挖掘式裝載機(jī)在大斷面半煤巖巷道掘進(jìn)的應(yīng)用

劉子銘

(大同煤礦集團(tuán)宏泰公司， 山西 大同 037000)

挖掘式裝載機(jī)在大斷面半煤巖巷道掘進(jìn)的應(yīng)用

劉子銘

(大同煤礦集團(tuán)宏泰公司， 山西 大同 037000)

針對(duì)半煤巖巷道掘進(jìn)特點(diǎn)，引進(jìn)以挖掘式裝載機(jī)為裝矸設(shè)備的配套技術(shù)及大斷面半煤巖巷道掘進(jìn)高產(chǎn)高效措施。介紹了挖掘式裝載機(jī)的性能、特點(diǎn)和集矸裝矸工藝，分析了工藝特點(diǎn)，最后提出了存在問題及解決辦法。

半煤巖巷道； 挖掘式裝載機(jī)； 集矸裝矸

1 前言

目前煤礦井巷半煤巖巷道掘進(jìn)分為兩種方式：以懸臂式掘進(jìn)機(jī)為主要設(shè)備的綜掘法和以鑿巖爆破為主要工藝的鉆爆法普通掘進(jìn)。綜掘法是近20～30年內(nèi)迅速發(fā)展起來的一種先進(jìn)的巷道掘進(jìn)技術(shù)[1]，這種方法由于機(jī)械化程度高、掘進(jìn)速度快、效率高、員工勞動(dòng)強(qiáng)度小等明顯優(yōu)點(diǎn)，逐步成為半煤巖巷道掘進(jìn)的首選方式。但是對(duì)于半煤巖巷道中巖石硬度系數(shù)f>8、巖石占斷面的百分比較大時(shí)(有的甚至達(dá)到一半以上)，就目前的掘進(jìn)機(jī)型很難有較好的使用效果，掘進(jìn)速度達(dá)不到預(yù)期，機(jī)組損耗大成本高，因此還以選擇鉆爆法普通掘進(jìn)為主，它主要適用巖石硬度大或坡度過大等不易實(shí)現(xiàn)綜掘工藝的場(chǎng)合[2]。

以氣腿式鑿巖機(jī)鑿巖、挖掘式裝載機(jī)裝矸、膠帶運(yùn)輸矸石為主要工藝的普通鉆爆法掘進(jìn)，因履帶挖掘式裝載機(jī)適應(yīng)性好，操作方便，故障少等優(yōu)點(diǎn)，取得很好的效果。這種作業(yè)方式掘進(jìn)大斷面半煤巖巷道，月進(jìn)尺在150～180m，優(yōu)勢(shì)明顯。

2 履帶挖掘式裝載機(jī)特點(diǎn)及工作原理

履帶挖掘式裝載機(jī)是一種連續(xù)生產(chǎn)的高效率的礦山設(shè)備，適用于斷面為2.2m×2.2m以上的巷道，它的最佳工作條件是：巖石的普氏硬度f≤12，塊度≤450mm。

裝載機(jī)靠履帶推進(jìn)鏟取矸石并通過鏟斗將矸石扒進(jìn)自身的刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)從尾部將巖石卸入其它轉(zhuǎn)載設(shè)備上。同時(shí)利用反鏟挖掘臂扒取遠(yuǎn)處的矸石，也可用鏟斗來清理工作面，常用型號(hào)ZWY- 80/45型。

履帶挖掘式裝載機(jī)由反鏟機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸槽、履帶行走總成、機(jī)架總成、液壓操作系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等部分組成。

反鏟機(jī)構(gòu)控制鏟斗油缸伸縮可使鏟斗完成挖掘動(dòng)作，運(yùn)輸槽機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)刮板鏈可把矸石從進(jìn)口運(yùn)送到運(yùn)輸槽尾部卸載，履帶行走總成一是行駛、二是鏟取矸石。機(jī)架總成將整機(jī)的各大部件聯(lián)系在一起，在駕駛室內(nèi)安裝了操作手柄、啟動(dòng)及停止按鈕等。液壓操作系統(tǒng)主要由先導(dǎo)閥、手動(dòng)四聯(lián)換向閥、液控五聯(lián)換向閥、回轉(zhuǎn)節(jié)流閥、吸油濾油器、回油濾油器、液壓油風(fēng)冷卻裝置和測(cè)壓裝置等液壓元件組成，能夠完成行走加速和輸送加速等多項(xiàng)功能。

