大倾角巷道快速掘进的探索与研究.pdf

随着科技的发展，机械化和智能化的推进，在安全得到保障的同时，如何提高采掘工作效率，实现高产高效、安全生产，成为煤矿技术人员研究的课题。掘进速度直接影响着矿井的整体接续，在巷道掘进期间，巷道倾角大时，除了切割的正常工序外，外围皮带运输系统故障频发，影响掘进施工的连续性，进退机、牵移皮带尾时间所占比重较大，直接阻碍了掘进单进，有些牵移方式不仅工序繁琐，且存在安全隐患，导致安全事故频发。为提高掘进单进水平确保掘进施工安全，取消原有用掘进机利用 40T 刮板链牵引皮带尾的方式，在可缩尾两侧设置两套推移液压缸，以掘进机为支点，用自制连接头、椎2286 耐磨双孔锯齿环和圆环链将推移液压缸与掘进机连接，利用掘进机液压系统远程操控实现可缩皮带尾自动前移，减少掘进机进退机次数，缩短掘进时间，提高掘进单进。通过掘进实践，有效解决了矿井牵移皮带尾时间长与采掘接续困难的问题。1工作面概况工作面位于南一采区西翼。工作面共分三段，S1706（外）工作面北部为运输大巷，南部为 F309断层，西部为 S1701 采空区，东部 S1702 采空区，设计走向 105m，工作面长 99m，采高 2.80m，设计可采储量3.7 万 t。工作面开采 7#煤层，煤层整体呈单斜构造，倾角 316，平均 10，煤层与顶底板为整合接触，煤层有三个自然分层，厚度在 2.603.05m 之间，平均厚度 2.70m，夹石二层，平均厚度 0.10m（附表）。附表 煤层顶底板情况该工作面所在区域地质构造中等，根据工作面上部采空区实见情况，F309断层将从 S1706（外）回顺工作面穿过，对工作面掘进有影响，工作面在四层旧巷、1224 工作面旧巷、南一四层旧巷、南一西翼四层旧巷下部通过，施工时做好探掘工作，提前形成顶底板名称岩石类别平均厚度（m）岩 性顶板基本顶中砂岩、细砂岩6.01泥质胶结。直接顶细砂岩2.39灰白色，泥质胶结。伪 顶泥岩0.10灰黑色、水平层理、泥质胶结。底板直接底泥岩、粉砂岩0.87灰色、泥质胶结、含植物化石。技术经验采矿工程大倾角巷道快速掘进的探索与研究晓明矿桂寒刘强孙洪宇摘要晓明矿 S1-706 回顺大倾角工作面掘进施工，现场采用自制加工改造的可缩皮带尾液压牵移装置，以掘进机作为支点，操控可缩皮带尾液压推移缸完成皮带尾牵移工作，当皮带尾牵移偏斜时，可单阀单控自主调节，减少掘进机进退机次数，缩短牵移皮带尾影响时间，加设防跑偏压辊，降低皮带跑偏影响，提高掘进单进，远距离操控保证操作人员安全，为矿井安全生产和采掘接续提供有力保障。关键词大倾角自制加工可缩皮带尾提高单进窑窑23第 1 期2022 年 8 月铁法科技排水系统，确保施工安全。地质构造易导致该工作面掘进期间帮顶破碎，不利于作业现场的帮顶管理。施工前须提前做好补强支护工作。2方案的确定设计可缩皮带尾改造方案、绘制改造图纸，编制 可缩皮带尾液压牵移装置安设与使用安全技术措施，负责可缩皮带尾安设和现场使用，并在胶带运输机起坡点安设防跑偏压辊，防止皮带飘带和跑偏，现场操作时严格按措施施工。3可缩皮带尾改造技术要求（1）可缩皮带尾两侧增设两个推移液压缸，液压缸通过自制加工的缸体托架与可缩皮带尾相连。如图 1 所示。