CMM2-20 型煤矿用液压锚杆钻车在突出煤层顺槽巷道掘进中的适应性分析

李博强

（山西新景矿煤业有限责任公司， 山西 阳泉 045000）

引言

新景公司佛洼15 号煤层的瓦斯含量在7.26～11.59 m3/t，瓦斯含量普遍大于8 m3/t，15 号煤层矿井瓦斯类型划分为复杂，按突出煤层管理。新景公司15121 回风巷掘进工作面采取的局部防突措施为施工局部卸压孔，由人工使用ZQSJ-140/4.1 型气动手持式钻机施工。由于巷道断面达22.36 m2（荒宽×荒高=5.2 m×4.3 m），需分上下部两次施工：首先人员站在巷道浮煤上施工上部钻孔→施工完毕后用掘进机出净浮煤→人员再次施工下部钻孔。这种人工施工钻孔工艺繁琐、劳动强度大、劳动时间长、单进水平低。

为提高瓦斯突出掘进工作面施工卸压孔的装备水平和钻孔效率，降低劳动强度，经过多次调研考察，于2019 年4 月28 日开始在新景15121 回风巷试用CMM2-20 型液压锚杆钻车施工瓦斯抽放卸压孔。

1 工作面情况

1.1 工作面布置情况及施工现状

15121 工作面布置五条巷道和一个开切眼，五条巷道分别为：进风巷、回风巷、低位抽采巷、高抽巷和回风底抽巷。工作面可采走向长度1 375 m，倾斜长度195 m，上层煤平均厚度5.4 m，可采储量193.3万t。

1.2 工作面的地理位置

本面地表为山坡山梁地段，地表位于西场沟、黄芩茶垴以东，佛洼风井以南，小儿沟、簸箕掌村、瓦窑沟以西，旧街、桃河以北，佛洼沟附近的山坡、山梁、沟谷地段，盖山厚度在597 m 以上，地面标高920～1 010 m。井下位于15 号煤佛洼采区南翼中部，东为15119 工作面（未掘），南为太旧高速公路保护煤柱，西为15123 工作面（未掘），北为佛洼进、回风井；工作面15 号煤层上方的K2、K3、K4 石灰岩和砂岩层均为弱含水层，工作面标高309～351 m。本工作面工作面上方3 号、6 号、8 号、9 号、12 号、13 号煤层均未开采。

1.3 工作面的煤层赋存情况

本工作面所掘15 号煤层赋存较稳定，结构简单，属中灰、中硫的优质无烟煤，煤层以镜煤、亮煤为主，内生裂隙发育，底部含少量黄铁矿结核。两翼煤层倾角3°～7°，中部为倾向近W 的单斜构造，煤层倾角5°～8°，南部为轴向近EW 的背斜构造，两翼煤层倾角2°～5°；回风巷北部为轴向NE 的宽缓向斜构造，两翼煤层倾角4°～8°，中部为倾向NW 的单斜构造，煤层倾角4°～9°，南部为轴向近EW 的背斜构造，两翼煤层倾角3°～6°。本工作面煤层厚度为4.40～8.80 m,平均厚度5.40 m，该区域15 号煤层分叉，下部煤层厚度1.64～3.63 m，平均煤厚约2.0 m。

15121 回风巷煤层赋存较稳定，结构复杂，属中灰、中硫的优质无烟煤，煤层以镜煤、亮煤为主，内生裂隙发育，底部含少量黄铁矿结核。瓦斯含量大，掘进过程中按突出煤层管理。

施工工艺为：施工造穴抽采钻孔→瓦斯预抽→效果达标评判→施工局部卸压孔→局部措施效果评判→掘进施工→下一个循环。

2 CMM2-20 煤矿用液压锚杆钻车参数与使用范围

CMM2-20 煤矿用液压锚杆钻车参数如下页表1所示。整机结构合理、紧凑，工作灵活，操作方便，是实现目前国内巷道掘进快速卸压、高效、机械化的一种首选装备。本机与掘进机配合使用，适用于中低型矿山巷道掘进工作面机械化作业。

表1 CMM2-20 型液压锚杆钻车主要技术参数

CMM2-20 煤矿用液压锚杆钻车在设计上充分考虑功能的多样化，从而使得该机不仅能施工泄压孔、锚杆（索）孔，而且处于巷道迎头的炮眼孔、探水孔及探放瓦斯孔均能方便地进行施工作业，大大扩大了设备的作业面和适用范围。本机适应巷道工作坡度为20°，可以在25°坡上行进。

3 试用地点及时间

新景公司15121 回风巷断面为荒宽×荒高=5.2 m×4.3 m，于2019 年5 月份至6 月份使用CMM2-20 型液压锚杆钻车（见图1）施工局部卸压孔。

4 试用过程

4.1 操作流程

使用锚杆钻车时，首先由综掘机完成掘进施工，完善顶帮支护后，将综掘机靠皮带帮退机7 m 以上，再将液压锚杆钻车开进煤头后稳固钻车，升起操作平台调整钻车位置，稳固左右横梁后开始钻孔作业。施工一排后，收回横梁稳固，重新调整作业平台，继续循环下一排钻孔作业。

