第２６卷第４期 ２０１３年７月 文章编号：１００２—６６７３（２０１３）０４—０７９—０３ 机电产品开发与 新 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＶＯＩ．２６，ＮＯ．４ Ｊｕｌｙ．，２０１３ 连续运输装备和掘锚机组配套在巷道快速掘进中的成功应用 温建刚 （中国煤炭科工集团太原研究院，山西太原０３０００６） 摘要：掘锚一体化代表当今世界煤巷综掘施工的最高水平和发展趋势。论文介绍了ＴＬＹ１０００／３２２型掘锚 机后配套连续运输装备与掘锚机配套，在神华宁东矿区羊场湾煤矿煤巷掘进中的使用情况。结果 表明：该后配套装备与掘锚机的配套使用，在大断面单煤巷掘进过程中可以取得良好的效果，具 有广泛的推广应用前景。 关键词：连续运输装备；掘锚机组；单煤巷；快速掘进 中图分类号：ＴＤ２６ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００２—６６７３．２０１３．０４．０３４ ０引言 ｌ 面为（５２００￣３８００ ｍｍ。 层中，沿煤层顶板掘进。所掘巷道为矩形，设计巷道断 ２地质基本概况 我国煤炭建设发展的总趋势是建设安全高效现代化 ｌ １．矿井。通过近３０年的发展，我国各大高产高效煤矿综 ： 羊场湾煤矿１３采区西翼回风大巷设计位于２拌煤层 ８５～７．３７ｍ，平均厚 采技术及设备已达到世界领先水平，单个采煤工作面年 ｌ 中，沿 煤底板掘进。２＃煤厚６．４０。，倾角８。～１３。，平均１０。。煤层硬度 产千万吨甚至更高，矿井的接续产生对煤巷施工速度提 ｌ ７ｍ，倾向１２０。～１－１～２。伪顶为泥岩（厚０．５８ｍ），直接顶为粗砂岩 出了更高要求。国内目前使用的巷道机械化掘进作业线 ： 系数ｆ８６ｍ），老顶为粉砂岩和细砂岩互层（平均厚 可分为三类：部分断面掘进机作业线、连续采煤机作业 ｌ （平均厚３．６７ｍ）。 线和掘锚机组作业线。部分断面掘进机已经无法满足大 ｌ ７．断面巷道快速掘进的生产要求：与掘锚机一体机于连续 ｌ １．３支护形式 采煤机相比具有安全、减少掘进巷道施工量、降低生产 ： 羊场湾煤矿１３采区西翼回风大巷设计为矩形断面． 成本等优势。对于顶板软弱的大断面煤巷掘进，掘锚一 ｌ 采用锚网＋钢带＋锚索联合支护，掘进断面１９．７６ｍｚ．巷 体机比连续采煤机具有更大的优势。掘锚一体化代表当 ｌ 道宽度５２００ｍｍ，高度３８００ｍｍ。顶部锚杆采用ｑｂ２０ｍｍｘ 今世界煤巷综掘施工的最高水平和发展趋势。 ｌ ２５００ｍｍ的螺纹钢锚杆，矩形布置，每排布置７根锚杆， 国内使用的掘锚机主要是山特维克公司的进口产 － 锚杆间距８００ｍｍ、排距９００ｍｍ；顶板铺设（５４００ｘ１０５０）ｍｍ 品，具有代表性的有ＡＢＭ２０型和ＢＭ６７０型掘锚机。神 ｌ 金属网，网孔规格为（１５０￣１５０）ｍｍ。每排顶锚杆压一根 华宁煤集团从２００７年４月开始．先后从山特维克公司 ｌ 钢带，钢带采用￣ｂｌ８ｍｍ圆钢焊接。两帮锚杆采用 进口了２套ＡＢＭ２０型和３套ＡＢＭ２０Ｓ型掘锚机。与由 ！ １８ｍｍ×ｌ８００ｍｍ的玻璃钢锚杆，帮部各布置５根锚杆。 山西天地煤机装备有限公司生产的掘锚机后配套连续运 Ｉ 两帮铺设塑钢网。锚索选用 １７．