橋式轉載機長距離轉載施工快速掘進的實踐

曹志勇

（山煤國際能源集團股份有限公司，山西 長治 030000）

1 概況

山煤國際能源集團經坊煤業屬高瓦斯礦井，3-806 工作面位于井田西北方向的八采區，開采3號煤層，煤層厚度為3.5～8.7 m，平均厚度為6.53 m，煤層傾角為0～6°，平均傾角4°。

以往經坊煤業主要采用傳統的橋式轉載帶式輸送機，其有限的轉載行程影響掘進系統效率。以3-806 工作面輔助運輸順槽為對象，通過提高掘進系統裝備自動化程度，實現掘進工作面快速化。

2 快速掘進成套裝備集成配套設計

基于提高掘進系統裝備自動化程度的視角，經調研分析，決定通過采用掘錨一體機、錨桿轉載機組，優化掘支平行作業，實現掘錨工作的快速化。隨著掘錨效率的大幅提升，設計配套快速掘進系統的長跨距轉載機組[1-6]。

2.1 快速掘進成套裝備設計總體方案

設計了“掘錨一體機+錨桿轉載機+可伸縮輸送帶+長跨距轉載機組”快速掘進方案，可實現掘錨平行、分段支護，距離迎頭2 m 內及時支護4 根頂錨桿，剩余錨桿采用錨桿轉載機支護。

2.2 主要設備及技術參數

2.2.1 MB670-1 型掘錨一體機

MB670-1 型掘錨一體機整合了同步截割和支護技術，配裝4 臺頂板錨桿機和2 臺側幫錨桿機。所有頂板錨桿機和側幫錨桿機都布置在靠近截割滾筒后面，能夠同時進行掘進和錨護作業。

MB670-1 掘錨一體機主要技術參數：長×寬×高=11 200 mm×5600 mm×3300 mm，質量105 t，總功率510 kW，截割高度5.6 m，采高3.5～4.5 m，支護高度2.8～5.2 m，離地間隙260 mm，行走速度3.5/7.0/15.0 m/min，輸送機速度2.2 m/s，極限輸送能力1500 t/h。

2.2.2 錨桿轉載機組

錨運一體機與可伸縮帶式輸送機一起組成掘錨機的后配套系統，形成快速掘進成套裝備，實現了連掘連運、掘錨平行。MZHB5-1000/30P 錨桿轉載機組設有5 m3料斗，轉運系統可獨立前移一個步距，設置3 臺頂錨桿、錨索鉆機，2 臺幫錨桿鉆機適應不同巷道高度的支護作業，頂錨桿鉆機與幫錨桿鉆機間距2400 mm。

MZHB5-1000/30P 錨桿轉載機組技術參數：長×寬×高=11 200 mm×3400 mm×3100 mm，質量65 t，裝機功率310 kW，破碎功率105 kW，支護巷道高度3.5～4.5 m，離地間隙200 mm，行走速度0～8 m/min，輸送機速度1.5 m/s，溜槽輸送能力1000 t/h，鉆臂最大推進行程2600 mm。

2.2.3 長跨距轉載機組

以往采用的橋式轉載機滿足最大輸送能力1000 t/h 以上，由45 kW 永磁同步電滾筒驅動，該設備前端與錨桿轉載機組鉸接，后部由3 架過渡架與2×200 kW 電機驅動的順槽輸送帶相連接。橋式轉載機設計輸送長度61.48 m，有效拉伸長度50 m。但是隨著掘錨效率的大幅提升，傳統的橋式轉載帶式輸送機，其有限的轉載行程嚴重影響了掘進速度。

快速掘進系統采用“掘錨一體機+錨桿轉載機組+長跨距轉載機組”的快速掘進方案。快速掘進系統布置形式如圖1。

圖1 快速掘進系統配套示意圖

長跨距轉載機組可實現100 m 有效轉載行程，該轉載系統包括長跨距橋式轉載機、過渡轉載、帶式輸送機、剛性機尾軌道架三部分，過渡轉載帶式輸送機尾部和剛性機尾軌道架各配置一套45 絞車，用于牽引設備移動。

