CMM2-15型液压锚杆钻车在西铭矿的应用

周 赟

(山西西山煤电股份公司 西铭矿，山西 太原 030052)

0 引言

目前，西铭矿掘进工作面采用气动钻机打设锚杆(锚索)和掘进机机载临时支护，需要人工搭建登高作业平台，支护工艺复杂且工人作业强度较大，掘进效率低，对现场作业人员安全隐患较大，严重制约着矿井综合机械化掘进水平的提升。近年来，随着煤矿机械设计、制造和装备水平的不断提升，综合临时支护和永久支护功能的矿用液压锚杆钻车研制成功，为掘进工作面减轻人工作业强度、提升机械化作业水平带来了福音。因此，基于CMM2-15型液压锚杆钻车的技术特点，首次将其用于西铭矿西部下组煤总回风巷(二期)掘进工作面中，取得了较好的经济技术效果。

1 掘进工作面基本情况

西铭矿西部下组煤总回风巷(二期)用于南六采区回风，服务年限20年。图1为西部下组煤总回风巷(二期)平面布置示意图。开口位置位于南六单轨吊充电硐室与南六回风巷外返交叉处的A点，终点至西部下组煤总回风巷(二期)E点。AB段以1-1断面，按方位角248°34′24″沿8#煤顶板施工88 m。BC段以1-1断面，按方位角232°29′46″沿8#煤顶板施工328 m。CD段以2-2断面，按方位角232°29′46″，从C点以10°起坡，之后将穿过均厚3.40 m的石灰岩，进入均厚5.88 m的页岩层，然后沿毛儿沟灰岩底部掘进至D点，与南六回风措施巷贯通，工程量62 m。DE段以2-2断面，按方位角232°29′46″沿毛儿沟灰岩底部掘进42 m与西部下组煤总回风巷(二期)贯通。巷道总工程量520 m，其中AC段工程量416 m，CE段工程量104 m，最大坡度10°。

图1 西部下组煤总回风巷(二期)平面布置示意图

图2为巷道支护断面示意图。

掘进工作面井下位于南六盘区大巷保护煤柱内。工作面东起南六单轨吊充电硐室；北邻南六单轨吊巷；南部为南六采区实煤区。娄烦滩进风暗立井位于该巷北部，与设计线平距75 m。盖山厚度276 m～460 m，平均371 m。掘进工作面巷道顶底板情况见表1。

表1 巷道顶底板情况

2 CMM2-15型液压锚杆钻车施工工艺

2.1 锚杆钻车主要技术参数

CMM2-15型液压锚杆钻车的主要组成部分包括行走部分、主体部分、钻进机构、支撑机构、钻臂机构和液压电气机构等，具有结构简单、操作便捷、维修简易、安全高效等优点，适用于井下巷道掘进的支护工作中，可以实现锚杆、锚索、炮孔、地测钻孔等打设，同时对巷道顶板和两帮进行支护，适用巷道尺寸为宽4 m～6 m，高2.5 m～4 m，坡度0～12°。表2为CMM2-15型液压锚杆钻车主要技术参数。

表2 CMM2-15型液压锚杆钻车主要技术参数

图3为CMM2-15型液压锚杆钻车实物图。

图3 CMM2-15型液压锚杆钻车实物图

2.2 巷道支护工艺

2.2.1 临时支护工艺

因该掘进巷道断面尺寸较大，已超过掘进机机载临时支护能够达到的宽度，而进行永久支护时必须基于掘进巷道的临时支护，因此采用CMM2-15型液压锚杆钻车前部支撑机构作为临时支护装置，在完成一个面的永久支护后将锚杆钻车移动到另一个面进行临时支护作业。临时支护具体施工工艺如下：在掘进机施工完一个循环后，先将掘进机停机移至掌子面10 m外并闭锁盖好防护罩，再对掘进工作面进行“敲帮问顶”工作，撬掉顶帮危岩活石，确保顶帮无离层、滚帮后开始临时支护作业，然后将液压锚杆钻车行驶至掌子面，再将其前部支撑机构升起，同时使支护顶梁套筒向左右两侧伸展出来，将钢筋网放置在上面以加大支护面积，再将支撑机构升起接顶严实，在锚杆钻机临时支护下开始进行永久支护作业，在完成永久支护作业后开始实施下一循环作业。

2.2.2 锚杆(锚索)打设施工工艺

锚杆(锚索)打设施工工艺如下：①准备工作：检查锚杆钻车的液压电气结构等是否完好，发现问题及时处理，并进行敲帮问顶，处理浮矸活石；②标定眼位：按掘进巷道支护断面设计标定眼位，巷道中所有靠帮的顶锚杆均按75°的角度向两帮倾斜，其余锚杆垂直岩面；③打设钻眼：操作锚杆钻车的钻臂机构打设钻孔；④清理钻孔：用吹眼器吹净孔内余碴、积水；⑤安装锚杆(锚索)：先把锚固剂送入孔内，再把锚杆(锚索)送至眼底；⑥搅拌：在钻臂上安装搅拌器，操作钻臂机构对准锚杆(锚索)后带动锚杆(锚索)旋转，搅拌25 s；⑦紧固：搅拌完后，用风动扳手将螺帽拧紧压紧托板；⑧检查：用力矩扳手进行紧固锚杆(锚索)的校验，保证其紧固力达到设计要求。锚杆锚固力≥105 kN，紧固力矩≥1 240 N·m；锚索锚固力≥1 200 kN，张拉预紧力≥1 100 kN。

2.3 锚杆钻车操作要求

(1) 在首次启动锚杆钻车时，应当采取点动启动的方式，并通过布置于电机后的散热片对电机的正、反转运行情况进行观测，其中顺时针为正转运行方向。

(2) 在锚杆钻车启动的同时，布置于锚杆钻车的负载敏感泵也会启动供油，将锚杆钻车移动至预定位置，并基于掘进巷道断面设计锚杆钻机升降平台，以使现场作业人员可以在平台上进行作业。

(3) 调试完锚杆钻机升降平台后，打开其平台两侧踏板，便于现场作业人员进行安全施工，再将操作锚杆钻机的前部支撑机构升起牢靠接顶，之后进行顶板锚杆(锚索)孔的钻进作业，钻进作业结束后在钻孔内安装锚固剂并搅拌锁紧。完成顶板支护作业后，将两侧钻臂推进机构调整为水平方向，再对两帮锚杆进行永久支护作业。

(4) 在操作锚杆钻机钻臂的方位、角度完成掘进巷道所有的顶帮支护作业后，必须将其各部分收回到原位，并将其前部支撑机构最后收回到原位。

(5) 接下来操纵行走机构控制阀将机器行走至下一循环作业。

3 锚杆钻车应用效果

同之前采用人工风动钻机打眼等支护工艺相比，使用锚杆钻车的支护工艺可以在很大程度上提高掘进工作效率、降低人工劳动强度。表3为掘进工作面锚杆钻车使用前后效果对比统计。

表3 锚杆钻车使用前后效果对比统计

4 结语

针对目前西铭矿采用人工风动钻机打眼等支护工艺人工作业强度大、掘进效率低等问题，本文首次将CMM2-15型液压锚杆钻车应用于西铭矿井下掘进工作面作业的临时支护与锚杆(锚索)打设中，经与原支护工艺相比较，采用锚杆钻车后可以在很大程度上提高掘进工作效率、降低工人劳动强度，从而保证了矿井的安全生产和采掘衔接部署，可以推广应用到矿井其他掘进工作面作业中。