８ｍｍｘｌＯ３００ｍｍ（１ｘ７）钢绞 输装备配套使用，首次用于宁东矿区羊场湾煤矿回采巷 ｌ 线，每３米布置５根，五花布置，一排三根，一排两根， 道的施工。 ｝ 交替进行，排距１５００ｍｍ，三根一排的锚索加托梁，沿 巷中及其左、右布置。间距２０００ｍｍ：两根一排的锚索 沿巷中左、右对称布置，间距２２００ｍｍ，见图１。 １矿井概况 １．１巷道布置概况 ： ｌ ｌ羊场湾煤矿１３采区西翼回风大巷．该工作面位于 ｌ 羊场湾煤矿井田西翼１３采区．其回风大巷设计于２＃煤 ： —— ２掘进工作面设备布置与参数 （１）工作面设备布置：工作面采用ＡＢＭ２０型掘锚机为 装备为转载破碎设备，后配套设备主要包括行走式转载 破碎机、煤矿用带式转载机和刚性皮带架各一套。其与 修稿日期：２０１３—０５—２２ 主要掘进设备。ＪＬＹ１０００／ｌ８２２型掘锚机后配套连续运输 ｌ作者简介：温建刚（１９７３－），男，山西祁县人，高级工程师，硕ｌ 士。毕业于沈阳建筑大学机械设计与制造专业。现从事煤矿运： 输机械设计等方面的研究 ｊ掘锚机、巷道主带式输送机等设备配套．共同组成巷道 ７９ ・产品与市场・ 士１７ ８ｘｌＯ３ＯＯｍｍ 等辅助运输（见表１）。 锚索 ３。２掘进工艺 击２０ｘ２５００ｍｍ螺纹钢树脂锚 嗡＿——一当掘锚机后配套运输装备随掘锚机组前进搭接行程 （２０ｍ）终端后，行走式转载破碎机后退，与煤矿用带式转 １４峁ｘ４４００ｍｍ槽 载机一起退回到初始工作位置，此时成套装备长度最 短。然后便可利用适当的软连接件，如缆索或圆环连牢 固连接行走式转载破碎机和刚性皮带机架，由行走式转 载破碎机将成套装备拉移到新的工位，以便开始下一个 ｇ ｇ 掘锚循环作业。 ３．３施工方法 （１）截割及装煤。采用ＡＢＭ２０型掘锚机完成落煤与 装煤工序。首先将机器前进至截割滚筒紧靠煤壁及顶 板，采用激光定位的方式将掘锚机调整到巷道前进方向 的中间位置，放下后稳定器，撑起液压支撑架，开始截 割：截割机构和装载运输机构随滑动机架由进给油缸向 前推移，截割滚筒切入煤壁开始切割，到达预定截深 后，截割滚筒从顶向底完成巷道全断面的切割，装运机 图１巷道断面支护图 掘进工程的连续生产系统，实现落煤、装煤、支护、破碎 及运煤的机械化作业。其工作面设备布置如图２所示。 构同时装运所采落的煤炭，当截割滚筒割到底板时，收 回截割和装运机构，截割底煤．使巷道底板平整，并装 １．掘锚机２．行走式转载破碎机３．煤矿用带式转载机４．刚性皮带架 完余煤。再将掘锚机调整到作业前状态，进行下一循环 的截割。 图２工作面设备布置 （２）工作面主要设备及参数。如表１所示。 表１掘进工作面主要设备技术参数 序号 工序 设备名称 型号 数量 （２）运煤。掘锚机后配套运输装备指跟随在掘锚机之 后能把掘锚机截割、转 运来的物料经储存、破 碎、均匀转载至带式输 主要技术参数 １ 掘进 掘锚机 锚护 ＡＢＭ２０ 采高范围（ｍ）：２．８－４．０，支护高度（ｍ）：２．８－３．８，截割宽度（ｍ）：５．２， １ 装机功率（ｋｗ）：５４６，截割功率（ｋｗ）：２７０，供电电压（Ｖ）：１１４０，最 送机的成套设备。其运 大爬坡能力：８。，总重（ｔ）：约９２，钻机数量：４台顶锚杆机，２台 煤过程为：掘锚机的中 帮锚杆机，外形尺寸（长×宽Ｚ高）（ｍ）１０．７￣４．４（５．２）ｘ２．８（３．