橋式轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)載施工快速掘進(jìn)的實(shí)踐

曹志勇

（山煤國(guó)際能源集團(tuán)股份有限公司，山西 長(zhǎng)治 030000）

1 概況

山煤國(guó)際能源集團(tuán)經(jīng)坊煤業(yè)屬高瓦斯礦井，3-806 工作面位于井田西北方向的八采區(qū)，開采3號(hào)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(jīng)坊煤業(yè)主要采用傳統(tǒng)的橋式轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)，其有限的轉(zhuǎn)載行程影響掘進(jìn)系統(tǒng)效率。以3-806 工作面輔助運(yùn)輸順槽為對(duì)象，通過(guò)提高掘進(jìn)系統(tǒng)裝備自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面快速化。

2 快速掘進(jìn)成套裝備集成配套設(shè)計(jì)

基于提高掘進(jìn)系統(tǒng)裝備自動(dòng)化程度的視角，經(jīng)調(diào)研分析，決定通過(guò)采用掘錨一體機(jī)、錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組，優(yōu)化掘支平行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)掘錨工作的快速化。隨著掘錨效率的大幅提升，設(shè)計(jì)配套快速掘進(jìn)系統(tǒng)的長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組[1-6]。

2.1 快速掘進(jìn)成套裝備設(shè)計(jì)總體方案

設(shè)計(jì)了“掘錨一體機(jī)+錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)+可伸縮輸送帶+長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組”快速掘進(jìn)方案，可實(shí)現(xiàn)掘錨平行、分段支護(hù)，距離迎頭2 m 內(nèi)及時(shí)支護(hù)4 根頂錨桿，剩余錨桿采用錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)支護(hù)。

2.2 主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

2.2.1 MB670-1 型掘錨一體機(jī)

MB670-1 型掘錨一體機(jī)整合了同步截割和支護(hù)技術(shù)，配裝4 臺(tái)頂板錨桿機(jī)和2 臺(tái)側(cè)幫錨桿機(jī)。所有頂板錨桿機(jī)和側(cè)幫錨桿機(jī)都布置在靠近截割滾筒后面，能夠同時(shí)進(jìn)行掘進(jìn)和錨護(hù)作業(yè)。

MB670-1 掘錨一體機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：長(zhǎng)×寬×高=11 200 mm×5600 mm×3300 mm，質(zhì)量105 t，總功率510 kW，截割高度5.6 m，采高3.5～4.5 m，支護(hù)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(jī)速度2.2 m/s，極限輸送能力1500 t/h。

2.2.2 錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組

錨運(yùn)一體機(jī)與可伸縮帶式輸送機(jī)一起組成掘錨機(jī)的后配套系統(tǒng)，形成快速掘進(jìn)成套裝備，實(shí)現(xiàn)了連掘連運(yùn)、掘錨平行。MZHB5-1000/30P 錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組設(shè)有5 m3料斗，轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)可獨(dú)立前移一個(gè)步距，設(shè)置3 臺(tái)頂錨桿、錨索鉆機(jī)，2 臺(tái)幫錨桿鉆機(jī)適應(yīng)不同巷道高度的支護(hù)作業(yè)，頂錨桿鉆機(jī)與幫錨桿鉆機(jī)間距2400 mm。

MZHB5-1000/30P 錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組技術(shù)參數(shù)：長(zhǎng)×寬×高=11 200 mm×3400 mm×3100 mm，質(zhì)量65 t，裝機(jī)功率310 kW，破碎功率105 kW，支護(hù)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(jī)速度1.5 m/s，溜槽輸送能力1000 t/h，鉆臂最大推進(jìn)行程2600 mm。

2.2.3 長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組

以往采用的橋式轉(zhuǎn)載機(jī)滿足最大輸送能力1000 t/h 以上，由45 kW 永磁同步電滾筒驅(qū)動(dòng)，該設(shè)備前端與錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組鉸接，后部由3 架過(guò)渡架與2×200 kW 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的順槽輸送帶相連接。橋式轉(zhuǎn)載機(jī)設(shè)計(jì)輸送長(zhǎng)度61.48 m，有效拉伸長(zhǎng)度50 m。但是隨著掘錨效率的大幅提升，傳統(tǒng)的橋式轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)，其有限的轉(zhuǎn)載行程嚴(yán)重影響了掘進(jìn)速度。

快速掘進(jìn)系統(tǒng)采用“掘錨一體機(jī)+錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組+長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組”的快速掘進(jìn)方案。快速掘進(jìn)系統(tǒng)布置形式如圖1。

圖1 快速掘進(jìn)系統(tǒng)配套示意圖

長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組可實(shí)現(xiàn)100 m 有效轉(zhuǎn)載行程，該轉(zhuǎn)載系統(tǒng)包括長(zhǎng)跨距橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、過(guò)渡轉(zhuǎn)載、帶式輸送機(jī)、剛性機(jī)尾軌道架三部分，過(guò)渡轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)尾部和剛性機(jī)尾軌道架各配置一套45 絞車，用于牽引設(shè)備移動(dòng)。

