶后，顶板仍有一定的完整性。

3.3.2 炮掘

掘进机无法进行经济切割时必须采用放炮的方式进行破岩，但必须注意：放炮前必须将掘进机撤至距迎头10m以外的地点且妥善加以保护，每次起爆炮眼不得超过10个，每眼装药量不超过0.4kg。

4 快速掘进施工效果分析

采用EBZ-260A悬臂式掘进机对店坪煤矿1043-2机巷进行了复杂地质巷道综掘机快速掘进施工的实践研究。设计的快速掘进施工方案合理可靠，巷道掘进过程能严格遵循公司的作业规程进行施工，综掘机落煤情况理想，巷道支护情况理想，可以控制巷道的变形。采用掘进机进行快速掘进施工后，班组掘进速度提高了95%，月进度提高了45%。工效大幅度提高，经济效益明显。

5 结束语

店坪煤矿10号煤层二分层工作面机巷，炮掘最高日进15.3m，使用EBZ-260A悬臂式掘进机掘进最高日进36m。EBZ-260A悬臂式掘进机在10号煤层底分层巷道的实践应用，有效地扩大了掘进机械化的应用范围，加快了店坪煤矿薄煤层掘进巷道的施工进度，加快了工作面的接替准备工作。