６） 行走式转 载破碎机 ＰＺＬ２００ ３００ 输送破碎能力（ｔ／ｈ）：２０００，装机功率（ｋＷ）：３００，供电电压（Ｖ）： １ １ １４０，行走速度（ｎｇｓ）：Ｏ－１６，接地比压（ＭＰａ）：Ｏ．１７，总重（ｔ）：约４２， 割落并由铲板爬爪装入 外形尺寸（长×宽Ｘ高）（ｍ）：１０．１ｘ３．２ｘ２．２ 的煤卸到后部的行走式 部摆动运输机将掘锚机 ２ 破碎 煤矿用带 转载 式转载机 ＤＺＱ１００／８０／２２ 刚性皮带 机架 １ＵＭ 输送能力（ｔ／ｈ）：８００，装机功率（ｋＷ）：２２，供电电压（Ｖ）：１１４０／６６０， 转载破碎机受料斗中， ｌ 带宽（ｍｍ）：１０００，带速（ ｓ）：２．０，搭接行程（ｍ）：２０，驱动方式：电 经由破碎机仓储缓冲并 动滚筒，总重（ｆ）：约１０ １ 带宽（ｍｍ）：１０００或１２００，带速：与可伸缩胶带机一致 １ 带宽（ｍｍ）：１０００，带速（ｒｎ／８）：２．０，运输能力（ｔ／｝１）：１０００ 破碎后均匀转运至后面 的煤矿用带式转载机上． 最后卸入巷道可伸缩带 式输送机。 （３）支护。在掘锚机 ３ 巷道 可伸缩胶 ＤＳＰ１０００ 主运 带机 ４ 辅助 防爆胶轮 ＷＣ ７５ 运输 查 １ 外形尺寸（ＬｘＷｘＨ）（ｍｍ）：３７２０ｘ１４２０ｘ１５７０，额定载荷质量（ｋｇ）： ７５０．最大爬坡能力：８。 ３施工工艺及支护 ３．１施工设备的选型 采用ＡＢＭ２０型掘锚机完成割煤、装煤及支护；选 截割前，已经放下放下 后稳定器．先把网连接起来，然后撑起液压支临时支护 并将支护梁支撑到工作区的顶板上。在掘锚机截割的同 时。将遥控器定到支护状态。操纵顶锚杆钻机的钻臂左 用ＪＬＹ１０００１３２２型掘锚机后配套连续运输装备作为掘锚 机的后配套设备完成物料的仓储、破碎和转载；选用 ＤＳＰ１０００型的可伸缩胶带输送机完成煤流的主巷运输； 选用ＷＣＰ／７５型防爆胶轮车进行物料、小型设备、人员 ８０ 右的摆动阀，使两台钻架准确到达钻眼位置。根据巷道 高度和设计眼深装入合适长度的钻杆。操纵钻机旋转阀 及给进阀，进行钻眼。当眼深施工到设计深度时，反向 给进，同时继续保持钻杆旋转，将钻杆退出。若因眼深 ・产品与市场・ 需加长钻杆时，应根据孔深度选择钻杆继续钻孔。在孔 的配套技术已经在神华宁东矿区、神东矿区、东胜矿区 内装入适量的树脂药卷，将安装套装入钻卡，将锚杆装 入套头，操纵钻机旋转阀及给进阀。升起钻臂，将锚杆 导人钻孔内。当托盘与顶板距离约５０ｍｍ时停止。停止 及山西潞安矿区等普遍应用，为矿井的安全、高效生产 提供了关键技术支持： （１）掘锚机能够完成截割、装运、转载煤岩同时又能 打眼安装锚杆，它在煤巷快速掘进，提高锚杆支护效果 旋转。使用给进阀向上推锚杆使锚杆托板与岩面紧贴， 保持一段时间。降下钻臂，取下连接套，人工紧固锚 以及改善作业环境等方面具有很大的技术优势，并且其 掘进时一次成巷，工程质量易于控制。 （２）实践证明，掘锚机、ＪＬＹ８００／３２２型掘锚机后配套 杆。其余顶锚杆及侧帮锚杆，重复上述过程即可。 （４）劳动组织。根据矿井的开拓布局和施工技术条件 实行“三八”工作制，即三个生产班，每班８小时循环 连续运输装备的配套使用，解决了巷道掘进过程中设备 牵引、物料破碎、煤流缓冲、底板松软等生产中遇到的 难题．不但大大提高了掘锚机掘进作业线设备的综合配 套能力，充分发挥了掘锚机的生产能力，加快煤巷掘进 速度．实现采掘均衡协调发展。