耙装机在掘进机大倾角掘进中的应用

李 勇 李 冬 康兰东

（1.济宁能源发展集团有限公司，山东 济宁 272000；2.汶上义桥煤矿有限责任公司，山东 汶上 272500）

掘进机普遍用于煤矿井巷掘进工程中，地质条件简单，巷道倾角较小时能充分发挥掘进机的高效和灵活性能。受限于掘进机的爬坡能力，一旦巷道倾角骤然变大或出现断层需要抬坡施工时，掘进机容易出现履带打滑、机身失稳等现象，对安全生产带来极大的挑战。汶上义桥煤矿有限责任公司通过生产实践，优化总结出一套掘进机大坡度施工工艺，极大地提高了掘进工效。

1 概况

汶上义桥煤矿有限责任公司3305 工作面胶带顺槽沿煤层底板托顶煤掘进，煤层倾角15～22°，平均18°。3 煤层顶板为上部灰绿色、下部浅绿色的中、细砂岩，硬度系数40～60 MPa；底板为浅灰色细砂岩，黑色泥岩，硬度系数20～40 MPa。

1.1 巷道情况

3305 工作面胶带顺槽掘进至导线点X20 前30 m时，揭露隐伏错上断层FJ-3305-15，落差9.5 m，巷道倾角16～18 °。为尽快施工至断层下盘煤层，减少破矸量，降低对煤流系统的影响，需按23～25°施工。断层平面示意图如图1 所示。

图1 断层平面示意图

1.2 设备配置

采用三一重工EBZ-160 型掘进机破煤矸，破碎的煤矸通过双边链刮板式第一运输机和桥式皮带转载第二运输机，并经3305 工作面胶带顺槽安装的DSJ100/63/2×75 带式输送机外运。

1.3 生产状况

由于掘进机爬坡能力仅有18°，在大坡度掘进过程中掘进机经常性的“趴窝”，虽采取垫木垛料结实底板、打锚索助力、安装回柱绞车牵引，但掘进机履带打滑、失稳现象极为明显，日进尺不足3 m，且工人需反复扛运木垛料并清理压坏的木垛料。由于坡度大，煤矸淤淌至掘进机后需人工攉煤矸，工人劳动强度极大，掘进机爬坡过程中垫木垛料危险系数高，掘进工效低。

2 生产工艺优化

为克服人工清理浮矸劳动强度大、掘进机机身坡度大的难题，在掘进机后安装P60B 型耙装机耙装掘进机与耙装机之间的煤矸。

2.1 施工方案

（1）先在桥式皮带转载第二运输机上方顶板，每间隔6～8 m 在第二运输机两侧各施工一根固定锚杆。固定锚杆伸入顶板围岩不得小于1600 mm，采用两根MSCK2850 树脂锚固剂锚固。

（2）将桥式皮带转载第二运输机与掘进机搭接处以及每间隔6～8 m 用两根固定锚杆与Φ18×64 mm圆环链固定于顶板上，二运末通过轮槽定在跑道上，固定链子的螺母必须上满丝。

（3）桥式皮带转载第二运输机固定牢固后，与掘进机整体拆分开。

（4）在DSJ100/63/2×75 带式输送机机尾处安装P60B 型耙装机，耙装机搭接输送机，耙装机距离掘进工作面不大于50 m。

（5）掘进机截割时不出煤矸，通过煤矸的淤淌将掘进机垫高，降低掘进机机身倾角，减缓掘进机攀爬坡度，便于掘进机向前行走。如图2 所示。

（6）掘进机前行后，耙装机耙装耙装机与掘进机卸载点之间的煤矸。

（7）使用掘进履带空转配合绳径15.5 mm 的钢丝绳向前牵引耙装机。

图2 掘进机垫高示意图

2.2 施工措施

2.2.1 耙装机平行作业

掘进期间在耙装机司机前方安设护身挡板，防止耙装机前大块煤、矸滚落伤人。耙装机前堆积矸石减小掘进机机身坡度，掘进机行走后，耙装机耙装出矸，耙装机尾轮固定在掘进机第一运输机机头支架上，耙装距离以5～40 m 为宜，不大于50 m。

