綜合掘進機在巷道大角度轉(zhuǎn)向施工中的應(yīng)用

曾 平，聶軍平，黃 超，張林玉，邱云華

（四川芙蓉川南建設(shè)工程有限公司，四川宜賓 644000）

在煤礦開采過程中，因其井下地質(zhì)情況變化復(fù)雜，條件多變，這也使得在煤礦巷道掘進過程中會加大揭露斷層的幾率，同時為了滿足礦井巷道需要的施工設(shè)計條件，因此，在掘進施工作業(yè)中，煤礦井下巷道不可避免地采取調(diào)向施工方式，這也給巷道大角度轉(zhuǎn)向施工帶來較大的挑戰(zhàn)，很大程度上也影響了施工進度。綜掘施工工藝通過利用綜合掘進機來完成截割作業(yè)，但是綜合掘進機本身體積較大、工序在轉(zhuǎn)換過程中比較頻繁，帶來不小的安全隱患，同時再受到角度影響，需要采取有效的方法策略來對應(yīng)用施工效率加以調(diào)整。

1 綜合掘進機大角度轉(zhuǎn)向施工闡述

煤礦企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量、發(fā)展情況還有經(jīng)濟效益的獲得，在一定程度上是受到掘進工作技術(shù)、相關(guān)設(shè)施設(shè)備還有施工工藝水平所制約的，伴隨著當(dāng)前綜合機械化程度的不斷提升，煤炭生產(chǎn)發(fā)展和礦井建設(shè)發(fā)展已經(jīng)離不開綜合機械化掘進這項高效安全的技術(shù)的應(yīng)用和支撐。強化煤礦開采工作的高效建設(shè)、加大相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用推廣，從而促使礦井開拓、巷道設(shè)計還有模式管理上能夠發(fā)生深刻的轉(zhuǎn)變。

對于煤炭企業(yè)而言，綜合掘進機在巷道大角度轉(zhuǎn)向施工技術(shù)應(yīng)用一直是其重點關(guān)注的問題，其不僅是煤礦開采施工作業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)，而且對于煤礦開采作業(yè)效果與質(zhì)量也產(chǎn)生了重要的影響。傳統(tǒng)炮掘挖掘技術(shù)在具體的拐彎作業(yè)環(huán)節(jié)中，應(yīng)用的比較普遍，即主要是在采煤作業(yè)期間，在指定的位置放炮，然后進行炮掘位置的挖掘，直到綜合掘進機運行到相對應(yīng)的轉(zhuǎn)彎位置，通過分析和結(jié)合實際的作業(yè)環(huán)境情況，采用人力的方式做好加固施工工作。促使該項拐彎技術(shù)應(yīng)用能夠發(fā)揮出有效性，必須根據(jù)綜合掘進機運行前進的具體情況來進行切眼作業(yè)，一般情況下來說，每一次開展切眼作業(yè)必須在綜合掘進機往前運行5～10m之后進行，并且切眼的長度要能夠維持在5m上下。切眼作業(yè)結(jié)束之后，還應(yīng)該利用炮擊的手段繼續(xù)開展相關(guān)挖掘作業(yè)，直到綜合掘進機結(jié)束拐彎運行。此外，還需要按照相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)來進行計算，采用人工手段拆除各項設(shè)備。盡管這種方法比較容易理解，并且還能在一定程度上保障作業(yè)質(zhì)量，不過其也有一定的缺陷，那就是同樣會促使工作面開采作業(yè)的工作加大，同時還會造成危險系數(shù)的上升，人力成本的投入也會相應(yīng)增加，因此綜合掘進機在應(yīng)用過程中要和實際采煤作業(yè)情況進行有機結(jié)合，深入進行分析，保證綜合掘進機拐彎技術(shù)在應(yīng)用過程中的科學(xué)性和合理性，能夠在提升綜合掘進機拐彎效率的同時，使人工作業(yè)量得到有效的改善[1]。

