梭式矿车在综掘工作面高效掘进中的应用

丁希阳 杨 飞 李召元

（1.山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿，山东 济宁 272000；2.汶上义桥煤矿有限责任公司，山东 济宁 272000）

综掘工艺因掘进高效和连续运输而普遍应用于煤矿掘进工作面。在综掘工作面施工掘进期间，使用掘进机桥式转载机和若干部带式输送机联合搭配外运煤矸石。综掘工作面地质构造带或煤矸外运系统出现故障时，综掘工艺的高效掘进优势和连续运输能力难以实现。汶上义桥煤矿有限责任公司通过在3309 工作面轨道顺槽带式输送机和集中带式输送机之间搭接梭式矿车外运掘进工作面煤矸，提供煤矸储存缓冲空间，保障了综掘工艺的连续运输效能[1-5]，有力提高了综掘工作面掘进工效。

1 综掘工作面概况

1）3309 工作面轨道顺槽设计长度约1200 m，沿底板托顶煤掘进，煤层平均倾角18°。结合相邻工作面断层揭露情况和地质资料分析，该顺槽地质条件极为复杂，掘进期间受岩浆岩侵蚀区影响，将至少揭露13 条断层，即平均掘进90 m 将揭露一条断层。过地质构造带期间为保证煤质需进行煤矸分运，受煤矸分运影响将严重制约高效掘进。

2）掘进期间使用EBZ260A 型掘进机破煤岩，每小班循环进尺为2 m。巷道断面为矩形，巷道荒宽5000 mm，荒高3700 mm，每循环产生煤矸约37 m3。

2 安装梭式矿车前综掘工作面情况

1）掘进机截割破落的煤矸石，通过掘进机一运、二运、3309 工作面轨道顺槽带式输送机和三采区胶带下山强力带式输送机外运至三采区煤仓。

2）3309 工作面轨道顺槽掘进工作面与同采区综放工作面共用一部强力带式输送机，煤矸均运往三采区煤仓。受煤仓储存量限制，在煤仓满仓或外路皮带故障的情况下，由于无法外运或储存掘进工作面截割破落煤矸，掘进工作面只能暂停截割掘进。

3）由于频繁揭露断层，当掘进工作面矸石超过断面的2/3 时，为保证煤质，需与同采区综放工作面煤矸分运，此时只有综放工作面检修或不生产时，掘进工作面才能组织掘进，制约掘进提质提效较为严重。

4）由于外路运输系统限制性因素较多，无法满足综掘工艺的连续运输性能，3309 工作面轨道顺槽掘进工作面并未达到高效掘进的目的。综合托顶煤、过断层等复杂的地质条件因素，揭露断层时日进尺不足4 m，平均日进尺6 m，月均进尺180 m。

3 安装梭式矿车后综掘工作面情况

3.1 梭式矿车的性能

SSD25 型梭式矿车可实现装料、储存、出碴工作的流水连续作业，顶端和侧向均可卸料，安设在顺槽皮带和强力皮带之间，外路运输系统正常时可实现连续运输。在煤仓满仓、煤矸分运或外路系统出现故障时，梭式矿车可作为储矸仓临时性储存煤矸，保障掘进工作面掘进的连续性，从而提高了综掘工作面掘进工效。梭式矿车性能参数见表1。

表1 梭式矿车性能参数表

3.2 梭式矿车的主体结构

1）梭式矿车的主体结构主要包含牵引杆、刮板传动装置、车厢、转向架、电气控制系统等五大部件。

2）刮板传动装置由双驱动电动机、高速级链传动、行星减速器、低速级双排链传动等部件组成，其中高速级链传动比i1=51/16=3.187 5，低速级链传动比i2=37/13=2.846 2，总传动比i=277.88。

3）所使用的梭车车厢，为便于安装运输，分为前、中、后三段，在每段车厢的上口边沿处焊制链接四个专用起吊的圆环。同时，在运输或起吊安装时为防止车厢因受侧向压力而变形，需在车厢中部安设撑杆。

通常情况下，大型设备设施需在搭接位置处直接安装，为减少对掘进提效活动和生产组织的影响，先在3309 工作面轨道顺槽皮带机头一侧进行整体组装，试机运行正常后再吊移至搭接区段，一定程度上实现组装与生产平行作业。