从而提高了采煤工作面 开采的效率，同时也减轻了工人的劳动强度和提高了生 作业，设备检修维护、材料运输等利用早班时间进行。 生产班每班配备有班长、掘锚机司机、破碎机司机、胶 带机司机、支护工、电钳工等工种，三个班共配备５７ 人。各工种作业人员应互相协调充分利用工时，提高生 产效率，特别要坚持正规循环作业，确保工作面安全生 产和设备高效运转，从而实现稳产、高效。 产的安全性，极大满足了高产高效煤矿综采面的接续需 求．是我国煤矿实现高产高效集约化生产的理想掘锚机 后配套设备。 （３）随着矿井开采的深入，掘采煤层会越来越深，掘 进条件也会越来越差，所以掘锚机及其后配套运输装备 ４应用效果 ＡＢＭ２０型掘锚机和ＪＬＹ８００／３２２型掘锚机后配套连 续运输装备２００９年５月２５日开始井下安装调试．６月 １日正式投入生产，在掘进工程中最高月进尺４３９．５ｍ。 掘锚机组施工的１３采区西翼回风大巷的围岩地质条件 较为复杂，巷道顶板压力大，易冒落，巷道两帮易片 将具有更广阔的应用前景。掘锚机快速掘进技术的研究 对煤炭深层开采的实现具有重要的现实意义。 参考文献： ［１］崔亚仲，白笠言．掘锚机在乌兰木伦矿的应用［Ｊ］．煤炭科学技术， ２００４，７． 帮，造成支护强度加大，锚索长度１０．３ｍ，达到１．６７根／ｍ， 致使巷道支护工序时间大大延长，掘锚时间比平均为１： ７，设备的主要性能特点即掘锚平行作业的优势没有充 分发挥出来，大大影响了掘锚机掘进速度。 ［２】苏晓辉，付建卓．掘锚机在矿井煤巷快速掘进中的应用【Ｊ］．中国煤 炭，２００７，７． ５结束语 掘锚机及其后配套连续运输装备在巷道快速掘进中 （上接第７８页） Ｉ ［３］马洪峰，王簧．掘锚机后配套形式［Ｊ】．煤矿机械，２００９，３． ［４］温建刚．ＤＺＱ１００／１００／４０型带式转载机的研制［Ｊ】．煤炭工程，２０１０，２． （４）塞式防护门。塞式防护门的防护能力非常强，一 的场所。 ５防射线门的应用及选择 Ｉ 般可达到几米厚的屏蔽层。主要用于防中子或高剂量 （５）组合防护门。设计过程中可根据不同防护门的特 （１）平开防护门。主要用于射线强度较弱且需要气密 ・ 性要求的场所，一般应用在人员的进出通道，该类型场 Ｉ 点进行组合选用，如利用平开防护门易设计气密性要求 所一般屏蔽层厚度较小，通道尺寸不大且有气密性要 ｌ 的特点、推拉防护门易设计屏蔽要求的特点进行组合选 求，开启方式可一般采用人工开启。 ｌ 用，不仅可降低设计难度，而且在满足工艺要求的条件 下能够最大限度地降低投资。 （２）推拉防护门。主要用于射线强度相对较强且无气 ： 密性要求的场所，一般应用在人物混合进出通道外门或 ｌ 专门的物流通道，通道外空间较大，屏蔽层厚度相对较 ｌ ６结论 大，通道尺寸较大且有无气密性要求，开启方式可一般 ｌ 采用人工或电动开启。 ： 由于核技术的广泛应用、辐射防护水平的不断进 步、放射医学的不断发展、防射线防护门的应用前景将 更加关阔，相关的屏蔽装置机械设计工作也越来越受到 （３）旋转防护门。旋转防护门一般用在射线强度较强 １ 且外部场地较小的场所，一般作为射线发射装置的最内 Ｉ 层防护。该处场所剂量水平较高，且空间较小，不适合 ： 推拉防护门和平开防护门的安装。 ｌ关注，设计一种合理、高效、轻便、廉价的防护门将成 为一种趋势。 ８１