（1）平行作业时耙装机照明必须完好，机械、电气部分必须完整、可靠，钢丝绳完好、尾轮固定牢固。

（2）尾轮至掘进工作面不小于6 m，且距尾轮2 m 处（掘进工作面侧）拉设警戒牌，防止人员误入耙斗运行区域。

（3）尾轮固定在Φ18×64 mm 圆环链上，链子两端采用锚杆固定，锚杆规格为Φ22×1200 mm的等强度金属螺纹钢锚杆，锚杆外露长度不得超过300 mm，锚固长度不小于500 mm。

（4）人员进出时要提前发出信号，司机发现信号后要及时停机断电，并向对方发出安全信号后，人员方可行走。

（5）掘进机出矸作业与耙装机平行作业时，掘进机上作业人员不得超过2 人。在掘进机机身上停留或行走人员必须佩带保险带，严防人员滑入耙斗运行范围内。掘进机行走时严禁耙装。

（6）在耙装机前作业时，由班组长安排专人找掉迎头面及顶帮松动的活矸危岩，清理作业区域的大块矸石，防止矸石滚落，确保安全退路畅通。

2.2.2 掘进机牵引耙装机

（1）采用直径不小于15.5 mm钢丝绳进行牵引，钢丝绳绳套插接长度不小于绳径20 倍或用不少于2付绳卡卡牢。

（2）升起后支撑，将钢丝绳缠绕在履带上，履带空转牵引耙装机运转。钢丝绳另一端通过Φ18×64 mm 圆环链或卸扣或Φ20 mm 锚杆连接耙装机滑移板起吊环。使用锚杆连接时锚杆两端必须使用双帽和托盘紧固。

（3）掘进机牵引时必须慢速行进，由安全负责人组织对作业环境、工具、设备等进行风险辨识、隐患排查和安全确认，确保安全牵引。

（4）牵引时出现钢丝绳受力过大时，必须停止前移，由跟班区长或班组长进行排查，可使用尾轮导向钢丝绳。

（5）牵引耙装机时必须使用电铃联系，并提前规定好信号，牵引期间绳道内严禁有人。

（6）将耙装机前方杂物清理干净，将浮矸整理平整，不得有较大起伏和倾斜，防止耙装机歪倒。在耙装机斜上方打设固定锚杆，采用链子将耙装机固定牢固后，方可使用手拉葫芦调整耙装机。耙装机移动到位后将滑移板、卸料槽分别用Φ18×64 mm圆环链和卸扣固定在提前打好的固定锚杆上，并紧固牢靠。移动和安装耙装机时，必须切断耙装机电源。

3 应用效果分析

（1）通过煤矸垫高掘进机，降低掘进机攀爬坡度，掘进机能够顺利地前行截割。耙装机耙装煤矸后，巷道倾角达到25°。

（2）安装耙装机后，日进尺由3 m 提高到8 m，掘进工效显著提升。

（3）相较于传统工艺，使用耙装机耙装出煤矸，无需人工攉煤矸，工人劳动强度明显降低。

（4）耙装机与掘进机之间可以做为临时储矸仓，柔性储存煤矸，能够实现集中出矸，降低了对煤流系统的依赖，确保了煤质。

4 结语

汶上义桥煤矿有限责任公司通过在EBZ-160 型掘进机后安装P60B 型耙装机，利用煤矸垫高减缓掘进机机身坡度，助力掘进机行走，实现了大坡度掘进。经过实践检验，相较于传统垫木垛料、施工底板凹槽、打锚索牵引等传统方案，该工艺工效显著，工人劳动强度低，安全系数高，目前已广泛运用于大坡度综掘或过断层期间的掘进。