3.2.1 安装前准备工作

1）在安装位置巷道顶板或帮部成对施工起吊锚杆，起吊锚杆深入围岩的深度不得小于1600 mm，每根锚杆的拉拔力不得小于100 kN。

2）在安装地点设置至少两组防爆照明，确保作业现场有充足的照明。

3）准备8 t 卸扣4 个，10 t 和5 t 手拉葫芦各1个，Φ18 mm×64 mm 圆环链若干，卸扣及连接环使用10.9 级高强螺栓连接。起吊锚杆必须成对打设，使用双锚杆、挂双索具进行起吊作业，起吊作业时必须使用双螺母。

4）组装试机正常后，再将3309 工作面轨道顺槽带式输送机和三采区胶带下山强力带式输送机带空后停电闭锁并挂牌管理，为挪移带式输送机机头和搭接安装做好准备工作。

3.2.2 梭式矿车安装方法

1）根据搭接位置在车厢底部摆放枕木，并将前后车厢垫平、调正、校直，找正后用配套螺栓将连接板与前、后车厢对孔连接。使用10 t 手拉葫芦将梭车主体吊起，通过Φ18 mm×64 mm 圆环链和卸扣将梭车主体机构吊装在已施工的起吊锚杆上，再用5 t 手拉葫芦对梭车主体机构进行微调。

2）使用圆环链和卸扣将前后车厢组装、锁紧和固定牢靠后，将转向架以及横梁架一并吊移至车体下方，按照限位孔与车体对接紧密牢固。

3）组装刮板输送机运输链条和刮板时，需将两侧链条按间距摆成两列，链条孔孔相对，刮板底面向上两端卡入链条圆孔之中，以链的形式放置在箱体前端的链板处，刮板链通过钢丝绳伸向车厢另一端，使用气动单轨吊机车牵引钢丝绳，在托链板内随牵引随安装刮板。

4）各类部件组装完毕后试机运行，之后在搭接处后移带式输送机机头，找准3309 工作面轨道顺槽皮带中心线和垂直线，使用气动单轨吊机车同10 t 手拉葫芦配合，将梭式矿车侧向挪移至搭接处，按中心线和垂直线调正、校直，固定牢固，确保梭车主体机构与3309 工作面轨道顺槽带式输送机保持一条直线不跑偏，同时控制梭车卸载滚筒与三采区胶带下山皮带的卸载距离为0.5～1 m。

3.2.3 梭式矿车的使用

1）先启动梭式矿车再逐级启动带式输送机和掘进机，开机前先对梭式矿车整体状况进行检查，确定各部件牢固可靠后方可开机。

2）掘进工作面为矸石时，为避免对梭式矿车造成过大冲击，需在顺槽与梭式矿车搭接处设置缓冲导料槽。

3）运行期间不断观察刮板链运行情况，出现脱扣、斜扣现象时要立即停止顺槽皮带运行，梭车矿车内煤矸排净后停机进行处理。

4）使用结束停机闭锁后，对刮板链进行彻底清理，以防矸石黏结堵塞刮板行进通道。

3.2.4 应用效果分析

1）梭式矿车使用地锚固定，整体车箱无纵向移动，依靠车箱内部刮板输送机向机头输送、缓存矸石，即利用梭式矿车作缓冲仓，实现掘进工作面煤矸分时分运及煤流主运输中断后，最大程度减少对综掘工作面正常工作影响。

2）传统的掘进工作面出煤矸和煤流系统运输方式，不具备煤矸储存功能，掘进期间因皮带运输系统出现问题和揭露地质构造带而煤矸分运，掘进工作面煤矸无法外运，月均影响7 个掘进班次，安装梭式矿车后可有效缓存掘进工作面煤矸，将皮带系统故障影响和过地质构造带影响降为最低，月均增加进尺18 m。

3）相较于相邻工作面，通过施工临时储矸仓解决工作面煤矸缓存的问题，施工临时储矸仓安装耙装机工程量大，平均用时11 个班次，增加无效巷道工程，而安装梭式矿车只需要影响掘进3 个班次，可节约工时8 个班次。因此无论是从工序精简高效还是经济效益等方面考虑，安装梭式矿车搭接实现储存和连续出煤矸是最为可行的措施。

