岩巷综掘后配套装载线研究与应用
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【摘 要】岩巷掘进速度一直是制约矿井开采主要的技术问题，煤矿深部大断面岩石巷道机械化快速掘进技术的研究，解决了深部巷道快速掘进和支护一些关键技术难题，实现了深部巷道安全优质高效掘进，实施以岩巷掘进机及后配套装载线的研究应用，合理科学的施工技术方案的实施，使巷道施工单进、工效提高到一个新水平，巷道掘进速度比炮掘提高了100%以上，解决了矿井生产接续脱节的现实问题。
【关键词】深部；岩石巷道；掘进机械化；后配套装载线；快速掘进
1 前言
旗山煤矿首次引进了大功率的LH1500岩巷掘进机，经初步使用，效果一般。前期只是使用轨道跟窝进行排矸，二运皮带下只能容纳3个车皮，来回倒运车皮需要较多时间，在此情况下排矸速度较慢，制约了掘进进尺水平发挥。如何进一步提高岩巷掘进机的工效，关键取决于后配套装载线的安全衔接、保证一定量储矸以及顺畅出矸。这一新的课题摆在我们面前，亟待解决。
针对徐州矿区地质条件较复杂的现状，开展掘进机械化工艺、设备配套等技术研究，研发快速掘进及装载线新工艺，提高掘进效率及掘进质量。通过引进大功率的岩巷掘进机，研究、改进岩掘机后配套装置，促进掘进机的工效发挥。优化劳动组织，改进生产工艺，实现了大断面岩石巷道的优质快速掘进。
2 岩石巷道综掘后配套装载线研究内容
2.1 综掘后配套装载线问题分析
针对综掘机在掘进过程中装载线极易出现瓶颈问题，极大的影响了综掘机的效能发挥，经分析有如下问题：
（1）在安装掘进机前需要采取炮掘各施工40m，巷道掘进出矸方式使用P-60B耙装机及矿车、电瓶车等进行，待具备条件后再在该拐弯巷道内安装掘进机，然后采用掘进机掘进。
（2）采用创新思路对岩掘机的后配套装置进行整合，利用先进的理念，深入研究岩巷掘进施工工艺，保证岩掘机的工效正常发挥。重点攻克岩掘机与二运连接、二运与皮带连接、皮带与梭车连接等难题。
（3）利用当今岩巷掘进机的最先进技术，结合岩巷掘进的特点，设计前期掘进系统装置，为下一步进入正常生产奠定基础。
（4）利用梭车及胶带运输作为岩巷掘进机的后配套主体设计，对该设计进行充分论证。
（5）研究设计后配套相关辅助装置设计，保证符合现场条件。
（6）在井下现场进行安装、调试，加强工艺分析。
（7）根据井下工业性试验测定的数据来改进、完善和实现技术研究目的。
2.2 综掘后配套装载线方案
该综掘机后配套装载线由一台综掘机、一部二运皮带、一部800型胶带运输机及三部梭式矿车等组成。综掘机后配套装载线方案，如图1所示。
图1 综掘机后配套装载线方案三示意图
2.3 岩石巷道快速掘进技术与工艺
掘进工序按其性质可分为主要工序和辅助工序，如何合理安排各工序施工组织是影响巷道掘进速度的主要因素。分析已有掘进配套装备、支护、施工技术和施工工艺中存在的问题，找到制约性、根本性的因素，并利用已有的理论知识和研究成果进行可行性分析，进一步改进施工工艺。多数辅助工序占用时间较短，并具有相对的独立性，安排施工时，应尽可能使辅助工序和主要工序平行交叉作业，以提高掘进效率和技术经济指标。
通过对现场进行施工工艺写实发现顶帮支护需要时间较长。采取相应措施：保持迎头支护不少于3台锚杆机、退后2台风锤同时使用，补充相应施工措施；坚决保证正规循环作业，上下平台同时推进。刷帮滞后迎头不超过6排。通过科学合理的施工组织管理，研究解决与综掘后配套的施工组织和工艺技术，优化劳动组织和施工工序，实现大断面岩石巷道的快速高效掘进，获得最佳单进和最优经济指标。