3 作業(yè)線選擇

半煤巖巷道掘進(jìn)是一個(gè)復(fù)雜的多工序交替進(jìn)行的過程，破巖、排矸、支護(hù)是主要的三大工藝[3]。以履帶挖掘式裝載機(jī)為主要裝矸設(shè)備的鉆爆法機(jī)械化作業(yè)線包括人工或機(jī)械鑿巖爆破、挖掘式裝載機(jī)裝矸、帶式輸送機(jī)運(yùn)輸矸石。掘進(jìn)工藝流程：鑿巖→爆破→支護(hù)→履帶挖掘式裝載機(jī)裝矸→帶式輸送機(jī)運(yùn)輸矸石。

鉆爆法掘進(jìn)大斷面半煤巖巷道，想要提高進(jìn)尺，鑿巖、支護(hù)很難有較大突破，膠帶運(yùn)輸也是目前最快的運(yùn)輸方式。裝矸在整個(gè)半煤巖掘進(jìn)中占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的30%～50%[4]，可以說裝矸工藝選擇決定進(jìn)尺，決定掘進(jìn)工效，只有縮短裝矸時(shí)間，提高正規(guī)循環(huán)作業(yè)，才能實(shí)現(xiàn)高效快速。常用的裝運(yùn)矸工藝有：①耙?guī)r機(jī)+礦車式；②耙?guī)r機(jī)+帶式輸送機(jī)式；③裝載機(jī)+礦車式；④裝載機(jī)+帶式輸送機(jī)。比較這幾種工藝，選擇履帶挖掘式裝載機(jī)+帶式輸送機(jī)模式，機(jī)械化程度高，配套技術(shù)成熟，效率高。

4 施工實(shí)例

同煤集團(tuán)云岡礦為高瓦斯礦井，其8#層404盤區(qū)2409巷，設(shè)計(jì)長度1 468m，設(shè)計(jì)斷面4.5m×2.8m(寬×高)，半煤巖巷道，選擇ZWY- 80/45L型履帶挖掘式裝載機(jī)裝矸，技術(shù)特征見表1；SSJ- 800帶式輸送機(jī)配套，技術(shù)特征見表2；YT- 28氣腿式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)掘進(jìn)，技術(shù)特征見表3。平均月進(jìn)145.6m，最高月進(jìn)169.5m。

4.1 裝矸工藝

爆破后，在前探梁掩護(hù)下，工作面矸石全部裝運(yùn)完畢，留空巷支護(hù)，進(jìn)行下一循環(huán)鑿巖。挖掘式裝載機(jī)裝矸工藝：退裝載機(jī)→爆破→臨時(shí)支護(hù)→集矸→裝矸→前移裝載機(jī)。

表1 ZWY- 80/45L型挖掘式裝載機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

表2 SSJ- 800膠帶運(yùn)輸機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

表3 YT- 28氣腿式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

工作面留空巷，方便了爆破后的支護(hù)，既不影響護(hù)幫掛網(wǎng)支護(hù)，又可避免因矸石多造成支護(hù)過程中錨桿角度達(dá)不到設(shè)計(jì)值。同時(shí)減少了掘進(jìn)底板的欠挖量，還可利用鏟斗對(duì)巷道欠挖底角進(jìn)行處理，減少二次清理工作量。

4.2 正規(guī)循環(huán)

實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)是全面地、有計(jì)劃地、均衡地完成施工任務(wù)的有力保證，是提高掘進(jìn)效率的一項(xiàng)重要措施，也是改進(jìn)施工管理、降低成本的重要環(huán)節(jié)[5]。

正規(guī)循環(huán)率是指全月正規(guī)循環(huán)次數(shù)與全月工作日數(shù)乘作業(yè)規(guī)程規(guī)定的日循環(huán)次數(shù)之比，即：月正規(guī)循環(huán)率(%)=[全月正規(guī)循環(huán)次數(shù)/(全月工作日數(shù)×作業(yè)規(guī)程的日循環(huán)次數(shù))]×100%。

