岩巷掘进机械化集成及应用

汪祥和

摘要：本文在分析现有立井开拓矿井的岩巷掘进装备的基础上，将现有的先进岩巷掘进设备配套、集成，成功组建了“破、装、支、运、除”全面机械化作业的岩巷综掘机械化作业示范线，大幅降低职工劳动强度，提高了岩巷掘进功效。

关键词：岩巷;综掘;机械化;减人增效

一、背景技术

目前井工煤矿岩石巷道掘进主要有机械化作业和爆破作业，其中机械化作业线，主要为“EBZ260综掘机+皮带机+除尘风机”组成的岩巷综掘机作业线和部分岩巷盾构机作业线。综掘机械化作业线实现了掘进、排矸的机械化，但是岩巷掘进中的支护、喷浆、挖打水沟仍是人工作业，耗费大量的人力，影响岩巷掘进的功效，达不到进一步掘进高效的要求;岩巷盾构机作业线因使用条件苛刻，难以达到大面积使用。

通过组建“EBZ-260H综掘机（EBZ-280H硬岩综掘机）+两臂全液压锚杆钻车+大功率干式（湿式）除尘风机（含单轨吊）（+远距离喷浆机）+皮带机+小挖机”综掘机械化作业线，实现了 “破、装、支、运、除”全面机械化作业，大幅降低职工劳动强度，提高了大断面岩巷系统巷道掘进效率。也为岩巷掘进下一步的无人化、智能化生产奠定坚实的基础。

二、本申报成果要解决的技术问题

通过组建“EBZ-260H综掘机+两臂全液压锚杆钻车+大功率干式（湿式）除尘风机（含单轨吊）（+远距离喷浆机）+皮带机+小挖机”综掘机械化作业线，实现了 “破、装、支、运、除”全面机械化作业，大幅降低职工劳动强度，提高了大断面岩巷系统巷道掘进效率。

三、具体实施方式

1. 采用EBZ-260H型岩巷综掘机，实现了破岩、装岩机械化。一是配备综掘机红外线语音报警断电警戒装置，人员通过综掘机警戒位置时综掘机自动断电，实现了综掘机运行期间的警戒自动化封闭式管理;二是配备旋转照明灯及副司机位防护栏，确保了副司机人身安全，解决了非司机侧视觉盲区，提高了截割效率，缩短了循环截割时间，巷道成型便于控制，安全生产标准化大幅提升;三是回转台上安设视频监控探头，迎头施工情况、职工操作行为实现地面可视化。

2. 采用CMM2-21型两臂全液压锚杆钻车，实现了临时支护、永久锚杆（索）支护机械化。一是支护作业安全可靠，实现机械化;二是钻车额定工作扭矩达到245 N·m，较传统MQT-120/130气动锚杆钻机工作扭矩翻倍，有效提高了锚杆初锚力和支护强度。改善了安全作业环境，提高了支护质量，效率不低于三部气动锚杆钻机的支护效率，达到了“减人、提效、降成本”目的。

3. 因岩巷综掘机卧底量仅200mm左右，及巷道底板为砂岩，人工挖打水沟耗时费力，配用WPZ-37/600小型挖掘机，实现了机械化卧底钉道、施工水沟。

4.采用ZYWL-4000SY双履带式自动钻机和1台ZDY-3200S钻机，形成以ZDY-3200S钻机超前施工水力压裂钻孔并实施水力压裂，ZYWL-4000SY双履带式自动钻机连续施工穿层预抽钻孔的钻机作业线。ZYWL-4000SY型煤矿用全自动钻机集机、电、液技术为一体，通过自动控制程序、电液联合驱动系统、钻杆自动装卸系统等有机结合，通过遥控器实现50m内一键自动钻孔功能，提高了钻孔施工效率，保障了现场施工人员的安全。

5.配用FBCDN07.5/2×30除塵风机，首次使用双开关控制双电机，实现了风量处理最大化，且除尘风箱具备自动清洗功能，除尘效率达90%以上;采用 KCG-500D矿用干式除尘风机+单轨吊除尘，现场作业环境明显改善。

6.选用PYC6Z型液压转子式混凝土喷射机（远距离喷浆机），配LG670-65型螺杆式混凝土搅拌器拌料和ZLD6L-Y型链斗式转载机上料，实现了300m左右远距离喷浆，大幅度减少了挪移喷浆设备次数和喷浆料的打运距离。该机采用锥面贴合进行密封，显著提高了密封性，粉尘浓度低于国家标准10mg/m?。

7.采用SQ-120/132P无极绳绞车配可视化系统，实现了辅助运输连续化、可视化。

8.配备ZDY4500LXY液压履带自动钻机，实现了前探控层打钻自动化。

四、主要创新点

1.采用3.2 m铲板岩巷综掘机。经过试验，3.2米铲板与原3.65m功能基本一致，将岩巷综掘机配锚杆钻车作业线巷道断面宽度由5.6米降低到了5.2m;3.2米铲板与3.65米铲板在装运方面基本没有差别。

2.采用两臂锚杆锚索台车进行支护作业，减少人员的“贴身肉搏战”，同时对两臂液压锚杆钻车进行了改进。一是在锚杆钻车机载临时支护上增设二次防护，避免了液压装置漏液造成临时支护失效;在钻车的两个钻臂由原来的链轮式伸缩改为滑道式伸缩，有效较少了设备的故障率。

3.在岩巷综掘机上配备二运液压马达，较传统电控马达故障率明显降低。

4.采用大功率干式（湿式）除尘风机，除尘效果大大增加。尤其配备KCG-500D矿用干式除尘风机，通过气动单轨吊实现方便快捷移动除尘系统。除尘风机电机为2×55KW，除尘效率达80%以上，现场作业环境明显改善。

5.二次防尘技术。在除尘风机2～3米，设置小断面防尘帘+净化喷雾，将除尘风机出风口再次除尘。经过初步试验，具有一定除尘效果。

五、经济社会效益

1.掘进效率

巷道每隔50-70m设计施工一个大钻场（长×宽×高=7.5×5×4m），每施工一钻场，难度相当于施工了一个大断面三岔门。掘主体巷道日进6排，月单进在110～120m，综合工效1.6～1.7m/人.月，同比该巷道传统炮掘月单进在60m左右、液压钻车作业线月单进在75m左右，掘进效率大幅提升。若不采用两臂锚杆锚索钻车、小型挖掘机、远距离喷浆机等，该作业线完成同等进尺量，预计至少90人，同比减少15人以上。

2.安全效益

综掘机械化示范作业线的组建，避免了“贴身战”，安全系数大幅度提高。一是综掘破岩避免了炮掘打眼、装药贴近迎脸作业带来的安全威胁;二是锚杆钻车支护人员在作业平台上操作，避免了传统的锚杆机甩人以及迎脸带来的安全威胁;三是无极绳绞车可视化系统避免了跟车人员的安全威胁;四是小挖机卧底、挖水沟避免了风镐作业带来的安全威胁。

参考文献：

[1]《煤矿安全规程》【2016版】.

[2]《煤矿安全生产标准化基本要求及评分方法》【2017版】[M].煤炭工业出版社.