基于履带式扒装机替代的煤矿掘进进度提升方案.pdf

CM&M 2023.04390 引言在煤矿掘进过程中，会产生大量的煤矸石等岩石废料。若不能及时将煤矸石等岩石废料运送到巷道外的堆料场地，就会给煤矿开采造成干扰，影响煤矿开采效率。随着煤矿掘进工程不断发展，巷道内产生的煤矸石源源不断地产生。当向外运送煤矸石的机械设备不能适应煤矿生产发展的需要时，应当采用性能更先进、生产能力更高、安全性能更好的煤矿机械设备。1 开采工程概况某煤矿需要在 20 24 大斜坡岩石巷道内开展下山掘进施工。该施工地段以坚硬的石灰岩为主，其硬度可达 100MPa。在下山掘进施工过程中，迎头出矸的难度较高。由于掘进施工的倾斜角度较大，巷道内经常出现“底高”和“顶高”现象。该煤矿采用 P-30B 型耙斗装岩机输出煤矸石等岩石废料（以下简称煤矸石），装载和运输能力明显不足，若不能及时解决这些问题，将直接影响该煤矿的掘进进度和煤炭产量。2 煤矸石外运流程该煤矿采用耙装和运输煤矸石的机械，主要包括P-30B 型耙斗装岩机、矿车、JD-2.5 型矿用调度绞车、CTY2.5 型矿用蓄电池式电机车以及架线式电机车等。操纵 P-30B 型耙斗装岩机的绞车，使用其耙斗和料槽，可将煤矸石卸到底卸式矿车里。JD-2.5 型矿用调度绞车用于将装有煤矸石的底卸式矿车提升、拖运、倾斜到临时储存仓，再由另 1 台同型号耙斗装岩机将煤矸石装入梭式矿车。CTY2.5 型矿用蓄电池式电机车用于将装有煤矸石的梭式矿车牵引到指定工位，再由架线式电动机车，将装有煤矸石的梭式矿车运输到远离开采区的煤矸石集中存放场地。3 目前生产存在的主要问题从工程概况和煤矸石外运流程可知，P-30B 型耙斗装岩机是向外输送煤矸石的关键机械。但是该型耙斗装岩机向外运送煤矸石的能力较低，不能适应煤矿生产发展的客观需要，是煤矸石输送存在的主要问题。P-30B 型耙斗装岩机主要由固定楔、尾轮、耙斗、操纵机构、台车、绞车、导向轮、料槽（包括进料槽、中间槽、缷料槽）、电动机和操纵装置等组成。通过绞车的 2 组滚筒，分别牵引主牵引钢丝绳、尾牵引钢丝绳，使耙斗作往复运动，从而将煤矸石耙入进料槽。经过中间槽到达卸料槽的卸料口，卸入矿车将煤矸石运走。该型耙斗装岩机的耙斗容积为 0.3m3，耙装煤矸石的生产能力为 3550m3/h，采用钢丝绳牵引耙斗作往复运动，装卸煤矸石。P-30B 型耙斗装岩机的外形如图 1 所示。进一步分析认为，P-30B 型耙斗装岩机存在以下 3个缺陷：一是耙斗装料少、速度慢、效率低；二是遇到基于履带式扒装机替代的煤矿掘进进度提升方案刘如阳（重庆交通大学，重庆 400000）摘要：简述某煤矿掘进工程概况和煤矸石外运流程，分析该煤矿掘进缓慢的主要原因，根据产品技术性能与技术参数选购关键机械。对履带式扒装机的操作、使用要点和使用效果进行系统阐述，可供同行业工程技术人员参考。关键词：煤矿掘进；改进措施；履带式扒装机；应用技术40工程机械与维修TECHNOLOGY&MAINTENANCE技术维修巷道“底高”问题时，很难继续完成装运煤矸石的施工任务；三是该型耙斗装岩机缺少安全防护装置，现场人员的作业安全存在隐患。P-30B 型耙斗装岩机的主要技术参数如表 1 所示。4 掘进进度提升方案4.1 更新关键机械根据以上分析，拟对该型耙斗装岩机进行更新。淘汰下来的 P-30B 型耙斗装岩机，可用于煤矸石集中存放地的装卸作业。