巖巷掘進機械化集成及應用

汪祥和

摘要：本文在分析現有立井開拓礦井的巖巷掘進裝備的基礎上，將現有的先進巖巷掘進設備配套、集成，成功組建了“破、裝、支、運、除”全面機械化作業的巖巷綜掘機械化作業示范線，大幅降低職工勞動強度，提高了巖巷掘進功效。

關鍵詞：巖巷;綜掘;機械化;減人增效

一、背景技術

目前井工煤礦巖石巷道掘進主要有機械化作業和爆破作業，其中機械化作業線，主要為“EBZ260綜掘機+皮帶機+除塵風機”組成的巖巷綜掘機作業線和部分巖巷盾構機作業線。綜掘機械化作業線實現了掘進、排矸的機械化，但是巖巷掘進中的支護、噴漿、挖打水溝仍是人工作業，耗費大量的人力，影響巖巷掘進的功效，達不到進一步掘進高效的要求;巖巷盾構機作業線因使用條件苛刻，難以達到大面積使用。

通過組建“EBZ-260H綜掘機（EBZ-280H硬巖綜掘機）+兩臂全液壓錨桿鉆車+大功率干式（濕式）除塵風機（含單軌吊）（+遠距離噴漿機）+皮帶機+小挖機”綜掘機械化作業線，實現了 “破、裝、支、運、除”全面機械化作業，大幅降低職工勞動強度，提高了大斷面巖巷系統巷道掘進效率。也為巖巷掘進下一步的無人化、智能化生產奠定堅實的基礎。

二、本申報成果要解決的技術問題

通過組建“EBZ-260H綜掘機+兩臂全液壓錨桿鉆車+大功率干式（濕式）除塵風機（含單軌吊）（+遠距離噴漿機）+皮帶機+小挖機”綜掘機械化作業線，實現了 “破、裝、支、運、除”全面機械化作業，大幅降低職工勞動強度，提高了大斷面巖巷系統巷道掘進效率。

三、具體實施方式

1. 采用EBZ-260H型巖巷綜掘機，實現了破巖、裝巖機械化。一是配備綜掘機紅外線語音報警斷電警戒裝置，人員通過綜掘機警戒位置時綜掘機自動斷電，實現了綜掘機運行期間的警戒自動化封閉式管理;二是配備旋轉照明燈及副司機位防護欄，確保了副司機人身安全，解決了非司機側視覺盲區，提高了截割效率，縮短了循環截割時間，巷道成型便于控制，安全生產標準化大幅提升;三是回轉臺上安設視頻監控探頭，迎頭施工情況、職工操作行為實現地面可視化。

2. 采用CMM2-21型兩臂全液壓錨桿鉆車，實現了臨時支護、永久錨桿（索）支護機械化。一是支護作業安全可靠，實現機械化;二是鉆車額定工作扭矩達到245 N·m，較傳統MQT-120/130氣動錨桿鉆機工作扭矩翻倍，有效提高了錨桿初錨力和支護強度。改善了安全作業環境，提高了支護質量，效率不低于三部氣動錨桿鉆機的支護效率，達到了“減人、提效、降成本”目的。

3. 因巖巷綜掘機臥底量僅200mm左右，及巷道底板為砂巖，人工挖打水溝耗時費力，配用WPZ-37/600小型挖掘機，實現了機械化臥底釘道、施工水溝。

4.采用ZYWL-4000SY雙履帶式自動鉆機和1臺ZDY-3200S鉆機，形成以ZDY-3200S鉆機超前施工水力壓裂鉆孔并實施水力壓裂，ZYWL-4000SY雙履帶式自動鉆機連續施工穿層預抽鉆孔的鉆機作業線。ZYWL-4000SY型煤礦用全自動鉆機集機、電、液技術為一體，通過自動控制程序、電液聯合驅動系統、鉆桿自動裝卸系統等有機結合，通過遙控器實現50m內一鍵自動鉆孔功能，提高了鉆孔施工效率，保障了現場施工人員的安全。

5.配用FBCDN07.5/2×30除塵風機，首次使用雙開關控制雙電機，實現了風量處理最大化，且除塵風箱具備自動清洗功能，除塵效率達90%以上;采用 KCG-500D礦用干式除塵風機+單軌吊除塵，現場作業環境明顯改善。

6.選用PYC6Z型液壓轉子式混凝土噴射機（遠距離噴漿機），配LG670-65型螺桿式混凝土攪拌器拌料和ZLD6L-Y型鏈斗式轉載機上料，實現了300m左右遠距離噴漿，大幅度減少了挪移噴漿設備次數和噴漿料的打運距離。該機采用錐面貼合進行密封，顯著提高了密封性，粉塵濃度低于國家標準10mg/m?。

7.采用SQ-120/132P無極繩絞車配可視化系統，實現了輔助運輸連續化、可視化。

8.配備ZDY4500LXY液壓履帶自動鉆機，實現了前探控層打鉆自動化。

四、主要創新點

1.采用3.2 m鏟板巖巷綜掘機。經過試驗，3.2米鏟板與原3.65m功能基本一致，將巖巷綜掘機配錨桿鉆車作業線巷道斷面寬度由5.6米降低到了5.2m;3.2米鏟板與3.65米鏟板在裝運方面基本沒有差別。

2.采用兩臂錨桿錨索臺車進行支護作業，減少人員的“貼身肉搏戰”，同時對兩臂液壓錨桿鉆車進行了改進。一是在錨桿鉆車機載臨時支護上增設二次防護，避免了液壓裝置漏液造成臨時支護失效;在鉆車的兩個鉆臂由原來的鏈輪式伸縮改為滑道式伸縮，有效較少了設備的故障率。

3.在巖巷綜掘機上配備二運液壓馬達，較傳統電控馬達故障率明顯降低。

4.采用大功率干式（濕式）除塵風機，除塵效果大大增加。尤其配備KCG-500D礦用干式除塵風機，通過氣動單軌吊實現方便快捷移動除塵系統。除塵風機電機為2×55KW，除塵效率達80%以上，現場作業環境明顯改善。

5.二次防塵技術。在除塵風機2～3米，設置小斷面防塵簾+凈化噴霧，將除塵風機出風口再次除塵。經過初步試驗，具有一定除塵效果。

五、經濟社會效益

1.掘進效率

巷道每隔50-70m設計施工一個大鉆場（長×寬×高=7.5×5×4m），每施工一鉆場，難度相當于施工了一個大斷面三岔門。掘主體巷道日進6排，月單進在110～120m，綜合工效1.6～1.7m/人.月，同比該巷道傳統炮掘月單進在60m左右、液壓鉆車作業線月單進在75m左右，掘進效率大幅提升。若不采用兩臂錨桿錨索鉆車、小型挖掘機、遠距離噴漿機等，該作業線完成同等進尺量，預計至少90人，同比減少15人以上。

2.安全效益

綜掘機械化示范作業線的組建，避免了“貼身戰”，安全系數大幅度提高。一是綜掘破巖避免了炮掘打眼、裝藥貼近迎臉作業帶來的安全威脅;二是錨桿鉆車支護人員在作業平臺上操作，避免了傳統的錨桿機甩人以及迎臉帶來的安全威脅;三是無極繩絞車可視化系統避免了跟車人員的安全威脅;四是小挖機臥底、挖水溝避免了風鎬作業帶來的安全威脅。

參考文獻：

[1]《煤礦安全規程》【2016版】.

[2]《煤礦安全生產標準化基本要求及評分方法》【2017版】[M].煤炭工業出版社.