復雜地質巷道綜掘機快速掘進施工實踐

李晨光

（霍州煤電呂梁山煤電有限公司環(huán)境監(jiān)測站，山西 霍州 031400）

呂梁山煤電公司店坪煤礦位于呂梁市方山縣大武鎮(zhèn)店坪村，其10號煤層為二疊系下統(tǒng)山西組煤，煤層厚度平均為3.4m，受當時回采條件限制，分兩層開采。工作面地質情況比較復雜，斷層較多，為實現(xiàn)10號煤層二分層工作面機巷的快速掘進，在1043-2機巷采用EBZ-260A懸臂式掘進機進行掘進作業(yè)，取得了較好的掘進速度。

1 1043-2工作面地質概況

1.1 概況

1043-2工作面上方為1041工作面正在回采，已于2005年10月收作，下方為1045上分層采空區(qū)，南為二四采區(qū)邊界，北為上山保護煤柱。該工作面走向長860m，傾斜長120m，煤層厚度0～1.8m，平均為1.6m，煤層傾角16°～35°，平均為25°。該面中部出現(xiàn)一陷落柱，通過電法探測及上分層揭露已查明其分布范圍，在上分層回采前，已在其四周進行帷幕式注漿加固。1043-2工作面頂?shù)装迩闆r如表1所示。

表1 1043-2工作面頂?shù)装迩闆r表

1.2 地質構造情況

1043-2工作面地質構造情況：該工作面中部出現(xiàn)一陷落柱，通過電法探測及上分層揭露已查明其分布范圍，在掘進期間沒有多大影響。工作面上分層共揭露13條斷層，落差0.5～2.5m，斷層數(shù)量多，但落差不大，構造較簡單。

2 機巷掘進設備配套

2.1 EBZ-260A掘進機及主要技術參數(shù)

2.1.1 EBZ-260A掘進機

EBZ-260A懸臂式掘進機是“三一集團”針對煤機施工特點量身定制，是一款真正意義上的中國制造掘進機。該掘進機主要采用了以下技術：

（1）截割叉形架技術。截割部采用叉形架箱體結構件支撐受力，解決了以往電機殼體容易破裂的問題，電機整體穩(wěn)定。

（2）鏟板收料技術。從動輪前置，敞開式設計，收料能力提高20%。收料平面設計，主動收料率達90%。星輪驅動采用回轉軸承設計，結構強度高，故障率低。

（3）高效運料技術。通道采用流暢式設計，有效解決運輸卡料。

（4）快速拆卸技術。易損件采用快拆式接口；整機元器件、管路布局科學；維護空間最大化。

（5）截齒排布技術。利用大數(shù)據(jù)分析技術，采集數(shù)十萬個截齒使用數(shù)據(jù)，經(jīng)反復優(yōu)化，開發(fā)出三一自主產(chǎn)權專用截割頭設計軟件，全齒咬合，鉆進力大，無偏磨。

2.1.2 主要技術參數(shù)

行走速度：0～6.5m/min；寬：3.6m（鏟板）/2.62m（履帶）；長：12.4m；高：1.8m（機身）/2.45m（截割頭）；臥底深度：200mm；截割頭轉速：55/27rpm；液壓泵排量：190+145+145ml/r；截割電機功率：260/200kW；總功率：472kW；整機重量：100t（含二運、除塵系統(tǒng)）。

2.2 掘進配套設備

EBZ-260A懸臂式掘進機配套設備：SGB-420/30型刮板輸送機；DSJ100/10/2X75帶式輸送機；JSDB 雙速多用回柱絞車等。

3 掘進工藝優(yōu)化設計

3.1 掘進巷道支護

3.1.1 臨時支護

（1）支護形式：金屬前探梁。

（2）支護材料：前探梁采用24kg/m鋼軌3根，每根長度為5m，用不少于3副鋼卡吊掛在頂梁上，木楔打緊。架棚前先在前探梁上放上頂梁，配合塘材、笆片背頂，作為其他工序的超前臨時支護。

（3）支護參數(shù)：3根前探梁平行布置，正中布置1根兩邊2根距幫各500mm；每根前探梁固定點不少于3處，每兩個固定點之間應隔一棚；前探梁前端距煤壁不大于200mm，架棚完畢，及時將前探梁竄到迎頭。

3.1.2 永久支護

（1）支護形式：工字鋼架棚支護。支護方案如圖1所示。

圖1 工字鋼架棚段支護方案 （mm）

（2）支護材料：工字鋼為基本支架，塘材、笆片腰幫背頂。工字鋼為礦用11號工字鋼，機巷梁長2.8m，腿長2.4m。塘材長度為800mm，小頭直徑不小于50mm。笆片長800mm，寬700mm。

（3）支護參數(shù)如表2所示。

表2 支護參數(shù)表

3.2 優(yōu)化綜掘快速施工技術

對EBZ-260A掘進機的開挖技術進行優(yōu)化：（1）優(yōu)化調整綜掘機的開挖時間，優(yōu)化設計掘進頭的最佳行駛線路，降低綜掘機開挖時間小于1.5h。（2）掘進機切割時應當沿著煤巖的層理，依次從下向上進行截割。（3）出渣速度也是影響快速掘進的重要因素。針對店坪煤礦排渣實況，調整優(yōu)化了排渣工序，同時對裝渣過程存在的泥漿進行專項處理，有效地提高了排渣速度，間接提高掘進效率。

3.3 過斷層、薄煤帶技術措施

3.3.1 破頂、底板施工

具備下列條件，可采取破頂措施，否則采取破底措施。

（1）底板為堅硬砂巖，硬度≥60MPa，掘進機不易切割。

（2）二分層假頂注漿充分，頂板矸石侵蝕粉化程度明顯，且有一定的附著力，生產(chǎn)時破頂后，頂板仍有一定的完整性。

3.3.2 炮掘

掘進機無法進行經(jīng)濟切割時必須采用放炮的方式進行破巖，但必須注意：放炮前必須將掘進機撤至距迎頭10m以外的地點且妥善加以保護，每次起爆炮眼不得超過10個，每眼裝藥量不超過0.4kg。

4 快速掘進施工效果分析

采用EBZ-260A懸臂式掘進機對店坪煤礦1043-2機巷進行了復雜地質巷道綜掘機快速掘進施工的實踐研究。設計的快速掘進施工方案合理可靠，巷道掘進過程能嚴格遵循公司的作業(yè)規(guī)程進行施工，綜掘機落煤情況理想，巷道支護情況理想，可以控制巷道的變形。采用掘進機進行快速掘進施工后，班組掘進速度提高了95%，月進度提高了45%。工效大幅度提高，經(jīng)濟效益明顯。

5 結束語

店坪煤礦10號煤層二分層工作面機巷，炮掘最高日進15.3m，使用EBZ-260A懸臂式掘進機掘進最高日進36m。EBZ-260A懸臂式掘進機在10號煤層底分層巷道的實踐應用，有效地擴大了掘進機械化的應用范圍，加快了店坪煤礦薄煤層掘進巷道的施工進度，加快了工作面的接替準備工作。