快速掘进系统在孔庄煤矿-1015轨道大巷的应用

郝敬伦

摘 要： 本文介绍了传统的掘进施工方法和支护方式，阐述了快速掘进系统的施工工艺及其液压掘进钻车和履带式挖掘装载机机构性能简介，以及快速掘进系统的工作原理和工序，同时还介绍了使用快速掘进系统期间的安全注意事项。通过传统掘进方法和快速掘进系统在孔庄煤矿-1015轨道大巷使用前后的对比，论述了快速掘进系统的优点并建议在我矿推广。

关键词： 快速掘进;机械化;噪音;速度;效率

随着矿井不断发展，开拓、重点等掘进工程也逐步向深水平延伸，深部地压对巷道的破坏也越来越明显，巷道压力越来越大、支护强度要求越来越高，岩巷掘进效率一直徘徊不前，如何在压力大、深水平提升掘进进尺一直是我们研究的课题。目前我矿区锚喷巷道在施工工艺上仍采用人工打眼爆破，爆破后利用耙装机出矸，然后迎头进行巷道支护，再将黄沙、水泥通过人工拌料，直接上到喷浆机上进行喷浆成巷，由于这种施工方式费时费工，职工劳动强度大，直接影响施工效率和施工质量。为了扭转这种被动局面，经过调研我矿引进一套快速掘进系统，在掘进二队施工的-1015轨道大巷使用。

1 传统的施工方法及支护方式

传统的施工方法及支护方式：采用人工打眼、人工装药、爆破方法出矸，执行光面爆破;用耙装机装岩，电瓶车与矿车联合运输。“锚杆+网+梁+锚索”联合支护形式，采用初喷工艺。

断面图（单位：mm）：

说明：

（1）巷道按2.68 m画线，正中线施工。

（2）巷道坡度：按+3‰施工。

（3）巷道断面：掘进断面22.4㎡，净断面19.83㎡。巷道宽：毛宽5.36m，净宽5.2m;毛高4.53m，净高4.2m（其中拱高2.6m，墙高1.6m）;水沟布置在巷道左侧，水沟：净宽×净深=400mm×450mm，铺底厚度100mm，壁厚100mm，水沟上沿至腰线高度1100mm，巷道中心线至水沟内侧1600mm。

（4）支护方式：采用锚网（索）喷+圆钢钢带梁联合支护，锚杆采用MSGLW-500/22*2400，每排15根，锚杆压圆钢钢带梁，中间锚杆打在巷道正中，其余锚杆往两边分散布置，间排距：800mm×800mm，偏差-100～100mm。锚索规格SKP18/1*7/ 8200/1500/1720/5，打在两排锚杆之间，锚索间排距1600mm×1600mm，偏差-100～100mm，每排3根。

（5）轨道施工中铺双轨，巷道中心线左偏750mm、右偏850mm为轨道中心线，轨型为30kg/m钢轨，轨枕为水泥轨枕，轨面至腰线1000mm。道板必须垫实、捣实，严禁悬空。

2 快速掘进系统的施工方法及支护方式

快速掘进系統的施工方法及支护方式：即采用CMJ2-17型液压掘进钻车打眼，人工装药爆破方法破岩，采用ZWY-150/55L履带式挖掘装载机迎头装岩，采用150型胶带输送机将矸石卸载至-1015轨道矸石仓，再用耙装机装岩，蓄电池机车与矿车联合运输。支护采用“锚杆+点焊网+圆钢钢带梁+锚索+喷浆”联合支护形式，采用初喷工艺。

快速掘进系统设备布置图：

3 CMJ2-17 煤矿用液压掘进钻车的机构性能简介

（1）液压钻车主要是由①左履带总成、②右履带总成、③底盘、④左钻臂、⑤右钻臂、⑥左推进、⑦右推进、⑧钎具、⑨动力系统、⑩电气系统、B11随机工具、B12液压系统组成。

（2）液压钻车的工作原理是由动力供应系统即电源（包括高压电缆、变压器、低压电缆和电气开关箱）把动力源接入钻车的动力模块，由动力模块通过两联泵把电能转化成液压能，钻车的行走由液压马达、减速机驱动履带。钻车凿岩时由液压系统驱动两侧的支腿稳车，然后使两臂动作选择孔位，通过补偿装置使推进器定位，然后操纵凿岩钻孔系统，使液压凿岩机凿岩作业，供水系统冲洗炮孔。

（3）CMJ2-17 煤矿用液压掘进钻车优点：

①外形尺寸小、结构紧凑、功能多。

②双臂凿岩动作灵活，钻臂能够在一定范围内灵活摆动凿岩，定位可靠准确。

③效率高、速度快：经现场试验对比，在-1015轨道大巷内岩性同样的条件下，钻车能够快速定位，并且钻车凿深孔比风锤气动打眼凿孔的速度能够提高二倍到三倍。

④凿岩成本降低：由于钻车采用的压力是液压的，而且液压的压力明显比原先气动压力要高10倍左右，在同等条件下，钻车受力均匀，冲击小，成本能够降低25%～30%。

⑤改善了现场的工作环境，噪声明显降低：因为液压凿岩施工时，没有废气需要对外排出，不会对环境造成污染，又因是液压施工，施工现场噪声很小，现场的工作环境明显得到提高。

