掘進機銳角巷道轉彎技術的研究與應用

文/范吉宏 崔紅啟

新驛煤礦作為山東能源臨礦集團旗下的主力礦井，年生產能力105萬t。新驛煤礦1511皮順采用EBZ160型掘進機掘進，由于掘進機自身尺寸大，為了減少掘進機搬遷、安裝工作量，當掘進至切眼位置時需要掘進機繼續打導硐施工，這就意味著掘進機根據設計需要原地回轉108°角進入導硐方向，而導硐掘寬僅為4.4m，掘進機轉彎操作難度非常大。因此如何縮短掘進機轉彎時間，快速轉到下一條施工巷道，達到安全、高效的目的，成為掘進機施工過程中的一大難題。

根據實際情況，設計并實施了掘進機轉彎方案。

一、轉彎半徑確定

根據EBZ160掘進機相關資料得知，其外形尺寸為 9.3m×3m×1.6m，機身寬 2.4m，鏟板寬3.0m，截割部左、右最大擺幅夾角為60.72°。因機身長度的局限性，最小轉彎半徑為6.5m。在設計巷道轉彎時，機身越長，所需轉彎半徑就越大，機身越寬，所需開門巷道越寬，而掘進機機身高度對轉向無影響。

因1511皮順與切眼夾角為72°，呈銳角布置，根據以上參數，確定采用最小轉彎半徑模擬法轉彎。

二、設計轉彎半徑模擬法轉彎

經現場不斷摸索并結合以往掘進機轉彎實際操作經驗可知，當選擇6.5m轉彎半徑時，易造成掘進機轉彎時活動空間狹小，前進、后退困難。但轉彎長度短，施工量相對較小，且掘進機活動空間能滿足操作需求，此時最大支護尺寸為11m(最大支護尺寸選定：掘進巷道時的內彎中心至巷道輪廓最突出部分)。當選擇6.5m以上的轉彎半徑時，易造成懸頂面積過大，導致作業點的不安全因素，同時后期支護困難。

根據理論論證及現場施工經驗得出：設計轉彎半徑，只適用于過渡彎道，且兩巷夾角越大，所需轉彎長度越短，支護斷面越小，更便于施工。因1511皮順設計轉彎巷道呈銳角布置，為減少安全隱患及施工工作量，按最小轉彎半徑施工。

施工前，先在CAD上根據巷道和掘進機參數制作模型模擬轉彎，通過演示來確定巷道轉彎的相關數據。在模擬演示中，距離巷幫預留富余系數，以保證掘進機后尾不刮蹭巷幫。在掘進機行走截割時，支護必須緊跟迎頭，按掘進機每前行3.3m時掘進機的擺幅來決定下一循環截割范圍。截割至彎道變急段時，可適當縮短行走步距，減少掘進機退、擺機次數，具體截割行走步距可根據現場實際條件而定。當掘進機達到最大擺幅時，需將掘進機與二運之間的銷軸連接改為軟連接，這是解決掘進機銳角轉彎的關鍵所在，依此類推，直至轉入下一條設計巷道為止。模擬轉彎如下圖所示。

模擬轉彎圖

三、操作要領

1.根據巷道布置，掘進機右轉彎時，1511皮順自切眼下幫21m（二運電滾筒頭）位置處，按照3°夾角劈右幫施工。由于掘進機操作臺在本機左邊，司機視線受阻，只能依靠輔助人員指揮，因此要求操作司機在截割前對截割點做到心中有數，避免超割、少割。

2.在擺機時，依靠掘進機的前進、后退和截割臂與履帶的配合來進行方向調整，要求操作人員由經驗豐富的司機擔任，現場施工預見性不強或操作不熟練易造成擺機不連貫、開門口超寬等問題。

3.彎道掘進時，要求巷道底板平整。由于空間及掘進機的局限性，當掘進機帶二運設備施工至最大擺角后，需將掘進機與二運之間的銷軸連接改為軟連接，此時掘進機與二運可呈銳角轉載運輸。

4.當二運抗幫后，拆除二運并將機尾靠左幫固定。掘進機開到工作面迎頭后，在掘進機后鋪設一部SGB-620/40T刮板輸送機，溜尾鋪在掘進機下，溜頭與二運皮帶尾搭接。掘進機一運來煤直接經溜子轉運至皮帶。待掘進長度達到25m時，簡化運輸系統，安設二運，同時沿40T溜子中心線施工單軌吊梁作為二運跑道，通過單軌吊滑輪組將二運電滾筒中心線正對40T溜子中心線吊掛，最終使掘進機達到正規作業循環。

5.掘進機在右轉彎擺機時，輔助指揮人員要指揮得當，在距離機尾3m處各安排一人觀察，并及時向指揮人員報告，再由指揮人員指揮司機完成擺機操作。

四、結語

在煤礦工業飛速發展的今天，掘進機的人工工效明顯大于耙裝機施工。同時，由于《煤礦安全規程》第六十一條第七項明確規定，高瓦斯、煤與瓦斯突出和有煤塵爆炸危險礦井的煤巷、半煤巖巷掘進工作面和石門揭煤工作面，嚴禁使用鋼絲繩牽引的耙裝機施工，因此采用掘進機開門施工的優勢更加突出，新驛煤礦1511皮順掘進機銳角轉彎，進一步拓展了掘進機的使用范圍。在現場操作過程中，掘進機銳角轉彎仍存在不足，需要我們不斷進行探索改革，以充分發揮掘進機的掘進效率，為煤礦安全、高效的生產目標作出貢獻。