耙裝機(jī)在掘進(jìn)機(jī)大傾角掘進(jìn)中的應(yīng)用

李 勇 李 冬 康蘭東

（1.濟(jì)寧能源發(fā)展集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)寧 272000；2.汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司，山東 汶上 272500）

掘進(jìn)機(jī)普遍用于煤礦井巷掘進(jìn)工程中，地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，巷道傾角較小時(shí)能充分發(fā)揮掘進(jìn)機(jī)的高效和靈活性能。受限于掘進(jìn)機(jī)的爬坡能力，一旦巷道傾角驟然變大或出現(xiàn)斷層需要抬坡施工時(shí)，掘進(jìn)機(jī)容易出現(xiàn)履帶打滑、機(jī)身失穩(wěn)等現(xiàn)象，對(duì)安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，優(yōu)化總結(jié)出一套掘進(jìn)機(jī)大坡度施工工藝，極大地提高了掘進(jìn)工效。

1 概況

汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司3305 工作面膠帶順槽沿煤層底板托頂煤掘進(jìn)，煤層傾角15～22°，平均18°。3 煤層頂板為上部灰綠色、下部淺綠色的中、細(xì)砂巖，硬度系數(shù)40～60 MPa；底板為淺灰色細(xì)砂巖，黑色泥巖，硬度系數(shù)20～40 MPa。

1.1 巷道情況

3305 工作面膠帶順槽掘進(jìn)至導(dǎo)線點(diǎn)X20 前30 m時(shí)，揭露隱伏錯(cuò)上斷層FJ-3305-15，落差9.5 m，巷道傾角16～18 °。為盡快施工至斷層下盤(pán)煤層，減少破矸量，降低對(duì)煤流系統(tǒng)的影響，需按23～25°施工。斷層平面示意圖如圖1 所示。

圖1 斷層平面示意圖

1.2 設(shè)備配置

采用三一重工EBZ-160 型掘進(jìn)機(jī)破煤矸，破碎的煤矸通過(guò)雙邊鏈刮板式第一運(yùn)輸機(jī)和橋式皮帶轉(zhuǎn)載第二運(yùn)輸機(jī)，并經(jīng)3305 工作面膠帶順槽安裝的DSJ100/63/2×75 帶式輸送機(jī)外運(yùn)。

1.3 生產(chǎn)狀況

由于掘進(jìn)機(jī)爬坡能力僅有18°，在大坡度掘進(jìn)過(guò)程中掘進(jìn)機(jī)經(jīng)常性的“趴窩”，雖采取墊木垛料結(jié)實(shí)底板、打錨索助力、安裝回柱絞車(chē)牽引，但掘進(jìn)機(jī)履帶打滑、失穩(wěn)現(xiàn)象極為明顯，日進(jìn)尺不足3 m，且工人需反復(fù)扛運(yùn)木垛料并清理壓壞的木垛料。由于坡度大，煤矸淤淌至掘進(jìn)機(jī)后需人工攉煤矸，工人勞動(dòng)強(qiáng)度極大，掘進(jìn)機(jī)爬坡過(guò)程中墊木垛料危險(xiǎn)系數(shù)高，掘進(jìn)工效低。

2 生產(chǎn)工藝優(yōu)化

為克服人工清理浮矸勞動(dòng)強(qiáng)度大、掘進(jìn)機(jī)機(jī)身坡度大的難題，在掘進(jìn)機(jī)后安裝P60B 型耙裝機(jī)耙裝掘進(jìn)機(jī)與耙裝機(jī)之間的煤矸。

2.1 施工方案

（1）先在橋式皮帶轉(zhuǎn)載第二運(yùn)輸機(jī)上方頂板，每間隔6～8 m 在第二運(yùn)輸機(jī)兩側(cè)各施工一根固定錨桿。固定錨桿伸入頂板圍巖不得小于1600 mm，采用兩根MSCK2850 樹(shù)脂錨固劑錨固。

