連采機(jī)在大采高工作面掘進(jìn)作業(yè)中的應(yīng)用研究

李小輝

（山西晉城無(wú)煙煤業(yè)集團(tuán)寺河礦， 山西 晉城 048205）

引言

近年來(lái)，越來(lái)越多的煤礦使用連采機(jī)進(jìn)行快速掘進(jìn)工作。連采機(jī)具有工作速度快、作業(yè)環(huán)節(jié)少、故障率低等特點(diǎn)，連采設(shè)備得到采煤行業(yè)的廣泛青睞。可依然存在一些制約連采機(jī)快速作業(yè)的因素，因此，需要對(duì)連采機(jī)掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行大量的研究。

1 連采機(jī)掘進(jìn)設(shè)備的合理配套

在大采高工作面進(jìn)行快速挖掘時(shí)，選取合適的連采機(jī)非常重要。經(jīng)過(guò)查閱資料可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工作面采高越大時(shí)，相應(yīng)的圍巖運(yùn)動(dòng)越大，假如采高工作面大于5.5 m，將導(dǎo)致工作面覆巖層出現(xiàn)斷裂，從而使支護(hù)設(shè)備的載荷增大，導(dǎo)致支護(hù)不穩(wěn)定，嚴(yán)重的將導(dǎo)致設(shè)備受到一定的破壞。現(xiàn)在，井下采礦作業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)大型化設(shè)備作業(yè)，同時(shí)設(shè)備的精密度逐漸提高，因此工作環(huán)節(jié)也非常復(fù)雜，增加了設(shè)備維護(hù)的難度，這樣往往會(huì)制約連采設(shè)備的開(kāi)采速度，制約煤礦的開(kāi)采效率，增大井下危險(xiǎn)系數(shù)。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量最好的采高高度為3～3.5 m，最大高度上限為4.5～5 m[1]。由此可以看出，采高高度最好小于5 m，表1 主要描述的是煤礦主要采煤工序所配套的設(shè)備。

2 制約巷道快速掘進(jìn)的因素

經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，影響巷道掘進(jìn)速度的主要因素有瓦斯含量比較多、出煤系統(tǒng)故障、因瓦斯而出現(xiàn)斷電故障、掘進(jìn)設(shè)備故障等，如圖1 所示。

表1 配套設(shè)備

圖1 巷道快速掘進(jìn)的影響因素

3 促進(jìn)大采高連采機(jī)快速掘進(jìn)的措施

3.1 治理瓦斯

3.1.1 采前預(yù)抽

預(yù)抽煤層瓦斯主要使用穿層鉆孔法和順層鉆孔法兩個(gè)方法，鉆孔位置通常依據(jù)抽采方法、煤層傾角、巷道布置等因素。當(dāng)運(yùn)用抽采法時(shí)，需要對(duì)鉆探設(shè)備進(jìn)行有效地評(píng)估，同時(shí)還需避免在鉆孔時(shí)使瓦斯沿著鉆孔進(jìn)入開(kāi)采層的采空區(qū)域[2-3]。

1）穿層鉆孔法。當(dāng)保護(hù)層開(kāi)采之后，相應(yīng)的對(duì)其進(jìn)行卸壓，使其具有較好的透氣能力，這樣可以更好地為大面積抽采創(chuàng)造條件。在被保護(hù)層頂板和底板開(kāi)掘巷道抽采卸壓煤層瓦斯，鉆孔選用穿層以及相應(yīng)的網(wǎng)格布置如下頁(yè)圖2 所示。

2）順層鉆孔法。通常在卸壓煤層之前實(shí)施巷道挖掘工作，下頁(yè)圖3 表示順層鉆孔法。此方法的優(yōu)點(diǎn)是鉆孔施工速度快，封孔質(zhì)量比較好，不易出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象。

