双欣矿业掘锚机快速掘进技术研究与应用吴玉杰

吴玉杰

淄矿集团双欣矿业内蒙古鄂尔多斯017000

近年来，随着采掘机械化程度的不断提高，掘锚机在厚煤层巷道的应用推广不断深入，尤其是在鄂尔多斯等煤层赋存条件好，地质条件简单的矿区，掘锚机更是作为主流的掘进设备应用广泛。掘锚机及后配套设备虽然可以实现掘锚平行作业，但是实际作业中，支护时间要滞后截割，掘锚平行作业程度决定了掘进速度；笔者以双欣矿业公司杨家村煤矿414111胶带运输顺槽掘进为工程背景，对掘锚机在厚煤层、顶底板软岩条件下的支护设计及生产组织进行研究。

1工程地质条件

试验巷道为双欣矿业杨家村煤矿414111胶带运输顺槽，该巷道沿煤层掘进，留设底煤0.3-0.5m，巷道掘进宽度5.2m，高度3.9m，掘进断面为20.28m2，巷道设计总长度为3420m。试验巷道位于矿井41采区，煤层厚度5.20～6.37m，平均煤厚5.5m，煤层结构简单，不含夹矸，老顶为细粒砂岩，厚度为5.77m，直接顶为细粒砂岩，厚度为2.5m；直接底为粉砂岩，厚度为5.16m。

试验巷道自门口位置至1240m处位于上覆的2-2上煤层采空区下，受采空区采动影响较大，根据已掘的414111辅助运输顺槽矿压观测分析，掘进后巷道两肩变形严重，后期巷道维护工作量大，因此针对上覆围岩情况分区段对巷道顶板支护参数进行优化，实现了一次支护到位，安全、高效快速掘进。

2运输系统及液压系统改造

（1）桥式皮带卸载点实现无人值守。通常情况下，桥式皮带转载点需要设专人，一是看管电缆，防止电缆挤伤；二是看管跑道，防止小跑车掉道，三是看管落煤点，防止卸载跑偏及外运皮带停运后造成堆煤。

结合这一现状进行了三大改造。一是改造了电缆槽，将电缆槽紧贴跑道设计改为外探跑道300mm，同时二运架侧面电缆托架外探加长至300mm，二运架上部固定点与下方电缆槽平行布置，实现了电缆自由前移后退；二是对二运卸载点进行改造，加设可移动式游走溜槽，与二运卸载点同进同退，杜绝了运煤接偏；三是在二运卸载点上方设置行程开关，行程开关控制一号车闭锁，待外部皮带停止运行，触发行程开关自动打住一号车闭锁，停止刮板机及桥式皮带运行，杜绝了堆煤。三项举措从人工投入上每班节省1个人工，年化效益23万元，在节约人工的同时还保证了电缆安全和运输系统高效运行。

（2）LY2000型连运一号车包括两套液压系统，行走单独一套液压系统，料斗升降、桥式皮带升降、驾驶室升降单独一套液压系统，由叶片泵控制，因掘进过程中的巷道起伏，频繁升降调整，损坏叶片泵5台，本着优化简化系统的原则，在行走液压系统中设置三通，三通一头设阀门，采用液压胶管与叶片泵液压管路软连接，需要调整料斗、驾驶室、桥式皮带高度时，打开阀门，启动行走油泵，调节完成后关闭阀门，不仅节约了叶片泵投入，精简了液压系统，杜绝了因叶片泵液压系统故障造成的不便，确保了施工组织有序开展。

3支护参数及施工工艺优化

3.1支护参数设计

（1）414111胶带运输顺槽（采空区下）

1）锚杆：顶板采用规格为φ20×2400mm的左旋预应力锚杆，每排布置6条，锚杆间距900mm，排距1000mm，锚固力不小于85kN，锚杆扭矩不小于260N•m。

帮部靠近顶板第一棵锚杆采用规格为φ16×1800mm的螺纹钢锚杆支护，底部两棵采用规格为φ16×1100mm的螺纹钢锚杆支护，每帮布置3条，锚杆距顶板间距为800mm，锚杆间排距为1000×2000mm，锚固力不小于85kN，锚杆扭矩不小于190N•m。

2）螺母、托盘、钢带：锚杆使用配套的M20、M16铸钢螺母；顶板锚杆托盘使用规格为150×150×10mm的钢板压制成弧形，帮锚杆托盘使用规格为150×150×8mm的钢板压制成弧形。每条钢绞线均使用一付配套的锁具固定，配套锁具型号为KM18。

3）锚固剂：锚杆均使用2支MSCK2350树脂锚固剂固定；钢绞线使用3支MSCK2350树脂锚固剂固定。

4）金属网：顶板采用规格为φ4×5200×1100mm的金属焊网，网格100×100mm，前后顶网之间压接量为100mm，采用5000×60×3mm异型钢带压网，要求整齐、紧贴岩面。