長跨距轉載機組工作過程：初始工作狀態，長跨距橋式轉載機、過渡轉載帶式輸送機、剛性機尾軌道架均處于收縮狀態；工作狀態1，長跨距橋式轉載機隨掘錨一體機、錨桿轉截機組向前掘進50 m；工作狀態2，過渡轉載帶式輸送機沿掘進方向牽引50 m；工作狀態3，長跨距橋式轉載機隨掘錨一體機、錨桿轉載機組向前掘進50 m，至此長跨距轉載機組完成100 m 轉載行程。

3 快速掘進施工方法及工序

3.1 施工方法

3-806 輔助運輸順槽采用MB6701 掘錨一體機一次切割成巷進行掘進，2 臺微光指向儀定向（1臺距左幫3.2 m，1 臺距右幫0.2 m），錨桿轉截機、橋式轉載機、帶式輸送機運煤；MB670-1 掘錨一體機自帶組件施工頂部、幫部錨桿，安裝頂部錨索，完成掘進巷道的支護工作。

3.2 施工工序及順序

3.2.1 施工工序

（1）落煤：采用MB670-1 型掘錨一體機截割部截割落煤。

（2）裝煤：采用MB670-1 型掘錨一體機裝載部自行裝煤。

（3）運煤：采用MB670-1 型掘錨一體機一部運輸機、錨桿轉載機、橋式轉載機、帶式輸送機聯合運煤。

（4）支護：采用MB670-1 型掘錨一體機自帶組件進行支護。

3.2.2 施工巷道的具體順序

（1）3-806 工作面輔助運輸順槽從394 m 位置開口掘進，按照方位角180°掘進3254 m（394～3648 m）至停掘位置。

（2）掘進過程中，主回撤通道向南每隔300 m施工1 個調車硐室。

3.2.3 探測頂、底煤

掘進過程中每隔30 m 探測1 次頂厚度（探煤眼用白漆標記，并在巷道行人側幫部距底板1.5 m位置用白漆寫明探煤眼深度、區隊技術員，建立探頂、底煤記錄臺賬），以便于了解煤層厚度變化情況。

3.3 截削方式

（1）采用掘錨一體機截割及支護頂錨，截腳與支護頂錨平行作業。采用滑動機架使截割滾筒連同裝載運輸機構整體向前推進割煤，同時錨桿鉆機與履帶主機架保持不動，保證機身穩定，錨桿鉆機鉆眼并安裝錨桿。割煤與支護均完成后，行走機構帶著機體及錨桿機向前移動，完成一個掘進循環。

（2）按照給定的巷道激光線調整掘錨一體機至合適位置。將截割滾筒升起開始掏槽，每次掏槽深度1 m，掏槽后由上向下割煤。截割滾筒割到底部后進行拉底，拉底完成后，掘錨一體機向前行走1 m 支護上一排頂錨，進入下一循環截割。當煤層硬度較大時，一個循環可由多次截割而成。

（3）當一個循環進度（切槽，采垛）切期完畢，頂板支護完成后，再進行下一個循環，往復進行。

3.4 裝載與運輸

掘進期間采用掘錨一體機裝載部自行裝煤。3-806 工作面輔助運輸順槽掘進時采用掘錨一體機一部運輸機、錨桿轉載機、橋式轉載機、帶式輸送機聯合運煤方式出煤。

3-806 輔 助 運 輸 順 槽 開 口 處 安 設DSJ100/100/2×200 帶 式 輸 送 機1 部，帶 寬1000 mm，帶速3.15 m/s，主電機2×200 kW，運輸能力1000 t/h。

3-806 輔助運輸順槽Ⅱ部帶式輸送機型號為DSJ100/100/160，帶寬1000 mm，帶速2.5 m/s，主電機160 kW，運輸能力1000 t/h。

4 效果

橋式轉載機長距離轉載施工快速掘進設備及工藝完成設計后，于2021 年7 月在3-806 工作面輔助運輸順槽進行了實踐生產。至2021 年9 月，快速掘進設備及工藝整體運行穩定，掘進效率理想，日平均進尺達到85 m，最高單班進尺達72 m。

長跨距轉載機組的應用提高了掘進效率，減少了巷道掘進工作面順槽帶式輸送機延伸機尾的次數，降低了勞動強度。長跨距轉載機組的成功應用，為巷道掘進工作提供了一種快速掘進的工藝方案，本系統的應用可以有效節省人工、提高采掘效率。