例如以一相關(guān)工程實例作為分析，該工程施工作業(yè)的過程中，綜合掘進機應(yīng)用拐彎技術(shù)所在的明確位置：其一，需要和實際施工作業(yè)情況相結(jié)合進行分析，將綜合掘進機移動到事前已經(jīng)設(shè)定完畢的切眼位置，根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)情況進行穩(wěn)固、加固作業(yè)，同時該項作業(yè)也要按照規(guī)定要求，做好臨時支護工作，確保其間距必須相應(yīng)控制在1m×1m。同時，依據(jù)實施的具體計劃，利用四岔口的形式進行切眼切口的控制。需要多加關(guān)注的是，整個煤礦施工作業(yè)的流程都需要經(jīng)由中央控制室來進行。除此之外，還要對綜合掘進機的履帶適當(dāng)改造，通過與煤礦開采作業(yè)實際需求，進行深入分析，縮短20%尾部設(shè)備，進而再開展切眼改造施工。

應(yīng)用綜合掘進機實施大角度轉(zhuǎn)向施工技術(shù)的，應(yīng)該加大對數(shù)據(jù)精準性的控制，假設(shè)獲取的精準性不高，會很容易造成綜合掘進機在大角度施工作業(yè)中遭到負面影響，工作面作業(yè)危險程度也會相應(yīng)加大。因而，保證綜合掘進機能夠順利實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的大角度轉(zhuǎn)向施工作業(yè)，要對各項數(shù)據(jù)參數(shù)精準性進行核查，在實際現(xiàn)場作業(yè)過程中，要避免出現(xiàn)工程人員自行對數(shù)據(jù)進行估算與計算，需要應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件來分析處理。

2 綜合掘進機在巷道大角度轉(zhuǎn)向施工分析

2.1 30°~60°大角度轉(zhuǎn)向施工

當(dāng)掘進機在巷道大角度轉(zhuǎn)向施工的角度處在30°～60°時，綜合掘進機轉(zhuǎn)向施工的難度系數(shù)將會加大，針對這種情況，可以事先進行連續(xù)多次、大概在8°～11°的小角度轉(zhuǎn)向施工，當(dāng)綜合掘進機施工到最后的環(huán)節(jié)時，可轉(zhuǎn)向施工30°，利用此種方法，綜合掘進機能夠一次性實現(xiàn)轉(zhuǎn)向施工到位，不再需要去安裝另外的膠帶輸送機等相關(guān)設(shè)施設(shè)備。

并且在實際情況下，為了確保施工現(xiàn)場相關(guān)人員的安全，促使煤礦生產(chǎn)作業(yè)能夠更加的順利進行，可通過搭配使用大小規(guī)格尺寸不同的防跑偏輪、點柱防護和大角度拐彎H架等多種設(shè)備，在共同發(fā)揮作用的同時，使其能夠保證綜合掘進機在大角度轉(zhuǎn)向施工的正常且迅速地做好進行作業(yè)。從相關(guān)單位的實際應(yīng)用情況來看，在相關(guān)的材料巷當(dāng)中，利用該方法，連續(xù)5次應(yīng)用一部膠帶輸送機進行調(diào)向后，其在調(diào)向區(qū)域內(nèi)仍然能夠正常且安全運行。