3.1.2 邊掘邊抽

通常把鉆孔設(shè)置在卸壓區(qū)域內(nèi)，如下頁(yè)圖4 所示。一般在巷道兩幫每間隔30 m，開(kāi)設(shè)兩個(gè)鉆場(chǎng)，由鉆場(chǎng)迎頭方向前方打鉆實(shí)施抽采，這樣能夠提前降低前方瓦斯的壓力，從而有效地消除瓦斯爆炸的危險(xiǎn)。

圖2 底板抽采巷預(yù)抽卸壓煤層瓦斯

圖3 順層鉆孔預(yù)抽卸壓煤層瓦斯

圖4 邊抽邊掘鉆場(chǎng)、鉆孔布置

3.2 提高工作人員能力素質(zhì)

經(jīng)過(guò)對(duì)工程實(shí)際的情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，巷道的成型質(zhì)量取決于連續(xù)采煤機(jī)司機(jī)的技術(shù)。假如司機(jī)技術(shù)熟練，那么巷道的平整度較高，尺寸偏差較小，與此同時(shí)能夠極大的提高采煤機(jī)的速度。假如巷道具有較高的平整度，那么可以避免投入較多的時(shí)間進(jìn)行整修，與此同時(shí)能夠有效地減少安裝支護(hù)的工作量。假如給巷道掘進(jìn)提供一定的時(shí)間，同時(shí)當(dāng)維修人員能夠優(yōu)化自己的維修水平，這樣可以降低掘進(jìn)機(jī)的故障率、減少設(shè)備維護(hù)的時(shí)間，提高掘進(jìn)速度。

3.3 簡(jiǎn)化出煤系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)對(duì)事故進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜的煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)是引發(fā)事故的重要原因。以某煤礦為例，依據(jù)現(xiàn)行的采煤系統(tǒng)，礦井西部有一個(gè)1.5 m 的寬膠帶，其長(zhǎng)度為1 000 m。由于長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，致使自身負(fù)荷較大，為此需要再設(shè)置一個(gè)與之匹配的膠帶，其寬度為1 m。與此同時(shí)，可以把該巷道與相應(yīng)的西四巷道打通，這樣能夠有效地延長(zhǎng)1 m 寬膠帶，從而能夠起到優(yōu)化設(shè)備數(shù)量的作用，可以極大地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免發(fā)生不必要的事故。

3.4 多工序平行交叉作業(yè)

只有設(shè)備處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，才可以使掘進(jìn)過(guò)程花費(fèi)最少的時(shí)間，與此同時(shí)需要進(jìn)行并行操作，這樣能夠提高掘進(jìn)效率。對(duì)于瓦斯聚集比較嚴(yán)重的巷道，在開(kāi)始掘進(jìn)之前必須對(duì)瓦斯進(jìn)行詳實(shí)的計(jì)算。鑒于此，假如能夠預(yù)測(cè)其中一條巷道存在瓦斯時(shí)，而相應(yīng)的另一條巷道處于支護(hù)狀態(tài)，此時(shí)前一條巷道中的連續(xù)采煤機(jī)必須停止運(yùn)行，這樣將大大制約設(shè)備的運(yùn)行效率，從而嚴(yán)重影響掘進(jìn)機(jī)的速度。由此可以看出，當(dāng)連續(xù)采煤設(shè)備處于礦井中快速掘進(jìn)雙巷道，這時(shí)可以采用多上序平行交叉作業(yè)，從而能夠有效地提高設(shè)備的開(kāi)機(jī)率，進(jìn)而能夠極大地提高掘進(jìn)機(jī)的工作效率。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析影響大采高工作面回采巷道掘進(jìn)速度的因素，提出相應(yīng)的改進(jìn)方法諸如：選擇合適的連采機(jī)掘進(jìn)設(shè)備、采前預(yù)抽瓦斯、不斷優(yōu)化工作人員的工作能力、選用平行作業(yè)工序。通過(guò)工程實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)改進(jìn)能夠極大地優(yōu)化掘進(jìn)速度。