对矿山机械生产厂家和矿山机械市场进行调研后，拟选购适用于煤矿和大斜坡巷道作业的 ZWY-120/55L型履带挖掘式装载机（以下简称履带式扒装机）。ZWY-120/55L 型履带式扒装机的外形如图 2 所示。4.2 履带式扒装机技术参数ZWY-120/55L 型履带式扒装机的整机质量为 13.6t，装载能力为 120m3/h，挖掘宽度为 5.9m，适用于坡度32之内的大斜坡岩石巷道作业，总功率为 55kW，操作方式为液控。ZWY-120/55L 型履带式扒装机的主要技术参数如表 2 所示。4.3 技术性能分析ZWY-120/55L 型履带式扒装机的工作装置，主要由挖掘装置和刮板输送机组成。其将挖掘机的挖掘功能和刮板输送机的输送功能合二为一，采用电动液压控制系统进行操作，具有能耗小、效率高的特点，是一种可连续作业的高效率装运煤矸石的机械。该型履带式扒装机采用先进的液压传动系统，整体结构紧凑，可以扒取较大范围的煤矸石，能够在全断面进行装载，不留装载死角。通过先导阀进行液压控制，操作简便、运行平稳，作业过程中不会产生较大冲击力，易于后续维修。该型履带式扒装机配装驾驶室、安装了冷风系统，符合“以人为本”的原则。此外还安装了过电流保护等安全防护系统，保障了操作人员的人身安全。该型履带式扒装机依靠履带的推进力铲取煤矸石，使用铲斗将煤矸石扒入刮板输送机。刮板输送机可将煤矸石刮送到其较高的尾部，并卸入矿车或其他转载设备的料斗里。可使用挖掘臂和铲斗扒取距离较远的煤矸石，加装液压破碎锤后，可破碎巷道内的岩石。其装载能力是 P-30B 型耙斗装岩机最高装载能力的 2.4 倍，其各项技术性能明显优于 P-30B 型耙斗装岩机。图1 P-30B型耙斗装岩机外形图2 ZWY-120/55L型履带式扒装机外形表1 P-30B型耙斗装岩机主要技术参数项目参数项目参数整机质量/t4.75装载能力/（m3/h）3550轨距/mm600或900主绳牵引力（/k N）13.519.5主绳牵引速度/（m/s）0.851.22尾绳牵引速度/（m/s）1.181.70钢丝绳直径/mm12.5、15.5电动机功率/kW17工作电压/V380/660外形尺寸/mmm6.101.301.95表2 ZWY-120/55L型履带式扒装机的主要技术参数项目参数项目参数整机质量/t13.6装载能力/（m3/h）120挖掘宽度/m5.9挖掘距离/m2.47挖掘高度/m3.33挖掘深度/m0.8卸载高度/m1.762.10卸载距离/m3.17行走速度/（m/s）0.255%适用巷道坡度/32工作压力/MPa32接地比压/MPa0.1离地间隙/m0.35总功率/kW55操作方式液控工作臂回转角度/55工作状态尺寸/mmm11.082.042.67适用巷道断面（宽高）/mm2.82.8CM&M 2023.04415 履带式扒装机的使用要点5.1 施工准备打开电源总开关，启动液压泵空转 510min 后，使液压泵开始带压工作。ZWY-120/55L 型履带式扒装机在装运煤矸石之前，要调整履带式扒装机的工作位置，即将履带式扒装机从停放区域移动到放有煤矸石的位置，其铲斗放置在前边。安全检查人员必须佩带便携式瓦斯监测仪，以便在施工过程中随时检查作业场所的瓦斯浓度。此外，要检查履带式扒装机的动力电缆，安装作业面瓦斯传感器、瓦斯超限断电器，确保不发生瓦斯事故。在履带式扒装机的适当位置安装安全留绳，用于保护施工作业人员的生命安全。对施工现场进行全面观察，判断巷道支护是否牢固。