選取“小尺寸防跑偏輪”，能夠?qū)ι蠁螌悠Ш拖聠螌悠Х謩e進行方向調(diào)整，選取“大尺寸防跑偏輪”也能夠?qū)ι想p層皮帶和下雙層皮帶同時進行調(diào)整，選取“大角度拐彎H架”調(diào)巷30°，能夠在大角度轉(zhuǎn)向施工作業(yè)過程中，將大角度拐彎H架安裝到相對應(yīng)的大角度轉(zhuǎn)向位置，以此用來替代常規(guī)型號的H架，以此來保證只一部膠帶輸送機能夠在多次連續(xù)調(diào)向后，依舊可以在調(diào)向區(qū)域內(nèi)安全正常地開展作業(yè)。采取“點柱防護”的手段，沿著H架和架管的外部，在調(diào)向區(qū)域進行打木點柱，其目的在于隔開皮帶調(diào)向區(qū)域與行人區(qū)域，保證施工相關(guān)人員的生命安全。通過采用多種方式的調(diào)整，能夠高效率地對調(diào)向區(qū)域皮帶的整體運行情況加以調(diào)整和糾正，保證皮帶能夠以一個更加合理科學(xué)的狀態(tài)來運行。并且此種方法不但能夠推動綜合掘進機調(diào)向施工更加順利，而且也在很大程度上解決了綜合掘進機在30°～60°時大角度轉(zhuǎn)向施工時可能出現(xiàn)造成生產(chǎn)進度停滯的影響因素，對于膠帶輸送機的成本投入也能夠有效降低。利用一部膠帶輸送機就能夠促使問題得到解決，減少了在后期安裝、回撤中的工作量，使得綜合掘進機的掘進單進水平大大提升[2]。

2.2 60°~90°大角度轉(zhuǎn)向施工

假設(shè)煤礦作業(yè)過程中，因受到地質(zhì)情況影響或者施工設(shè)計需要，第一種30°～60°大角度轉(zhuǎn)向施工方式已經(jīng)滿足不了現(xiàn)場條件，那么就需要依據(jù)60°～90°大角度轉(zhuǎn)向施工要求來進行，煤礦企業(yè)要從整體上對綜合掘進機的機型、尺寸還有實際現(xiàn)場施工的各個因素加以衡量，在確保符合各項施工條件的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理的設(shè)置大角度轉(zhuǎn)向施工工藝，以此來降低施工所需要的時間，并且也能在此過程中設(shè)計出符合60°～90°大角度轉(zhuǎn)向施工條件的施工方法：利用“一掐、二安、三掛、四接”的快速拐彎的施工工藝來進行。其中“一掐”：指的是采用縮短減小轉(zhuǎn)載機的長度方法，使得綜合掘進機的整體長度能夠相應(yīng)縮小，以此來實現(xiàn)縮短拐彎施工曲率半徑的整體成效?！岸病保壕唧w指的是只要安裝膠帶輸送機機頭以及一節(jié)機尾，就能夠與上一步皮帶迅速產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)快速運輸?shù)哪繕??！叭龗臁保壕唧w指的是，因為缺少轉(zhuǎn)載機專用的跑道，所以需要利用轉(zhuǎn)載機特有的吊掛設(shè)備，即“單軌吊”，吊掛轉(zhuǎn)載機，這樣就能達到轉(zhuǎn)載機、綜合掘進機兩臺設(shè)備自由進行作業(yè)的目的。“四接”：主要指的是，依據(jù)巷道逐步延伸，采取儲藏段、滑靴段及轉(zhuǎn)載機的長度的方法。在最后環(huán)節(jié)中，當(dāng)其形成的距離能夠符合綜合掘進機還有轉(zhuǎn)載機整體長度后，就可以恢復(fù)綜合掘進機的二運、恢復(fù)滑靴長度，最后促使膠帶輸送機的各個部件得到及時的安裝完善，能夠確保生產(chǎn)環(huán)節(jié)順利進行[3]。

3 綜合掘進機巷道大角度轉(zhuǎn)向施工應(yīng)用

3.1 確定綜合掘進機各項參數(shù)

綜合掘進機由于其自身的大尺寸，造成其在掘進過程中所形成巷道斷面也比較大，因此，綜合掘進機更多應(yīng)用于綜采工作面。某型號綜合掘進機，其具體尺寸參數(shù)為9530mm×2600mm×1550mm，假設(shè)在進行彎道處支護設(shè)計時采取該參數(shù)，會因為其機身過長，需要延長轉(zhuǎn)彎半徑，這樣會出現(xiàn)支護斷面加大、支護難度系數(shù)加大等問題。因此，必須適當(dāng)調(diào)整機身長度，縮短轉(zhuǎn)彎半徑，依據(jù)實際測量得到，鏟板收縮到最短長度，距離一運溜子機頭處的最小尺寸為7000mm；寬度2600mm，與綜合掘進機最寬部分相一致；機身高度1550mm，寬、高數(shù)值則不會對轉(zhuǎn)向產(chǎn)生影響。