4.2 试用经过

图1 CMM2-20 型液压锚杆钻车模型

2019 年4 月20 日，由厂家技术人员对综掘三队施工人员进行液压钻车的实操及理论培训，于4月28 日正式开始施工。

5 月初，掘三队开始正式全面使用液压钻车施工卸压孔。初始防突措施：正孔深12 m，偏孔深13 m，打孔22 个。八点班正常进度13 点左右开始施工，17点半左右施工完毕。打钻总用时在4 h30 min～5 h。打钻过程中打1 m 平均用时1 min，打12 m 深孔平均用时15 min（其中打钻用时11 min，退钻杆用时4 min）。出现吸钻现象用时不定，平均为25 min。

之后按照新的防突措施：正孔深18 m，偏孔深19 m，打孔22 个。总用时在6 h 左右。打钻过程中，打1 m 平均用时约1 min，打一排平均需要75 min左右，打一个18 m 深钻孔平均用时24 min（其中打钻用时18 min，退钻杆用时6 min）。出现吸钻现象时，平均用时33 min。

5 使用效果

5.1 提高打钻效率

1）气动手持式钻机。人工使用气动手持式钻机施工，每部钻机需要2 人同时操作，遇吸钻等现象时，需3 人同时推钻机。以18 m 深钻孔为例，每循环平均用时达9 h，平均每个钻孔需用时35 min，中间铲煤时间需1 h 左右。

2）液压锚杆钻车。使用液压锚杆钻车施工卸压孔，正常情况下，需要4 人操作两台钻机（每2 个人一组，操作一台钻机，其中一人操作、一人换钻杆）。以18 m 深钻孔为例，每循环平均用时6 h，每个钻孔平均用时18 min。

使用液压锚杆钻车施工卸压孔，较人工使用手持式钻机施工时间缩短近一半，提高了施工效率，降低了劳动强度。

5.2 改善作业环境

使用手持式钻机施工时，工作面掌头煤尘较大；采用液压锚杆钻车打钻时，有喷雾引射装置，降低了工作面的粉尘，改善了作业环境。

5.3 提高掘进效率

由于使用液压锚杆钻车施工卸压孔的时间较人工打钻时间有所缩短，为正常掘进施工节省出了时间。

根据两种打钻方式月度掘进进尺比较，1—4 月份（使用手持钻施工局部卸压孔）15121 回风巷月度平均进尺为120 m，5-6 月份（使用液压锚杆钻车施工局部卸压孔）月度平均进尺为150 m，使用液压锚杆钻车打钻的月度进尺比原来提高了25%。

5.4 其他方面

1）钻车在结构上采用了整体升降的工作平台和回转机构，可以根据巷道高度、钻孔角度等情况，通过平台升降来调整人员的作业高度，调整钻车角度，从而实现巷道卸压孔的机械化作业施工。

2）钻车采用履带行走，机身窄，运行简便快捷，适用于突出煤层掘进工作面施工卸压孔和效果检验。

3）钻车全部采用液压系统控制，工作机构由悬臂式升降平台、回转装置、左右钻臂、钻孔推进器、工作栏、稳定器等构成，工作机构操作简便、运行稳定。

4）钻车设计的钻孔开孔范围500～3 000 mm，可以满足中厚煤层及厚煤层掘进工作面卸压孔施工要求。通过升降平台实现了全断面一次钻孔。

5）机组结构性合理，大部件强度好，刚性好，最小宽度为1.2 m，机组进出工作面掌头比较灵活方便，钻臂可以上下升高，开孔高度为3.5 m（尺寸可定制）；全部采用液压系统控制，方便井下维修与操作；装有两套用液压控制进行钻孔的钻臂及推进装置，且两钻臂及推进器相互独立；钻车底部安装四根下稳固油缸支撑，调整底板不平整，调节钻车平衡，在打钻过程中能够很好地起到稳固钻车的作用。

6 结论

液压锚杆钻机用人少。使用钻车钻孔需3 个人即可完成整个循环作业，与ZQSJ-140/4.1 手持式钻机同等工作量相比，减少人员3 人，节省劳动用工50%。钻孔效率高。施工22 个孔深18 m 的卸压孔，使用手持式钻机平均用时9 h，使用钻车平均用时6 h，钻孔效率提高33%。降尘效果好。钻车安装喷雾引射装置，施工卸压孔时，工作面煤尘明显降低，作业环境改善。单进水平提高幅度大。采用钻车施工卸压孔，钻孔效率高，基本不占用生产班时间，圆班进尺由5 排提高到6 排，月均进尺由120 m 提高到150 m。

CMM2-20 型液压锚杆钻车结构设计合理、性能稳定、操作可靠、钻孔效率高速度快，可以应用于煤与瓦斯突出掘进工作面的卸压孔施工和效果检验，值得推广使用。