5.2 施工过程迎头岩石爆破前，须调整 ZWY-120/55L 型履带式扒装机的停放位置，即将其缓慢退回到距离迎头放炮区域 30m以外的安全区域，对履带式扒装机不防爆的部件采用铁皮等坚固物品覆盖，防止爆破对履带式扒装机造成损伤。迎头掘进面完成放炮后，对迎头掘进面打锚杆、布设钢筋网，并使用水泥浆液进行迎头初喷。然后使用履带式扒装机将煤矸石集中到一起，再将煤矸石装入矿车运输到巷道外部。将煤矸石全部清理后，操纵履带式扒装机向前移动，根据装车点的具体位置，在其后端加长临时轨道，用于矿车行驶。施工结束后，操纵履带式扒装机驶离迎头，并将铲斗缓慢放到地面，调节电源开关到“0”位，防止履带式扒装机自行移动。5.3 安全措施在进行迎头爆破作业之前，将履带式扒装机向后移动到安全区域后，须使用直径为 18.5mm 的钢丝绳，将该机连接到锚杆上，使该机处于稳固状态。在履带式扒装机向后移动时，禁止人员进入相关地面。爆破后去除悬浮的煤矸石，并对迎头洞壁进行混凝土初喷，初喷厚度 30mm。混凝土初凝 20min 后，履带式扒装机方可进入迎头区域装载煤矸石。此时须安排专人指挥，防止突发事故。巷道开采煤矿是在 22大斜坡完成的，在履带式扒装机完成扒装煤矸石作业后退回过程中，若是因为压上爆破形成的浮动煤矸石使其后退困难。可使用大斜坡上部的 JD-2.5 型矿用调度绞车，辅助履带式扒装机后退。6 履带式扒装机的应用效果经过一段时间使用得知，ZWY-120/55L 型履带式扒装机具有以下 3 方面优势：6.1 装载能力大幅度提升假设巷道的循环进尺量为 1.5m，放炮后产生 42m3煤矸石。使用该型履带式扒装机只需要 21min 即可完成全部清运作业。而使用 P-30B 型耙斗装岩机则需要 60min以上。相比之下，使用该型履带式扒装机比使用 P-30B型耙斗装岩机缩短了 2/3 的清运时间。6.2 扒装迎头部位能力更强使用该型履带式扒装机之后，扒装迎头部位能力大幅度提高，且巷道“底高”问题的发生率大幅度降低，有效提升了巷道掘进速度。6.3 施工的安全性得到提高使用该型履带式扒装机之后，有效加强了对现场人员和机械设备的保护，防止了煤矸石弹起伤人、耙斗装岩机安全留绳受力过大等问题，提升了施工的安全性，有利于掘进工程的顺利进行。7 结束语本文针对某煤矿掘进缓慢的主要原因进行分析，根据产品技术性能与技术参数选购关键机械，并对对履带式扒装机的操作、使用要点和使用效果进行系统阐述。现代煤矿掘进工程中，采用技术先进的掘进、装运等关键机械设备，可在保证煤矿生产安全的同时，提升巷道掘进速度和施工效率，推动煤矿行业的健康有序发展，创造更好的经济和社会效益。参考文献1 武启.深部煤矿巷道掘进和支护关键技术与应用研究 J.矿业 装备,2023(3):16-18.2 武传伟.煤矿巷道智能化掘进关键技术研究 J.能源与节能,2022(2):107-108+112.3 吴锋.巷道快速掘进顶板支护关键技术探究 J.内蒙古石油化 工,2022,48(8):74-77.4 李国青.ZCY-60R 全液压侧卸式装载机在平煤九矿的应用 J.技术与市场,2020,27(4):109-110.5 马力,回新冬,姚强岭.恒源煤矿采区轨道下山机械化作业线 优化及应用 J.煤炭工程,2020,52(3):48-52.6 曹艳武.中小型非煤矿山平巷掘进机械化的探索与实践 J.湖 南有色金属,2020,36(2):6-8+15.