3.2 確定轉(zhuǎn)彎方法

在進行巷道掘進的初始階段，其布置方式全為機軌合一。同時確保其符合運輸設(shè)備設(shè)施的鋪設(shè)要求，必須在轉(zhuǎn)向作業(yè)過程中，確保彎道外側(cè)呈現(xiàn)直角搭接的狀態(tài)，但是這也使得支護難度系數(shù)大大提升。基于此，通過在實際施工現(xiàn)場進行摸索探究，并且與以往實際施工作業(yè)經(jīng)驗相結(jié)合，最終在綜合掘進機轉(zhuǎn)彎過程中分別采取轉(zhuǎn)彎半徑一次性推進轉(zhuǎn)向設(shè)計（圖1）和模型模擬法轉(zhuǎn)彎設(shè)計（圖2）。

圖1 轉(zhuǎn)彎半徑一次性推進轉(zhuǎn)向設(shè)計

圖2 模型模擬法轉(zhuǎn)彎設(shè)計

3.3 彎道支護

實際煤礦作業(yè)中，大部分采掘項目在下水平進行布置，下水平地質(zhì)條件變化大，同時結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。工作面遭遇斷層的概率也高，其掘進巷道的頂部、底板軟且破碎不成形。所以，應(yīng)用錨索、錨桿進行支護的可能性比較低，需要選取鋼材加以支護。在具體的大角度轉(zhuǎn)向施工過程中，需要應(yīng)用設(shè)置雙工字鋼支護，其支護的方法要求有明確的規(guī)定：第一，需要按照模型模擬法獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)不同的加工要求采用不同尺寸的工字鋼。第二，在施工過程中，需要依據(jù)施工圖紙要求進行，對中、腰線進行控制，及時采取支護方法，臨時支護需要應(yīng)用到2.8mπ型鋼搭配1.5m半圓木進行。第三，轉(zhuǎn)向位置所架設(shè)的支架為“扇形”。

3.4 現(xiàn)場作業(yè)要點說明

（1）按照巷道布置手段的區(qū)別，彎道在施工過程中有左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎之分，在左轉(zhuǎn)彎在施工時，因為綜合掘進機操作臺處于該掘進機的左邊，司機能夠一眼看到左轉(zhuǎn)彎處的具體情況，但是右轉(zhuǎn)彎時處在視野盲區(qū)，只能通過輔助人員來指導(dǎo)說明，這需要司機在作業(yè)過程中對截割點有所明確。防止出現(xiàn)超割、少割或割到支架的情況。

（2）在擺機的過程中，需要依照綜合掘進機的前行、后退以及截割臂與履帶等相互配合來對作業(yè)方向?qū)崟r調(diào)整，這對司機的技術(shù)經(jīng)驗有著嚴格的要求，如果司機操作不熟練，容易導(dǎo)致擺機不連貫。

（3）彎道掘進作業(yè)時，需要保持巷道底板平整，但是因為空間還有綜合掘進機本身的局限性，需要將綜合掘進機掘二運設(shè)備進行拆除，出渣利用耙礦配搭配導(dǎo)向滑輪進行。

（4）綜合掘進機在右轉(zhuǎn)彎處擺機時，輔助人員要指令明確，指揮要得當(dāng)同時安排觀察人員，向指揮人員做好情況匯報，再經(jīng)過指揮人員指揮司機完成擺機操作。

4 結(jié)束語

在巷道掘進過程中，很多時候都會遭遇與巷道拐彎開口相關(guān)的問題。因此，針對巷道拐彎角度較大情況，如何從根本上強化施工作業(yè)質(zhì)量，提高綜合掘進機械化效率，是現(xiàn)階段煤礦行業(yè)現(xiàn)場施工面臨的一項挑戰(zhàn)。