3 工效对比分析
在旗山煤矿-850m东二轨道大巷分别以岩巷炮掘、综掘、综掘（后配套装载线）不同的掘进施工方法施工，组织专门人员对现场的实际进尺、出勤情况及其他辅助工作进行写实，并对该掘进工作面工效进行统计、分析对比。
月度综掘进尺比炮掘进尺增加34.2m，进尺提高率63%，出勤数增加141人，整体工效增加0.0236m/工，提高率为43.3%。
月度综掘（后配套装载线）进尺比综掘进尺增加19.1m，进尺提高率21.6%，出勤数减少136人，整体工效增加0.029m/工，提高率为37.2%。
月度综掘（后配套装载线）进尺比炮掘进尺增加53.3m，进尺提高率98.2%，出勤数增加5人，整体工效增加0.0526m/工，提高率为96.7%。
通过以上分析，月度综掘（后配套装载线）进尺比综掘进尺提高率121.6%，比炮掘进尺提高率198.2%，进尺达到将近2倍炮掘的水平。
月度综掘（后配套装载线）工效比综掘工效提高到137.2%，比炮掘工效提高到196.7%。
根据以上分析，综掘（后配套装载线）工效达到了将近2倍炮掘的工效水平。
4 应用效果
该综掘机后配套装载线系统通过4个多月的试用及不断完善，使用效果较好。该系统具有连续卸载速度快，大容积贮量大，卸车效率高方便，矿石料渣不结底，不污积巷道，矿石块度不限制，使用灵活方便，设备可靠性极高等优点。
（1）通过研究分析岩巷掘进通常采取炮掘的现状及存在的问题，确定岩巷掘进机的生产系统制约因素，研制一种岩掘机后路出矸、运输系统一体化装置，解决掘进机工作时，后路排矸瓶颈问题；当出现系统原因时，能储存矸石，保证掘进机能够在一定时间内正常掘进。
（2）该综掘机后配套装载线系统保证了综掘机在掘进施工过程中的人员安全，规避了使用电瓶车倒运车辆对人员造成潜在的安全威胁。具有了本质安全型设备、机械的功能，提高了安全可靠程度。同时，也减少了掘进时设置清理的人数，降低了工人的劳动强度。
（3）该综掘机机型为全国第一家使用英国生产的多斯科LH1500掘进机，具有功率大、截割岩石快速、爬坡能力强及操作方便、安全可靠、结构合理等特点。它的应用能消灭矿井生产过程中安全隐患，提高掘进机的使用效率，提高岩巷掘进的单进水平，对矿井开拓的锚喷支护巷道安全和发展有着极其重大的意义，实现本质安全，降低生产成本，缓解矿井大接续紧张局面，从而产生较好的社会、经济效应，并具有广阔的推广应用前景。
5 效益分析
5.1 安全效益
综掘机后配套装载线的推广使用，大大提高了综掘机掘进的安全可靠性，从根本上杜绝了综掘机生产事故及倒运车皮伤人的问题，保证了巷道掘进施工安全。
（1）该项目实施可以很好地提高装载能力，方便迅速管理与控制，操作安全、迅速；完全替代、升级原有人工倒运车皮，确保综掘机及后配套更可靠、安全使用。
（2）从根本上扭转综掘机生产事故及人身事故频发的现状，促进了安全效益的提高。
（3）引进了德国先进的除尘技术，从系统方面着手，提出了“三高、两隔离、一监控”的思路，极大的降低了岩巷掘进的粉尘量，确保了工人的职业健康。
5.2 经济效益