图 1 可缩皮带尾液压推移缸安设示意图（2）液控系统：液控动力源取自掘进机液压系统，利用掘进机液压系统通过液压片阀、液压双向锁、液压油管等元件，实现两个推移液压缸单缸单控的远程操控方式，加设液控双向锁实现推移液压缸任意位置自锁，达到可缩皮带尾自动牵移、左右调节的目的。如图 2 所示。图 2 液压操控系统示意图（3）机械系统：用 1.8m 铁道制作鸭嘴连接杠，用 椎2286mm 矿用圆环链和 椎2286 耐磨双孔锯齿环将其固定在掘进机二次运输连接架上，掘进机切割完毕后退至安全地点，先将可缩皮带尾的推移液压缸缸芯伸出 1.8m（2 排进度），如图 3 所示。图 3 机械连接系统示意图（4）牵移以掘进机作为支点，采用自制连接鸭嘴、椎2286 耐磨双孔锯齿环、椎2286mm 矿用圆环链、连接销（或 椎30 高强螺栓）将液压推移缸与掘进机二次运输连接架上的鸭嘴连接杠相连。（5）利用液压片阀操控，液压管与缸体连接，在掘进机二次运输侧面自制加工管线槽，将所有管线捋顺后在管线槽内通过，并将管线进行捆绑，防止操控时挤坏液压管或液压管抽头后管线甩动抽人。并在液压操控阀组部位安设操控手把限位装置，防止人员误操作。4作业方案的实施S1706 回顺掘进工作面巷道倾角为 15，巷道窑窑24第 1 期2022 年 8 月铁法科技底板泥岩质地松软，受地质条件影响，大倾角掘进期间掘进机退机困难，牵移可缩皮带时间过长，用 40T锚链配合大环牵移可缩皮带尾时，因 40T 锚链多次使用，磨损超限，有时会出现大环损坏或断链等情况，不利于现场安全管理，严重阻碍了掘进工作效率。为了解决上述难题，对可缩皮带尾进行改造，在可缩皮带尾两侧设置两套液压推移缸，通过液控系统实现可缩皮带尾自动牵移，减少掘进机进退机次数，保证可缩皮带尾牵移施工操作安全、可靠。4.1工作原理在可缩皮带尾尾节两侧安设两套推移液压缸，掘进机切割完毕后退至安全地点，截割头落地，给好后支撑缸，将可缩皮带尾的推移液压缸缸芯伸出1.8m（2 排进度），用 椎2286mm 矿用圆环链和椎2286 耐磨双孔锯齿环将可缩皮带尾与掘进机相连，待确认连接无误后，清净周围无关人员，以掘进机为支点，操作人员在掘进机操控台上操控液压片阀缓慢供液回收缸芯，时刻观察可缩皮带尾前移方向，确保两侧推移液压缸供液一致，发现问题及时调整，实现可缩皮带尾单阀单控的远距离牵移，如图 4 所示。4.2操作流程（1）牵移输送机机尾：敲帮问顶安全确认将掘进机停放在顶板完好的地点掘进机给好后支撑，截割头、铲板落地伸出推移液压缸连接锯齿环和圆环链缓慢供液收回推移液压缸完成牵移施工（推移液压缸行程为 1.8m，当距离较大时，可重复上述工序完成牵移施工）。（2）回撤：安全确认缓慢伸出液压缸断开锯齿环和圆环链收回推移液压缸并固定。5安全重点及注意事项（1）延皮带尾时，除操作人员外的其他人员应撤出警戒区域。（2）操作时，首先将掘进机在顶板完好的地点停稳，保证掘进机与皮带尾间留有足够的空间和距离，给好后支撑和铲板，截割头落地，对液压系统连接情况进行安全确认，确保各环节安全可靠。（3）使用推移液压缸延皮带尾时，先将推移液压缸全部伸出，用 椎2286mm 圆环链通过匹配锯齿环（或 10T 卡环）将掘进机二次运输后衬铁与推移液压缸连接，确保各部连接销齐全牢固（锯齿环给齐匹配涨销）。