關(guān)于召開第六屆山西省煤炭總工程師論壇暨山西省煤炭安全綠色智能開采論壇的通知

北辛窯煤礦大傾角下山掘進(jìn)巷道

出矸工藝的研究與應(yīng)用

一、立項(xiàng)原因及背景

1、北辛窯14采區(qū)回風(fēng)大巷Ⅰ段，位于2煤南翼帶式輸送機(jī)大巷東側(cè)，10#聯(lián)絡(luò)巷南側(cè)開口，巷道設(shè)計(jì)長度約206.4m。按-25°下山掘進(jìn)154m。巷道2020年4月下旬開始掘進(jìn)，2020年9月竣工。由于巷道傾角25°，為急傾斜巷道，對于施工這樣大坡度、長距離下山巷道，能快速、有效的將矸石運(yùn)出成為一個(gè)擺在我們面前的一道難題。

2、由于普通耙?guī)r機(jī)（耙斗式裝巖機(jī)）結(jié)構(gòu)簡單、故障率低、使用和維護(hù)的費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，在中小煤礦普遍采用耙?guī)r機(jī)完成工作面爆破后運(yùn)矸、裝矸的任務(wù)，并且創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，耙?guī)r機(jī)使用的鋼絲繩和工作面尾輪等接觸部位易產(chǎn)生火花，尤其當(dāng)鋼絲繩超期使用時(shí)更加明顯，給掘進(jìn)工作面帶來極大的安全隱患，普通耙?guī)r機(jī)已不適應(yīng)現(xiàn)代快速施工工藝的需耍，尤其在傾斜巷道下山掘進(jìn)的進(jìn)度、安全、效益等方血表現(xiàn)最為突岀。如何運(yùn)用一種技術(shù)先進(jìn)、符合安全生產(chǎn)、對掘進(jìn)作面有較強(qiáng)適應(yīng)性和故障率相對較低的設(shè)備來替代耙?guī)r機(jī)，成為擺在我們面前比較棘手的一個(gè)難題。

3、由于巷道為急傾斜下山巷道，平均坡度為25°，下山掘進(jìn)154m，施工這樣大傾角巷道第一個(gè)制約因素便是運(yùn)輸問題。如果在巷道穩(wěn)設(shè)臨時(shí)皮帶，除了安裝及維護(hù)成本費(fèi)用高，最重要因素為：①矸石向下滾落傷人②矸石滾動(dòng)下滑飛出皮帶。③皮帶自動(dòng)下滑、停不了車等問題。所以大傾角下山巷道快速、安全運(yùn)輸問題，是一個(gè)必須解決的問題。

二、研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)

（一）研究內(nèi)容

為解決傾斜巷道施工中出矸的問題，加快巷道掘逬，14采區(qū)回風(fēng)巷大膽采用ZWY-120 履帶挖掘式裝載機(jī)以及KFV1.8–6型翻斗式礦車聯(lián)合使用，探索使用全新施工工藝，解決了快速裝巖及安全有效出矸的難題。ZWY-120履帶裝載機(jī)靠履帶推進(jìn)鏟取巖石，并通過鏟斗將巖石扒進(jìn)自身的刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)從尾部將巖石卸入KFV1.8–6型翻斗式礦車，翻斗式礦車預(yù)停在提前鋪好的鐵軌上，等待裝滿矸石，給巷口絞車司機(jī)發(fā)出開車信號(hào)，40KW絞車司機(jī)接到開車信號(hào)，將翻斗式礦車快速提升上來，停好車，打好眼，將矸石卸載到40T鐵溜子上，轉(zhuǎn)運(yùn)至地面。

1、ZWY-120/55L型煤礦用挖掘式裝載機(jī)（履帶式大坡度用）是由機(jī)械手與輸送機(jī)相接合，扒渣和輸送裝車功能合二為一，采用電動(dòng)全液壓控制系統(tǒng)和生產(chǎn)裝置，具有安全、能耗小、效率高的特點(diǎn)。挖掘式裝載機(jī)是礦山及小型遂道必不可少的先進(jìn)采礦裝備，是人工和其它機(jī)械的替代產(chǎn)品。該機(jī)靠履帶推進(jìn)鏟取巖石，并通過鏟斗將巖石扒進(jìn)自身的刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)從尾部將巖石卸入KFV1.1–6型翻斗式礦車、皮帶或其它轉(zhuǎn)載設(shè)備上，同時(shí)也可利用反鏟挖掘臂扒取遠(yuǎn)處的巖石，也可以用鏟斗來清理工作面，適用于斷面為3×3米以上的大中型巷道，功率大、裝車速度快；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；人性化設(shè)計(jì)、便于維修；

2、KFV1.1-6型翻斗式礦車用于裝卸巷道的矸石，須用40KW絞車牽引。其基本組成為車箱、車架、連接器和行走機(jī)構(gòu)。連接器是連接機(jī)車和礦車的部件。由插銷連接環(huán)合回轉(zhuǎn)鏈組成。行走機(jī)構(gòu)由4個(gè)車輪和2 根軸組成的兩個(gè)輪對。車箱支承在車架的翻轉(zhuǎn)軌上，車箱在翻轉(zhuǎn)軌上翻轉(zhuǎn)卸載。結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐用、使用方便、只需人力打開止動(dòng)板就能很容易地卸下物料。輪軸采用了滾柱軸承，有效地減少了運(yùn)行阻力，用人力即可推動(dòng)。

