綜掘機拐彎施工工藝研究

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摘要:巷道改向問題一直是影響巷道快速掘進的一大難點，傳統的巷道拐彎施工均是采用炮掘配耙裝機的方式進行，但是其存在很大的問題，施工很不方便，而綜掘機拐彎施工工藝的應用能在很大程度上改變傳統巷道拐彎工藝的不足，具有很大優勢，故在本文中主要以濟寧運河煤礦7310工作面切眼為例對綜掘機拐彎施工工藝在切眼施工中的應用進行了簡單的分析與探討。

關鍵詞:綜掘機；拐彎施工；切巷施工；應用

1工程概況

濟寧運河煤礦7310工作面切眼，位于3煤層中，工作面東至7310皮帶順槽，南臨7310工作面，西至7310軌道順槽，北臨邊界保護煤柱。1.1巷道布置7310工作面切眼開門點位于7310軌道順槽15號導線點北4.6~11.8m（巷道東幫），巷道位于工業廣場北部，東至7310皮帶順槽，南臨7310工作面，西至7310軌道順槽，北臨邊界保護煤柱。工作面切眼方位角90°，切眼設計長度184m。1.2巷道斷面（1）1-1斷面。7310工作面切眼導硐斷面形狀為矩形，斷面規格為荒寬×荒高=4200mm×2800mm，凈寬×凈高=4000mm×2600mm，荒斷面積11.76m2，凈斷面積10.4m2。（2）剝幫斷面。7310工作面切眼剝幫斷面形狀為矩形，斷面規格為荒寬×荒高=3300mm×2800mm，凈寬×凈高=3200mm×2600mm，荒斷面積9.24m2，凈斷面積8.32m2。煤礦現代化2018年第2期總第143期（3）2-2斷面。剝幫后切眼斷面形狀為矩形，斷面規格為荒寬×荒高＝7400mm×2800mm，凈寬×凈高=7200mm×2600mm，巷道荒斷面積=20.72m2，凈斷面積=18.72m2。（4）3-3斷面。剝幫后煤機硐室斷面形狀為矩形，斷面規格為荒寬×荒高＝8900mm×2800mm，凈寬×凈高=8700mm×2600mm，巷道荒斷面積=24.92m2，凈斷面積=22.62m2。（5）根據現場需要施工的穩車硐室規格均為：凈寬×凈深=4m×4m，斷面形狀均為矩形，所有硐室高度均與巷道頂底板持平。