⑥施工质量明显提高：钻车能够快速准确的定位需要施工的孔的位置和孔的深度，提高迎头爆破落矸效果，所以施工的工程质量能够得到明显提高。

⑦由于司机操作位置远离迎头，处于支护下工作，减少安全隐患，有利于安全生产。

4 履带式挖掘装载机机构性能简介

（1）主要由工作机构、司机室、液压系统、电气系统、机架、行走机构、卷筒机构、运输机构组成。工作机构主要由回转油缸、大臂、大臂油缸、小臂、小臂油缸、铲斗、铲斗油缸和链架等部件组成。运输机构主要由运输槽、抬高油缸、主传动部分、刮板链、主动链轮、从动链轮和液压马达等部件组成。司机室主要是钢板焊接而成，所有的操作手柄、开关按钮、脚踏板都在司机室里面。行走机构主要由左右行走架、引导轮、液压驱动装置、驱动链轮、支重轮、涨紧装置、履带装置组成。机架的主要作用是连接器件的各大部件，并提供司机室和各液压操纵元件的安装空间。

（2）履带式挖掘装载机工作原理是由动力供应系统电源驱动三联泵把电能转化为液压能，通过手柄将油压打开行走马达驱动履带动作行走，然后靠履带往前的推进，通过铲斗铲取矸石将矸石扒进自身的刮板输送机，刮板输送机运转将矸石传输到尾部，矸石落入到皮带机尾皮带上。

（3）履带式挖掘装载机优点：

①结构紧凑简单、操作简便，可以对迎头进行全面扒矸，不需要人工清理迎头矸石，没有死角，减轻了现场施工人员的劳动强度，工作效率得到明显提高。

②装载机是通过液压动力控制先导阀，操作简单方便省力，工作平稳。

③液压系统采用了风冷，驾驶环境干净，安全。

④该机还可以对爆破部分较大岩石使用破碎锤进行破碎。

5 矸石的外运装车

通过挖掘装载机自身的刮板输送机将矸石从输送机的尾部卸载到皮带机尾的皮带上，通过皮带运转将矸石外运至皮带机头的矸石仓，然后通过矸石仓前方的耙装机将矸石倒入到车皮中，然后用电瓶车将车皮矸石拉至井口形成外运。

6 快速掘进作业线优点

（1）使用液压掘进钻车打眼，速度明显增快，迎头打炮眼时间缩短至50～70分钟，节约了工作时间。

（2）使用挖掘装载机装矸，装一炮矸石，用时只需1小时左右，工作时间缩短，工作效率明显得到提高。

（3）液压控制远距离操作，迎头人员减少，更安全可靠，提供安全保障。

（4）迎頭矸石先运至矸石仓，然后可以单独出矸，与迎头可以平行作业，人员能够得到合理利用。

（5）改善现场工作环境，噪声低。

（6）机械化提高，施工人员的劳动强度减小，能够提高工作效率，工作质量有所提高。

7 使用安全注意事项

（1）操作工和维修工，必须经过专门培训，并需要考核合格后才能进行上岗工作。

（2）开车前检查各机器的油位部分正不正常，是否有泄露，开机前需要发出警示信号。

（3）开车前检查各固定部位是否紧固，各运转部位有无卡碰、杂物等。

（4）开车前检查操作手柄是否处于“0”位，手柄是否零活可靠。

（5）打开供水开关，检查供水、泵水是否正常、钎杆、钎头供水是否畅通。

（6）检修时，应及时断开电源开关、供水开关，各操作手柄应打到“0”位，各运动部件应恢复到停机状态。

（7）各部件是否清洁正常，送电后，察看前后车灯是否有电，正常照明。

（8）钻机回转转矩较大，凿岩机运转时，工作人员需要操作规范得当。

（9）钻机在操作动作前，应将支撑腿撑起，稳定的情况下操作，以免造成设备翻车的风险。

（10）钻臂的转动臂左右旋转大于180°，防止绞坏胶管和接头。

（11）钻孔过程中，以防凿岩推进力不当，使钻杆在弯曲状态下工作，钻杆突然断裂或更换钻杆操作不当造成钻杆从钻孔中脱出而砸伤操作人员。

（12）停机时，钻臂机构需要收拢到规定状态，防止钻臂伤人风险。

（13）停车后，将供水阀门关闭，并把钻车后退至安全地带，避免钻机、装载机停在空顶或顶板破碎处，以防顶板掉落煤、矸砸伤司机、检修人员、设备的风险。

（14）钻车行走时，电缆需要专人负责拖拉，避免压坏电缆，造成事故。

（15）检查行走履带的松紧度是否适中，要确保履带行走零活自如不卡顿。

（16）施工结束停车时，关闭进液阀门，以防各液压驱动机构自动开启。

（17）停机时，关闭机器的电器开关，关闭设备供电电源。

（18）清理钻车、装载机、皮带、耙装机、电瓶车各工作部位文明卫生，保持各部位干净、整洁。

（19）按润滑要求和保养要求进行维护、加油和保养，确保机械的完好和正常运转。

8 结论

引进该快速掘进系统在孔庄煤矿-1015轨道大巷进行使用以来，由于前期职工操作不熟练，同时因整个工序的变化，造成前期两个月掘进进尺只能与原始的人工打眼爆破工艺相持平。随着职工对液压掘进钻车和履带式挖掘装载机的操作越来越熟练，同时对整个工序的掌握，人员的合理组织，到了第三个月，-1015轨道大巷的单进水平有了稳步提高。快速掘进系统的投入使用，改善了现场的环境，降低了职工的劳动强度，同时也提高了工作效率，为职工的身体健康提供了有效的保障，同时也为孔庄煤矿的岩巷深水平机械化掘进提供了一定的施工经验和依据，使机械化程度有了进一步提高，建议进行推广使用。