掘进机侧圆环链必须在二次运输后衬铁处环绕一圈，不得使用二运上方焊接的圆环作为连接点，确认各部连接好后，操作液压操纵阀组缓慢供液，使推移缸缓慢收回，以掘进机作为支点，拉移皮带尾，完成延皮带施工。（4）皮带尾牵移完成后，推移缸缓慢伸出，打开锯齿环，将圆环链整齐放置在固定地点，收回推移缸。（5）加强液压元件的检修和维护，液压缸、液压双向锁及操纵阀组等液压系统无漏液、窜液现象。液压管路每隔 1.5m 用 16#铁线捆绑在掘进机二次运输机上，防止液压管路抽伤人员。（6）牵移皮带尾施工前，必须将皮带尾前的底图 4可缩皮带尾液压牵移装置实物图窑窑25第 1 期2022 年 8 月铁法科技板操平，尤其底板锚固的锚杆必须锯断，防止牵移皮带尾时将皮带尾顶偏或牵移卡劲链环弹飞等情况的发生。（7）牵移皮带尾施工前，提前备好皮带中部件，储带仓预留出符合牵移长度的胶带。必须与胶带输送机司机联系好，对设备停电闭锁，经双方确认好后方可进行作业。（8）牵移皮带尾结束后，对皮带进行试运转和调试工作，如皮带尾偏斜、胶带跑偏，应利用两侧液压推移缸进行左右调节，如无法满足调节要求时，则使用起重机进行调整，严禁使用物料支戗的方式调整皮带尾，保证皮带尾平直，运行正常、不跑偏。（9）生产过程中，由于巷道起伏较大，变坡点皮带会出现飘带和跑偏情况，造成胶带输送机运行时跑货，甚至可能触及皮带保护装置，严重制约生产的连续性，为此，在变坡点安设三组防跑偏压辊，保证生产顺利进行。6优点与不足通过对改造后的可缩皮带尾的使用，取消原综掘机退机拉拽牵引的方式，改为可远程操控的液压牵移，两者相比其利弊如下：6.1优点（1）减少掘进机进退机次数，缩短掘进牵移皮带尾操作时间，提高掘进单进，降低员工劳动强度。（2）液控双向锁的使用能实现推移液压缸在任意位置自锁，发现皮带尾偏斜时随时调整，可实现操作人员远距离操控。（3）自制加工的管线槽、片阀限位装置、集中捆绑管线等方法可防止管路因压力过高抽头伤人或液压管挤坏抽伤人，保证了操作人员安全，有利于现场施工的安全管理，经实践应用效果显著。6.2缺点（1）受地质条件约束，要求巷道底板平滑过渡，不可起伏过大增加牵移阻力。（2）推移液压缸和液控元件损坏率较高。7结语通过对 S1706 掘进工作面可缩皮带尾的改造，有效解决大倾角掘进工作面掘进机退机困难，牵移可缩皮带尾施工时间长、安全隐患多的问题，利用掘进机液压系统通过液压操纵阀组、液控双向锁、液压油管实现单缸单控的远程操控方式，实现可缩皮带尾利用液压操控系统自动牵移和调整，减少掘进机进退机次数，缩短牵移皮带尾作业时间，倾斜巷道皮带变坡点防跑偏压辊的安设，减少皮带跑偏洒货的影响，保证皮带运输的连续性，提高掘进单进。岩巷每天可利用节约时间多进尺 0.9m，每月可提高掘进进尺 27m。煤巷每天可多进尺 1.8m，每月可提高掘进进尺 54m。保证人员安全操控，确保工作面快速、安全生产，为矿井接续顺畅提供有力保障。为掘进工作面施工工艺和设备的安全操控拓宽了视野、提供了经验。为晓明矿今后相同地质条件的掘进工作面安全施工提供了经验。第一作者简介：桂寒（1986-），男，工程师。2013 年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业，现任晓明矿综采准备队技术主管。联系电话：[phone]。窑窑26