長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組工作過(guò)程：初始工作狀態(tài)，長(zhǎng)跨距橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、過(guò)渡轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)、剛性機(jī)尾軌道架均處于收縮狀態(tài)；工作狀態(tài)1，長(zhǎng)跨距橋式轉(zhuǎn)載機(jī)隨掘錨一體機(jī)、錨桿轉(zhuǎn)截機(jī)組向前掘進(jìn)50 m；工作狀態(tài)2，過(guò)渡轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)沿掘進(jìn)方向牽引50 m；工作狀態(tài)3，長(zhǎng)跨距橋式轉(zhuǎn)載機(jī)隨掘錨一體機(jī)、錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組向前掘進(jìn)50 m，至此長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組完成100 m 轉(zhuǎn)載行程。

3 快速掘進(jìn)施工方法及工序

3.1 施工方法

3-806 輔助運(yùn)輸順槽采用MB6701 掘錨一體機(jī)一次切割成巷進(jìn)行掘進(jìn)，2 臺(tái)微光指向儀定向（1臺(tái)距左幫3.2 m，1 臺(tái)距右?guī)?.2 m），錨桿轉(zhuǎn)截機(jī)、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)運(yùn)煤；MB670-1 掘錨一體機(jī)自帶組件施工頂部、幫部錨桿，安裝頂部錨索，完成掘進(jìn)巷道的支護(hù)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(jī)截割部截割落煤。

（2）裝煤：采用MB670-1 型掘錨一體機(jī)裝載部自行裝煤。

（3）運(yùn)煤：采用MB670-1 型掘錨一體機(jī)一部運(yùn)輸機(jī)、錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)聯(lián)合運(yùn)煤。

（4）支護(hù)：采用MB670-1 型掘錨一體機(jī)自帶組件進(jìn)行支護(hù)。

3.2.2 施工巷道的具體順序

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

（2）掘進(jìn)過(guò)程中，主回撤通道向南每隔300 m施工1 個(gè)調(diào)車硐室。

3.2.3 探測(cè)頂、底煤

掘進(jìn)過(guò)程中每隔30 m 探測(cè)1 次頂厚度（探煤眼用白漆標(biāo)記，并在巷道行人側(cè)幫部距底板1.5 m位置用白漆寫明探煤眼深度、區(qū)隊(duì)技術(shù)員，建立探頂、底煤記錄臺(tái)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(jī)截割及支護(hù)頂錨，截腳與支護(hù)頂錨平行作業(yè)。采用滑動(dòng)機(jī)架使截割滾筒連同裝載運(yùn)輸機(jī)構(gòu)整體向前推進(jìn)割煤，同時(shí)錨桿鉆機(jī)與履帶主機(jī)架保持不動(dòng)，保證機(jī)身穩(wěn)定，錨桿鉆機(jī)鉆眼并安裝錨桿。割煤與支護(hù)均完成后，行走機(jī)構(gòu)帶著機(jī)體及錨桿機(jī)向前移動(dòng)，完成一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)。

（2）按照給定的巷道激光線調(diào)整掘錨一體機(jī)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(jìn)行拉底，拉底完成后，掘錨一體機(jī)向前行走1 m 支護(hù)上一排頂錨，進(jìn)入下一循環(huán)截割。當(dāng)煤層硬度較大時(shí)，一個(gè)循環(huán)可由多次截割而成。

（3）當(dāng)一個(gè)循環(huán)進(jìn)度（切槽，采垛）切期完畢，頂板支護(hù)完成后，再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，往復(fù)進(jìn)行。

3.4 裝載與運(yùn)輸

掘進(jìn)期間采用掘錨一體機(jī)裝載部自行裝煤。3-806 工作面輔助運(yùn)輸順槽掘進(jìn)時(shí)采用掘錨一體機(jī)一部運(yùn)輸機(jī)、錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)聯(lián)合運(yùn)煤方式出煤。

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

3-806 輔助運(yùn)輸順槽Ⅱ部帶式輸送機(jī)型號(hào)為DSJ100/100/160，帶寬1000 mm，帶速2.5 m/s，主電機(jī)160 kW，運(yùn)輸能力1000 t/h。

4 效果

橋式轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)載施工快速掘進(jìn)設(shè)備及工藝完成設(shè)計(jì)后，于2021 年7 月在3-806 工作面輔助運(yùn)輸順槽進(jìn)行了實(shí)踐生產(chǎn)。至2021 年9 月，快速掘進(jìn)設(shè)備及工藝整體運(yùn)行穩(wěn)定，掘進(jìn)效率理想，日平均進(jìn)尺達(dá)到85 m，最高單班進(jìn)尺達(dá)72 m。

長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組的應(yīng)用提高了掘進(jìn)效率，減少了巷道掘進(jìn)工作面順槽帶式輸送機(jī)延伸機(jī)尾的次數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組的成功應(yīng)用，為巷道掘進(jìn)工作提供了一種快速掘進(jìn)的工藝方案，本系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效節(jié)省人工、提高采掘效率。