（2）將橋式皮帶轉(zhuǎn)載第二運(yùn)輸機(jī)與掘進(jìn)機(jī)搭接處以及每間隔6～8 m 用兩根固定錨桿與Φ18×64 mm圓環(huán)鏈固定于頂板上，二運(yùn)末通過(guò)輪槽定在跑道上，固定鏈子的螺母必須上滿絲。

（3）橋式皮帶轉(zhuǎn)載第二運(yùn)輸機(jī)固定牢固后，與掘進(jìn)機(jī)整體拆分開(kāi)。

（4）在DSJ100/63/2×75 帶式輸送機(jī)機(jī)尾處安裝P60B 型耙裝機(jī)，耙裝機(jī)搭接輸送機(jī)，耙裝機(jī)距離掘進(jìn)工作面不大于50 m。

（5）掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)不出煤矸，通過(guò)煤矸的淤淌將掘進(jìn)機(jī)墊高，降低掘進(jìn)機(jī)機(jī)身傾角，減緩掘進(jìn)機(jī)攀爬坡度，便于掘進(jìn)機(jī)向前行走。如圖2 所示。

（6）掘進(jìn)機(jī)前行后，耙裝機(jī)耙裝耙裝機(jī)與掘進(jìn)機(jī)卸載點(diǎn)之間的煤矸。

（7）使用掘進(jìn)履帶空轉(zhuǎn)配合繩徑15.5 mm 的鋼絲繩向前牽引耙裝機(jī)。

圖2 掘進(jìn)機(jī)墊高示意圖

2.2 施工措施

2.2.1 耙裝機(jī)平行作業(yè)

掘進(jìn)期間在耙裝機(jī)司機(jī)前方安設(shè)護(hù)身?yè)醢澹乐拱已b機(jī)前大塊煤、矸滾落傷人。耙裝機(jī)前堆積矸石減小掘進(jìn)機(jī)機(jī)身坡度，掘進(jìn)機(jī)行走后，耙裝機(jī)耙裝出矸，耙裝機(jī)尾輪固定在掘進(jìn)機(jī)第一運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭支架上，耙裝距離以5～40 m 為宜，不大于50 m。

（1）平行作業(yè)時(shí)耙裝機(jī)照明必須完好，機(jī)械、電氣部分必須完整、可靠，鋼絲繩完好、尾輪固定牢固。

（2）尾輪至掘進(jìn)工作面不小于6 m，且距尾輪2 m 處（掘進(jìn)工作面?zhèn)龋├O(shè)警戒牌，防止人員誤入耙斗運(yùn)行區(qū)域。

（3）尾輪固定在Φ18×64 mm 圓環(huán)鏈上，鏈子兩端采用錨桿固定，錨桿規(guī)格為Φ22×1200 mm的等強(qiáng)度金屬螺紋鋼錨桿，錨桿外露長(zhǎng)度不得超過(guò)300 mm，錨固長(zhǎng)度不小于500 mm。

（4）人員進(jìn)出時(shí)要提前發(fā)出信號(hào)，司機(jī)發(fā)現(xiàn)信號(hào)后要及時(shí)停機(jī)斷電，并向?qū)Ψ桨l(fā)出安全信號(hào)后，人員方可行走。

（5）掘進(jìn)機(jī)出矸作業(yè)與耙裝機(jī)平行作業(yè)時(shí)，掘進(jìn)機(jī)上作業(yè)人員不得超過(guò)2 人。在掘進(jìn)機(jī)機(jī)身上停留或行走人員必須佩帶保險(xiǎn)帶，嚴(yán)防人員滑入耙斗運(yùn)行范圍內(nèi)。掘進(jìn)機(jī)行走時(shí)嚴(yán)禁耙裝。

