大倾角综掘进工艺研究与应用
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[摘 要]采用增设改进掘进机外部牵引助力装置对大倾角巷道掘进工艺进行改革，增加了掘进机对复杂地质条件的适应能力，加快了巷道掘进速度，成功的解决了使用掘进机大倾角掘进的难题，为综合机械化矿山的发展起到重大作用，不但对安全生产有了重要保证，而且减轻了工人的劳动强度，体现出以人为本的企业理念。
[关键词]大倾角 综掘工艺
中图分类号：TD4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0378-01
众所周知，现代化矿井综合机械化已经发展到一个很高的程度，巷道基本采用掘进机进行机械化掘进，但在一些地质条件较复杂，煤层倾角较大的巷道掘进时却仍然需要采用传统的炮掘工艺。随着煤矿机械化水平的不断提高，传统的施工工艺已不能满足新的需要。施工设计和劳动组织同机械化水平不相适应的矛盾日渐突出，尤其是大倾角工作面的准备，随着放顶煤技术的推广普及显得更加不相适应。大倾角工作面，煤层倾角大，爆破成型差，自身稳定性和强度较弱，为此要想提高大倾角工作面的单进水平，就必须针对大倾角煤层自身的赋存条件，从采区布置、断面选择、支护设计、施工工艺和掘进机械上做到科学合理，遵循客观规律，有的放矢，才能真正达到快速掘进的目标。
潞新一矿在使用综掘机施工专用回风大巷大倾角巷道时，通过改造掘进机外部牵引液压系统，优化施工工艺，采取行之有效的措施，打破常规，突破了掘进机施工巷道坡度的极限，为掘进机施工大倾角巷道积累了宝贵经验。
潞新一矿掘进队在施工专用回风大巷时，由于地质条件及设计要求的需要，专用回风大巷需要在5242下顺槽上方通过后立即以30°大倾角掘进，若采用炮掘施工必然存在极大的安全隐患，施工极其困难，面对这种情况，可否继续采用掘进机掘进。
潞新一矿矿领导对此事非常重视，立即召开技术会议进行方案比较，综合考虑安全因素，提出对很可能出现的安全隐患必须杜绝，而成功的经验可以由我们创造，最总确定要进行大倾角综掘。
之所以至今为止全国还未听到过使用掘进机大倾角下山掘进的成功范例，主要原因就是解决不了掘进机在大倾角下山掘进时的自滑问题，如果我矿使用掘进机进行大倾角下山掘进，首先就要解决这个问题。掘进机自身的履带、铲板、支撑等装置无法使掘进机在大倾角的条件下进退自如，那么就考虑施加给掘进机一个外力，来拉拽住掘进机，使其按我们的意图进行前进或后退工作，那么掘进机就可以行动自如的进行大倾角掘进了。
如何给掘进机施加外力、牵引装置如何固定的难题又摆在技术人员的面前。为此技术人员考虑过使用绞车，可一般的小绞车牵引不住掘进机，大绞车占用空间较大，对生产肯定会造成影响，所以方案很快就被了。怎样才能既不影响生产，又能达到牵引掘进机的目的，通过多方验算推理，使用单体液压支柱固定底座，连接辅助液压缸、牵引链来拉拽掘进机的牵引装置雏形就形成了。通过对辅助缸及牵引链的能力进行查证、计算，得出此牵引装置最薄弱环节的φ34×126圆环牵引链的最小破断载荷为1450KN，完全满足牵引掘进机的要求。
牵引掘进机装置加工好后，在各种安全措施到位的情况下，进入试验阶段。该装置底座使用单体液压支柱四压四戗进行固定，前部串联牵引2个辅助液压缸，辅助液压缸前方连接φ34×126圆环牵引链，牵引链前方连接掘进机。由于每个辅助液压缸的行程有1.5米，则每次牵引掘进机的行程为2×1.5=3米，完全满足施工要求，不用每次移动底座，根据施工需要可缩放牵引链，可满足同一坡度时的任意掘进长度。牵引装置使用前，掘进机铲板、截割头落地，后支撑打起，静止状态固定在坡道上，牵引装置与掘进机连接好后，使用乳化液泵站提供的压力，使得辅助液压缸收缩，牵引链绷紧，掘进机受力，此时，将掘进机截割头、铲板、后支撑打起，正常掘进，掘进机司机与辅助牵引缸操作人员相互配合，掘进机进退自如，试验非常成功，可放心投入使用。参与试验人员惊叹于此装置的牵引能力，给其取名为“霸王座”，取楚霸王力拔山兮气盖世之意，名副其实。
“霸王座”的试验结果成功的解决了使用掘进机大倾角掘进的难题，使得掘进工艺产生巨大改革，为综合机械化矿山的发展起到重大作用，不但对安全生产有了重要保证，而且减轻了工人的劳动强度，体现出以人为本的企业理念。
潞新一矿专用回风大巷在大倾角的条件下快速掘进有效缓解了我矿接续困难的不利局面。此段大倾角巷道工程量226米，采用掘进机施工，仅用了25天就掘进到位，并且成功掘进轨回一横川与轨道下山贯通，形成完整的通风系统，为5242综放工作面的安装提供了保证，使用掘进机施工平均每天进尺9.6米，并创出日进尺15.2米的大倾角巷道施工进尺记录，相比炮掘施工提前工期29天，有力地保证了生产接续。由于矿井通风系统改造，轨道下山及皮带下山均改为进风巷道，5242采面形成后急需回风巷道方可投入使用，由于专用回风大巷的快速掘进，使得5242采面提前29天交付，如每天产量按5000吨计算，29天可采出原煤15万吨，就按每吨煤200元计算，取得经济效益3000万元。
综掘机的使用代表着煤矿掘进机械化程度的提高，是提高巷道单进效率的有利保证。但是综掘机受地质条件变化影响较大，特别是巷道坡度的变化。一矿随着开采深度的增大，煤层倾角逐渐变大，掘进难度也相应加大，难度可想而知。若要保证整个矿井的生产接续不受影响，掘进速度是关键。只有掘进队的施工速度加快，才能保证彻底解决潞新一矿生产接续困难的问题。此次在580回风下山大倾角巷道施工，通过改造增加掘进机外部牵引液压系统，在掘进机行走、割煤时起到了助力作用，提高了掘进机在大倾角割煤时的稳定性，填补了国内综掘机施工大倾角巷道的空白，在国内处于领先水平。
采用增设改进掘进机外部牵引助力装置对大倾角巷道掘进工艺进行改革，加快了巷道掘进速度，增加了掘进机对复杂地质条件的适应能力，为潞新一矿解决生产接续难题提供了有力保障，也为潞新一矿的后续发展提供了动力，为潞新一矿的继续向上发展增加了信心。掘进机大倾角掘进的工艺改革成果填补了我国使用综掘机大倾角巷道快速掘进的空白，开创掘进新纪元，使潞新一矿从中受益匪浅，而且潞新一矿可以将回风下山大倾角快速掘进的成功经验和技术推广到全国面临类似问题的矿井，前景非常广阔。
作者简介
于景林，男，汉族，1992年毕业于新疆工业高等专科学校采矿工程专业，工程师。