正規(guī)循環(huán)率是掘進(jìn)重要指標(biāo)之一，提高正規(guī)循環(huán)率是提高巷道掘進(jìn)水平的有效途徑，使用履帶挖掘式裝載機(jī)裝矸速度快，可以實(shí)現(xiàn)邊行走、邊挖掘、邊裝矸，集矸裝矸同步進(jìn)行，大大加快了裝矸速度。可將使用耙?guī)r機(jī)時(shí)每循環(huán)裝矸時(shí)間90～150min(包括倒矸時(shí)間)縮短至30～40min，高效率的裝矸，縮短了掘進(jìn)循環(huán)時(shí)間，提高了正規(guī)循環(huán)率。

4.3 勞動(dòng)組織

勞動(dòng)組織指在勞動(dòng)過程中，按照生產(chǎn)的工藝流程科學(xué)地組織勞動(dòng)者的分工與協(xié)作，勞動(dòng)組織能有效地保證生產(chǎn)工藝的完成，科學(xué)合理地安排勞動(dòng)組織，充分利用科學(xué)技術(shù)成就和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，可不斷提高勞動(dòng)效率。

(1)勞動(dòng)組織形式。以履帶挖掘式裝載機(jī)為裝矸設(shè)備的半煤巖掘進(jìn)，配套作業(yè)線完成連續(xù)高效生產(chǎn)，需要組建綜合施工作業(yè)隊(duì)組，足額配備各工種人員，采用連續(xù)“三八”制作業(yè)方式。

(2)勞動(dòng)力配備。根據(jù)大斷面半煤巖掘進(jìn)的要求，實(shí)行專業(yè)化的施工方法，嚴(yán)格分工，專班負(fù)責(zé)，專人操作，以便提高操作技術(shù)水平，充分發(fā)揮機(jī)械化設(shè)備優(yōu)勢(shì)，提高工時(shí)利用，確保正規(guī)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)快速施工。一要組建高素質(zhì)的施工隊(duì)伍，圍繞提高施工速度來組織生產(chǎn)；二要合理配備人員，采用現(xiàn)代化管理手段，合理組織；三要采用專業(yè)掘進(jìn)隊(duì)形式。

5 結(jié)語

挖掘式裝載機(jī)在大斷面半煤巖巷道的應(yīng)用，是提高鉆爆法掘進(jìn)大斷面半煤巖巷道單進(jìn)水平的重要措施之一，特別是符合高瓦斯區(qū)域、煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)域半煤巖巷道掘進(jìn)工作面禁止使用鋼絲繩牽引的爬裝機(jī)的規(guī)定，它的使用優(yōu)勢(shì)更加明顯。

使用時(shí)存在的問題及改進(jìn)方案如下。

(1)放炮時(shí)裝載機(jī)后退距離有限，部件容易被打壞。現(xiàn)場(chǎng)一般采用舊皮帶做成擋簾，同時(shí)采用斜眼掏槽，一般有較好的效果。

(2)巖石爆破后的塊度對(duì)集矸、裝矸影響大，采取在巖石斷面合理布置炮眼，避免出現(xiàn)大塊矸石。

(3)如果能在鏟斗前加裝一套電錘裝置，實(shí)現(xiàn)整修巷道底角和修水溝，可延伸裝載機(jī)的使用功能。

[1] 王 宏.國外巷道掘進(jìn)施工技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J]．中國煤炭，2000，26(4)：56-57．

[2] 齊占波，王 宇，王士偉.煤礦巷道掘進(jìn)成套設(shè)備及施工工藝研究[J].煤炭技術(shù)，2010，29(9)：60-62.

[3] 楊仁樹.我國煤礦巖巷安全高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，41(9)：12-23.

[4] 劉福龍，譚 寶.決定巷道掘進(jìn)速度的因果[J].中國新技術(shù)企業(yè)，2010，144(9)：182-183.

[5] 牛福龍.ZMC- 30型全液壓側(cè)卸式裝煤機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)研究[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，(3)：41-43.

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《中國礦山工程》

Application of backhoe loader in large section coal-rock drivage

According to the characteristics of coal-rock drivage, the technique of using backhoe loader as the refuse collecting equipment was applied and high efficiency measures were taken for the large section coal-rock drivage. The performance and features of backhoe loader and the refuse collecting and loading technique were introduced, and the process characteristics was analyzed. The problems and the solutions were put forward.

coal-rock drift; backhoe loader; refuse collecting and loading

1672-609X(2017)02-0056-03

TD422.2

B

2016-10-26

2016-12-09

劉子銘(1992-)，男，遼寧葫蘆島人，助理工程師，從事煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)管理工作。