（6）在耙裝機(jī)前作業(yè)時(shí)，由班組長(zhǎng)安排專(zhuān)人找掉迎頭面及頂幫松動(dòng)的活矸危巖，清理作業(yè)區(qū)域的大塊矸石，防止矸石滾落，確保安全退路暢通。

2.2.2 掘進(jìn)機(jī)牽引耙裝機(jī)

（1）采用直徑不小于15.5 mm鋼絲繩進(jìn)行牽引，鋼絲繩繩套插接長(zhǎng)度不小于繩徑20 倍或用不少于2付繩卡卡牢。

（2）升起后支撐，將鋼絲繩纏繞在履帶上，履帶空轉(zhuǎn)牽引耙裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。鋼絲繩另一端通過(guò)Φ18×64 mm 圓環(huán)鏈或卸扣或Φ20 mm 錨桿連接耙裝機(jī)滑移板起吊環(huán)。使用錨桿連接時(shí)錨桿兩端必須使用雙帽和托盤(pán)緊固。

（3）掘進(jìn)機(jī)牽引時(shí)必須慢速行進(jìn)，由安全負(fù)責(zé)人組織對(duì)作業(yè)環(huán)境、工具、設(shè)備等進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、隱患排查和安全確認(rèn)，確保安全牽引。

（4）牽引時(shí)出現(xiàn)鋼絲繩受力過(guò)大時(shí)，必須停止前移，由跟班區(qū)長(zhǎng)或班組長(zhǎng)進(jìn)行排查，可使用尾輪導(dǎo)向鋼絲繩。

（5）牽引耙裝機(jī)時(shí)必須使用電鈴聯(lián)系，并提前規(guī)定好信號(hào)，牽引期間繩道內(nèi)嚴(yán)禁有人。

（6）將耙裝機(jī)前方雜物清理干凈，將浮矸整理平整，不得有較大起伏和傾斜，防止耙裝機(jī)歪倒。在耙裝機(jī)斜上方打設(shè)固定錨桿，采用鏈子將耙裝機(jī)固定牢固后，方可使用手拉葫蘆調(diào)整耙裝機(jī)。耙裝機(jī)移動(dòng)到位后將滑移板、卸料槽分別用Φ18×64 mm圓環(huán)鏈和卸扣固定在提前打好的固定錨桿上，并緊固牢靠。移動(dòng)和安裝耙裝機(jī)時(shí)，必須切斷耙裝機(jī)電源。

3 應(yīng)用效果分析

（1）通過(guò)煤矸墊高掘進(jìn)機(jī)，降低掘進(jìn)機(jī)攀爬坡度，掘進(jìn)機(jī)能夠順利地前行截割。耙裝機(jī)耙裝煤矸后，巷道傾角達(dá)到25°。

（2）安裝耙裝機(jī)后，日進(jìn)尺由3 m 提高到8 m，掘進(jìn)工效顯著提升。

（3）相較于傳統(tǒng)工藝，使用耙裝機(jī)耙裝出煤矸，無(wú)需人工攉煤矸，工人勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低。

（4）耙裝機(jī)與掘進(jìn)機(jī)之間可以做為臨時(shí)儲(chǔ)矸倉(cāng)，柔性儲(chǔ)存煤矸，能夠?qū)崿F(xiàn)集中出矸，降低了對(duì)煤流系統(tǒng)的依賴，確保了煤質(zhì)。

4 結(jié)語(yǔ)

汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司通過(guò)在EBZ-160 型掘進(jìn)機(jī)后安裝P60B 型耙裝機(jī)，利用煤矸墊高減緩掘進(jìn)機(jī)機(jī)身坡度，助力掘進(jìn)機(jī)行走，實(shí)現(xiàn)了大坡度掘進(jìn)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，相較于傳統(tǒng)墊木垛料、施工底板凹槽、打錨索牽引等傳統(tǒng)方案，該工藝工效顯著，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，安全系數(shù)高，目前已廣泛運(yùn)用于大坡度綜掘或過(guò)斷層期間的掘進(jìn)。