2施工工藝和方法

（1）施工前由生產技術部地測科給定偏中線、腰線等數據，施工時嚴格按照上述數據進行施工。（2）檢查現場風、水、機、電等，以達到質量標準要求。進行EBZ160A懸臂式掘進機、P-60B耙裝機設備運輸、安裝等工作，并安裝1部SSJ650/30kW皮帶與順槽內皮帶搭接形成運煤系統。（3）巷道施工前，必須保持巷道正常通風，開工前，首先按由外向里的順序對施工地點10m范圍內的支護進行檢查，如有失效支護及時整改，確認安全后，方可掘進。（4）巷道正常情況下沿南幫煤層底板掘進，采用EBZ160A懸臂式掘進機落煤、出煤，膠帶輸送機轉載運輸的方式施工。該切眼施工采取“導硐掘進、剝幫成型”分次施工成巷方式掘進，首先施工7310切眼導硐，然后再對“切眼導硐剝幫”施工，切眼剝幫施工時仍由西向東擴南幫施工。導硐施工至設計位置后，回撤掘進機及拆除導硐內的皮帶機，同時在切眼回剝開始處安裝一部P-60B耙裝機，并配合掘進機接力出煤對切眼剝幫施工。待切眼剝幫施工足夠安裝皮帶機的距離后，回撤耙裝機并重新安裝皮帶機及組裝掘進機二運，形成煤流系統，使用掘進機剝幫直至設計位置。剝幫施工前必須確保2列工字鋼棚超前剝幫迎頭至少6m以上。（5）煤機硐室施工方法。首先按設計位置預留煤機硐室，當切眼剝幫迎頭超前煤機硐室開門口4m時，后退掘進機截割煤機硐室4m并進行支護，然后截割剝幫迎頭4m，再后退掘進機截割煤機硐室4m并進行支護，如此反復直至將煤機硐室截割出設計尺寸。煤機硐室完全施工完后要及時在門口架設一排工字鋼棚加強支護。煤機硐室內的鋼筋梯層東西向布置。（6）掘進施工為“三八制”作業，采用EBZ160A懸臂式掘進機截割的施工方法進行掘進施工，每班組織2個正規生產作業循環，每循環進尺2m，確保日循環進尺為12m，其中利用早班截割完煤后進行檢修。掘進中可以不支護幫部底角錨桿，距迎頭超過8m時要及時補齊底角錨桿并緊固。（7）工藝流程。施工過程中采用EBZ160A懸臂式掘進機截割煤層、松軟巖層，經掘進機耙裝系統轉載到后部運輸機運輸。其中在截割、運輸的同時，人力準備支護材料。待一個循環截割完畢后退機，首先對掘進工作面進行臨時支護并確保牢固，再按由頂板中間向兩幫的順序打錨桿眼進行永久支護。（8）為便于現場施工，剝幫采取全斷面掘進留浮煤的方法施工，要求留有0.7～1m的浮煤確保支護頂板時的人員安全，留設距離迎頭不超過20m。（9）當煤巖松軟易折、巷道三岔口、揭露斷層及頂板破碎等情況進行掘進施工時，施工時截割深度調整為800mm。7310工作面切眼煤層老頂為粉砂巖，直接頂為泥巖，直接底為泥巖，老底為粉砂巖。