该综掘机后配套装载线在旗山煤矿-850m东二轨道大巷现场使用，取得的安全效益极其显著，同时提高了综掘机使用的技术经济效益，减少了清理人员的人数，提高了单进水平，月度综掘（后配套装载线）工效比综掘工效提高了37.2%，比炮掘工效提高了96.7%，经济效益较为突出。该系统如通过皮带系统直接进入矿井矸石仓，将发挥更大的优势，岩巷进尺水平在此基础上将会大大提高。
（1）减少了清理人员及倒运车工的人工工资
在采用炮掘时，每班必须按排4人于后路进行清理及倒运车，而使用该综掘机后配套装载线后，不需要专门安排人员进行清理，使用该综掘机后配套装载线掘进巷道1080m，进尺5m/天，按此计算需要掘进216天，节约工人工资3班/天×2工/班×216天×200元/工=25.9万元。
（2）增加了生产时间，提高了掘进进尺
使用该综掘机后配套装载线后，掘进进尺明显比以前提高。在相同巷道条件下，原先每月掘进进尺在60m左右，现在每月掘进进尺在120m左右。据此进行计算，每天能增加进尺2m，216天则能增加进尺432m，按每米进尺需支付工人工资2106元/m 计算，则合计节约：432m×2106元/m =91万元。
投入设备费用：后配套装置折旧费用共计13.6万元。
合计节约费用： 91万元+25.9万元-13.6万元=103.3万元。
上述计算表明，综掘机后配套装载线项目仅在旗山矿-850m东二轨道大巷现场应用，创造经济效益为103.3万元。
6 结语
（1）该课题通过研究分析岩巷掘进通常采取炮掘的现状及存在的问题，确定岩巷掘进机的生产系统制约因素，研制一种岩掘机后路出矸、运输系统一体化装置，解决掘进机工作时，后路排矸瓶颈问题；当出现系统原因时，能储存矸石，保证掘进机能够在一定时间内正常掘进；根据后配套原则，对后配套的设备进行了分析、选型，设计了具有安全稳定、经济可靠的岩巷综合掘进后配套装载线，为巷道掘进特别是煤矿巷道掘进提供了借鉴，积累了较为宝贵的经验。
（2）该综掘机后配套装载线系统保证了综掘机在掘进施工过程中的人员安全，规避了使用电瓶车倒运车辆对人员造成潜在的安全威胁。该设备、机械具有了本质安全作用，提高了施工安全可靠程度。同时，也减少了掘进时设置清理的人数，降低了工人的劳动强度，经济效益明显。
（3）研究了梭式矿车与轨道、胶带运输机与梭式矿车、综掘机与胶带运输机的卸载问题，较好的解决了这些运输设备之间的连接问题，加工不同的、合适的导矸槽进行卸载，既保证了矸石正常装车外运，极大地减轻了人工清理量、保证了文明生产达标；又解决了电瓶车，喷浆、支护材料等车的安全顺畅通过梭式矿车车头位置。
（4）该系统操作较为方便、快捷，对操作系统进行整合、连锁，只需2人就可对该系统进行操纵，节省了人力，且该系统受排矸系统影响较小。
（5）优化了岩巷综掘施工工艺，创新、简化、优化各施工工序，提高了工效；自使用该系统后岩巷综掘水平明显提高，平均日进尺达5m/日多，极大地缓解了矿井采掘接续紧张问题，保证了矿井持续、稳定、安全发展。该系统如通过皮带系统直接进入矿井矸石仓，将发挥更大的优势，岩巷进尺水平在此基础上将会大大提高。
参考文献：
[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版，1999.
[2]张标，张永强.提高巷道掘进速度的有效途径[J].煤，2008（12）.
[3]安福龙，姚玉红.影响巷道掘进的原因及防范措施[J].科技情报开发与经济，2005（11）.
作者简介：
宋坤（1984―），男，江苏徐州人，2008年毕业于中国矿业大学，助理工程师。