4）梭式矿车具有环保、结构简单、外运煤矸效率高、容积大、操作简便及工人劳动强度低等优势，可有效解决因间断运输困难而影响掘进提效的难题。梭式矿车车厢内装有刮板运输机，可自动装卸煤矸，带式输送机可持续向梭式矿车车厢内装载煤矸，底部的刮板运输机再将煤矸带出梭式矿车，实现自动卸矸。相较于多部皮带搭接对工种的需求而言，通过安装梭式矿车每班可减少2 名工种人员，人工工效提高10%以上，同时可以储存矸石缓解运输压力，有效解决煤流系统连续出煤的难题，从而提高了掘进效率。

4 安全风险辨识

4.1 辨识评估

1）由业务部门采用直接经验分析法和作业条件危险性评价法相结合的模式组织安全风险辨识和评估，梭式矿车应用安全风险辨识重点是对人员培训、安全措施、应用环境、现场动态操作等方面开展辨识评估，共辨识出安全风险三大类11 小项，梭式矿车应用期间无较大风险和重大风险。经辨识评估，搭接梭式矿车应用时存在安全风险11 项，其中运输类安全风险等级为低风险1项；机电（触电）类风险等级为一般风险1 项，低风险2 项；机电（机械伤害）类低风险4 项，一般风险3 项。

2）采用作业条件危险性分析法，风险分析包含三个评价因素：事故发生的可能性L、事故产生的后果C和暴露危险条件的频繁程度E。风险评价采用公式D=L×E×C来计算风险大小。对事故发生的可能性L、人体暴露在危险环境中的频繁程度E、一旦发生事故会造成的损失后果C分别分为若干等级，并赋予相应分值。风险程度D为三者的乘积，D≥320 时为重大风险，160 ≤D＜320 时为较大风险，70 ≤D＜160 时为一般风险，D＜70时为低风险。针对梭式矿车应用的特定作业条件，恰当选取L、E、C的值，根据相乘后的积确定风险程度D的级别。安全风险评估结果见表2。

表2 梭式矿车应用安全风险评估清单

4.2 管控措施

针对辨识评估出的11 项安全风险，结合培训方面、措施制定方面、现场管理方面、动态操作方面的实际情况制定了针对性管控措施。

1）设备运输前必须封车牢固，采取好防护措施，防止设备掉落和设备损坏。施工人员必须持证上岗，严禁非电气设备操作人员操作电气设备。

2）施工期间，搭接电源必须执行好停电、验电、放电、下接地、挂牌制度。

3）电源搭接时，必须执行好旁站制度。提前对梭式矿车操作人员进行培训，考试合格后，严格按操作规程进行操作。

4）梭式矿车在现场组装期间，要认真检查好起吊点牢固情况或起吊用具完好情况，人员站位必须保证安全，确认一切安全后，方可进行起吊作业。

5）梭式矿车转动部位必须采取防护措施，防止转动部位伤人的风险。梭式矿车底座必须使用地锚固定牢固，每节车箱使用不少于2 根地锚固定。

6）梭式矿车在开机前，操作人员必须提前预警，进行安全确认，确认安全后再开机。梭式矿车在运行前，对系统管线全面检查，执行好检修制度。

5 结语

汶上义桥煤矿有限责任公司通过在综掘工作面煤矸外运系统中安设梭式矿车，在后路运输系统出现故障、煤仓满仓或者煤矸分运无法保障掘进工作面外运煤矸时，梭式矿车可以发挥储存功能，能够满足巷道掘进与煤矸外运量缓存的要求，形成连续运输系统，实现了综掘工作面截割破煤矸与装载运输不间断的施工目标，保障了综掘工作面的正规循环率，有效缓解了生产组织和煤矸运输的压力，进而提高了综掘工作面单进水平，日进尺由原来的6 m增加到8 m，过地质构造带期间日进尺由4 m 提高到6 m，掘进工效提高25%，为复杂地质条件下的掘进工作面提高掘进工效提供了创新性的实践经验。