3巷道支護

3.1臨時支護（1）硐室、開口巷道無法使用前探梁時采取短掘短支，循環進尺不超過0.8m。錨梁網巷道可以借用原有支護錨桿安設前探梁，原支護錨桿無法使用時，提前打Φ20mm×2200mm錨桿（間距800mm，不少于3棵）吊掛前探梁。巖性差時打超前錨桿維護頂板（選用規格Φ20mm×2200mm等強度螺紋鋼式金屬桿體樹脂錨桿，錨桿間距800mm，錨桿角度為斜向上約70°，不少于3根）的作業方式進行施工。（2）切眼導硐及剝幫正常施工時，均采用前探梁作為臨時支護，全斷面吊掛3根前探梁進行臨時支護。前探梁用12號槽鋼制作（中間焊有3cm角鐵以增加強度），長度為4.5m，梁間距不大于1m，用頂板錨桿及3個吊環、3個大木剎剎緊剎牢固定，前方頂板不平滑時使用木板進行接頂；其中木剎采用長30cm、寬10cm、高10cm立方體的落葉松原木制作而成，穿有保險繩和保險鉤，木剎的使用方式必須根據前探梁后部距離頂板的距離而定；吊環用Φ18mm圓鋼及厚20mm的A3鋼板加工；吊環必須安設在牢固可靠的支護錨桿上，錨桿錨固力不小于70kN，并上滿絲；前探梁最大控頂距離2.1m；前探梁后端用特制大木剎剎牢，前探梁前端可以用木塊接頂,但木塊不得超過3塊且必須橫置；上山掘進期間必須用直徑不小于6.2mm的細鋼絲繩將前探梁后端與頂板錨桿（或網子）拴牢，前探梁支設牢固。（3）臨時支護支設前探梁工作，操作人員不得少于4人：首先將吊環安設在頂部錨桿上，2人將前探梁上肩，緩慢遞入吊環中，直至前端深入到迎頭前臉，1人在前端用木托盤墊實，后端1人上木剎，剎緊背牢后方可。（4）每次使用吊環、前探梁前，必須對吊環、前探梁的完好情況進行檢查，如發現吊環開焊、有裂紋、螺紋滑扣或前探梁變形嚴重等無法滿足臨時支護情況時，必須停止使用。3.2永久支護7310切眼導硐1-1斷面頂板錨桿采用5棵規格為Φ20mm×2200mm的等強度全螺紋鋼式樹脂錨桿金屬桿體配合軋花鋼網、鋼筋梯、鐵盤進行支護；巷道北幫采用3棵規格為Φ18mm×1800mm的等強螺紋鋼錨桿配合鐵牌、木托牌、礦用雙抗塑料網進行支護，為避免材料浪費，南幫暫在頂板以下安設2棵規格為Φ18mm×1800mm全螺紋錨桿配合木托盤、礦用雙抗塑料網聯合護幫，并保證網子下邊沿距幫部錨桿不大于300mm，最大允許偏差±100mm，兩幫礦用雙抗塑料網底部應成一線。Ф20mm×2200mm錨桿托盤為正方形，規格為長×寬×厚=130mm×130mm×10mm，Ф18mm×1800mm的錨桿托盤為長方形，規格為長×寬×厚=120mm×100mm×8mm，用鋼板切割而成，木托盤規格為長×寬×厚=150mm×150mm×50mm；錨桿錨固采用MSK2550樹脂藥卷錨固，頂、幫每棵錨桿使用MSK2550樹脂藥卷2支，藥卷長度總共為1000mm。同時頂板鋪設軋花鋼網，幫部鋪設礦用雙抗塑料網，軋花鋼網與礦用雙抗塑料網的搭接長度不小于300mm且壓接到幫部頂角錨桿，網子下邊沿距幫部底角錨桿距離為300mm，誤差±100mm。頂板錨桿的間距為800mm，排距1000mm。頂部兩角錨桿分別距兩幫500mm；兩幫錨桿的間距為1000mm，排距為1000mm。兩幫頂角錨桿距頂板350mm，幫部底角錨桿距底板不得大于800mm（允許偏差100mm）。1-1斷面在頂板布置2排礦用錨索進行支護，規格為Φ17.8mm×4500mm，錨索間排距為2000mm×1200mm。一套礦用錨索包括4500mm長鋼絞線一根、錨索牌、壓力碗和索具、3000mm長的12號槽鋼1根，每根槽鋼布置2棵礦用錨索，錨索垂直頂板布置，確保錨入頂板穩定巖層1.5m以上。礦用錨索預緊力為80～100kN，錨索外露長度不小于150mm不大于250mm，每施工完一組礦用錨索后，由班長或跟班區長及時懸掛錨索安裝指示牌。

4存在的問題及經濟、技術對比

（1）在切巷施工過程中由于未及時拆除綜掘機橋式轉載機，導致綜掘機左側履帶滾輪護板、橋式轉載機轉臺軸扭曲變形，要求當拐彎作業已切割3m時必須對綜掘機橋式轉載機進行拆除。（2）在拐彎施工中由于綜掘機后浮渣不能及時清理，造成巷道高度不夠，綜掘機臥底不足等，要求綜掘機拐彎期間切巷內溜子兩側浮渣要及時處理，保證正常施工。（3）直接利用機掘拐彎，相比原炮掘拐彎大大減輕了工人勞動強度，減少了工序環節，更好地保證了工人施工的安全性，消除了放炮對頂板控制的不利影響。（4）與同類條件相比，機掘拐彎明顯縮短了巷道拐彎的施工工期，減少了直角拐彎對掘進進尺的影響，寬7m的切眼施工任務由炮掘的9天變為機掘的4天，同時減低了材料消耗?？傊?，通過在濟寧運河煤礦7310工作面切眼工程中運用綜掘機，在很大程度上降低了材料的消耗。同時也實現了施工環節的優化，不僅有效的解決了航道拐彎施工中存在的問題，也在很大程度上提高了工程操作的安全性以及生產效率。

參考文獻：

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作者:孔磊 單位:濟寧礦業集團 運河煤礦