两帮采用φ4mm的金属焊网，帮部上部竖着使用一张规格为1100×1900mm的金属焊网，下部横着使用一张规格为1300×2000mm的金属焊网，网格均为100×100mm，金属网之间压接量均为100mm，采用14#双股铁丝绑扎，两侧分别隔一绑一，交错绑扎。

5）T型锚梁：

顶板用T型锚梁规格为长×宽×厚=4500×140×10mm，每条T型锚梁布置三孔，两孔间距为中—中2000mm，两端头与边孔的中心距离为250mm。锚梁横向布置在同排的锚杆的前方100-200mm位置处，排距为2000mm。施工时第一排锚索梁左端头紧贴左帮，第二排锚索梁右端头紧贴右帮，如此循环间隔布置。

两帮使用规格为长×宽×厚=2300×60×3mm的异型钢带，每条钢带布置2孔，两孔之间的距离中—中为2000mm，两端头与边孔的中心距离为150mm。按照钢带中-中间隔1000mm横向上下迈步布置。

6）锚索：锚索间排距为2000×2000mm，钢绞线用规格为Φ17.8mm×6200mm的左旋预应力钢绞线，单根锚索锚固力不小于100kN。

3.2施工工艺优化

通过掘进施工工艺的环节写实，找到了运输环节用时长，材料运输不到位，搬运费时费力，造成8小时生产时间内开机率低。针对这项短板有针对性的进行改善。运用精益管理工具，制定了“五好运输管理制度”，即人好、车好、路好、设施好、制度好，从人员、车辆完好状况、沿途路况及安全等方面加强管理，全力打造移动料场，现场所用的支护材料实现了每天一前移，人力运料距离最远不超100米，减少了搬运浪费，生产准备时间由1.5个小时缩短为50分钟，最大限度的减轻了工人劳动强度，提高了掘进效率。

3.3精益管理工具强化设备管理。

结合装备的现代化设备，树立了“向机电设备的安全高效运行要效益”的理念，在设备管理方面先后开展了提案改善、“TPM”、标准化作业，三种作业工具在设备管理方面是相辅相成的，TPM是设备管理理念的升华，由一部分人管上升为全员管，掘锚队用于生产的设备有掘锚机、一号车、胶带机，实质上主要是设备的操作人员和检修人员。掘锚队灵活运用市场化手段，对于操作人员收购设备在使用过程中哪一个动作不好用或者存在什么隐性的不易检查到的问题，从而做到有针对性的检修，防微杜渐，杜绝设备带小毛病运行；对于设备检修人员收购在检修设备过程中分析得到的因人为不当操作或野蛮操作对设备造成的损坏信息，根据收购的信息对职工尤其是设备操作者进行有针对性的标准化作业培训指导，并从生产过程中由跟班队长严格管控考核，杜绝了因人为野蛮操作造成的设备损坏，规范了职工按标准操作。

4存在的问题及应对措施

（1）在掘进平行作业方面，截割和支护仍然步调不一，截割快于支护，理论上仍然存在再提高的可能。可以考虑掘锚机仅支护顶板锚杆、锚索，在掘锚机后补打两帮锚杆，在顶板条件允许的情况下，可拖后补打锚索，最大限度的实现掘锚平行作业。

（2）MB670型掘锚机和LY2000型连运一号车的搭配提高了生产的连续性，但前期的准备工作时间较长，包括皮带延伸、管路续接等，在皮带延伸过程中若底板条件差，皮带延伸难度增大，对生产组织产生影响。可以考虑缩短刚性架及桥式皮带的节数，减轻自重，机尾紧跟一号车生产，边生产边延伸皮带，不仅可以缩短生产准备时间，还可以避免底板条件差造成的生产影响。

（3）掘锚机钻机支护有范围界限，造成了支护角度，支护高度不能满足最优方案需求，尤其是帮部锚杆仅仅能支护到离地3.2m的高度，在两肩应力集中区，无法使用掘锚机进行支护，造成帮部支护效果差。可以考虑帮部锚杆在一号车上改造安设作业平台，配套使用风动锚杆机或液压锚杆钻机，一方面可以强化支护效果，另一方面可以加快掘进速度。

5结论

淄矿集团双欣矿业经过3年的掘锚机应用，从不熟练到较熟练应用，取得了较好的效果，目前掘锚机平均月单进1000m，最高月单进达到1333m，一个掘锚迎头一个综掘迎头即可实现工作面接续稳定，实现了减人提效，开辟了年产500万吨500人，人均万吨的安全高产高效矿井新道路。