3、出矸工藝介紹

①本巷道采用鉆眼爆破方法，分次起爆-臨時(shí)支護(hù)-錨網(wǎng)錨噴支護(hù)。

②支護(hù)完，用ZWY-120 履帶挖掘式裝載機(jī)推進(jìn)鏟取巖石，并通過鏟斗將矸石扒進(jìn)自身的刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)尾部將矸石卸入KFV1.1–6型翻斗式礦車。

③等翻斗式礦車裝滿矸石，裝載機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，裝載機(jī)位置信號(hào)工與絞車司機(jī)互發(fā)信號(hào)聯(lián)系好后，絞車司機(jī)開動(dòng)75KW 絞車，開始快速提升翻斗式礦車至巷口。

④當(dāng)翻斗式礦車到達(dá)巷口卸車點(diǎn) 2 米左右位置時(shí)，減速慢行，絞車司注意及時(shí)停車，指示工人上好阻車器并打好眼。

⑤工人檢查礦車安全無誤后，打開翻斗礦車限位器，推動(dòng)翻斗使矸石翻入刮板輸送機(jī)，將矸石卸到小溜子上。使用信號(hào)聯(lián)系 30T 刮板輸送機(jī)司機(jī)開車，再經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至地面。翻斗自動(dòng)復(fù)位后，閉合限位器。然后重新將空車下放至裝載機(jī)附近，如此反復(fù)工作。

（二）創(chuàng)新點(diǎn)

1、該施工工藝解決了大傾角下山巷到出矸難的問題，通過使用新設(shè)備，調(diào)整工序，探索使用全新施工工藝，很好的解決了快速裝巖及安全有效出矸的難題。能減少工序，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，大大降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也增加了傾斜巷道的循環(huán)率，提高了安全效益和生產(chǎn)效益

2、使用ZWY-120/55L型礦用履帶式裝載機(jī)，替代了普掘巷道耙?guī)r機(jī)出矸的傳統(tǒng)作業(yè)方式，解決了普通耙?guī)r機(jī)移機(jī)跑車、耙斗機(jī)鋼絲繩和耙斗磨損較快等問題，實(shí)現(xiàn)連續(xù)裝載，節(jié)省作業(yè)工序，極大地降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，為巷道的快速掘進(jìn)提供了時(shí)間上的保障。裝載機(jī)一次性將每茬炮矸子全部出凈，且平底質(zhì)量較高，為裝載機(jī)后面的軌道的鋪設(shè)，永久風(fēng)水管路的安裝，水溝及臺(tái)階的施工提供了有利的條件，出矸后工作面干凈整潔，標(biāo)準(zhǔn)化程度得到顯著提高。

3、使用KFV1.8–6型翻斗式礦車解決了大傾角巷道皮帶運(yùn)輸過程中的問題，能大大節(jié)省穩(wěn)設(shè)皮帶的成本及費(fèi)用，解決了下山巷道皮帶矸石向下滾落傷人的問題。 

三、應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

1、經(jīng)濟(jì)效益

①巷道每循環(huán)（2米）爆破實(shí)體巖石約39m3，翻斗式礦車可裝35斗，以巷道掘進(jìn)至100米處時(shí)計(jì)算，每出一翻斗矸石所需7-8分鐘，因此每循環(huán)矸石需要花費(fèi)4.2小時(shí)。對比傳統(tǒng)耙?guī)r機(jī)出矸方式，每循環(huán)進(jìn)度至少節(jié)省4個(gè)小時(shí)（包括倒矸時(shí)間），施工進(jìn)度由每天按一個(gè)循環(huán)增加至三天兩個(gè)循環(huán)，平均每天多掘進(jìn)1米進(jìn)度，因此該巷道比計(jì)劃提前20天完成施工，按生產(chǎn)一天費(fèi)用1萬元計(jì)算，20天可節(jié)約20余萬元。

2、社會(huì)效益:

①挖掘式裝載機(jī)能一次性將每茬炮矸子全部出凈，且平底質(zhì)量較高，為裝載機(jī)后面的軌道的鋪設(shè)，永久風(fēng)水管路的安裝，水溝及臺(tái)階的施工提供了有利的條件，出矸后工作面干凈整潔，工作面標(biāo)準(zhǔn)化程度得到顯著提高。

②ZWY-120 履帶挖掘式裝載機(jī)以及KFV1.8–6型翻斗式礦車聯(lián)合使用的應(yīng)用，很大的節(jié)省了人力、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。挖掘式裝載機(jī)是新一代履帶行走的無軌裝載設(shè)備，具有挖掘力大、機(jī)動(dòng)性好、全斷面作業(yè)、安全性好、一機(jī)多用等特點(diǎn)，可以機(jī)械集矸及運(yùn)輸矸石，迎頭僅需三人就可快速完成出矸，即挖掘裝載機(jī)司機(jī)、指揮、轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)及電纜看護(hù)各一人。因無需人力挪移導(dǎo)向輪及拽繩，故勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。極大地降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。使用KFV1.8–6型翻斗式礦車解決了大傾角巷道皮帶運(yùn)輸過程中的問題，不僅能大大節(jié)省穩(wěn)設(shè)皮帶的成本及費(fèi)用，還解決了下山巷道皮帶矸石向下滾落傷人的問題。

四、總體性能指標(biāo)

實(shí)際生產(chǎn)中，該出矸工藝很好的解決了大傾角下山巷道出矸難的問題，新設(shè)備的應(yīng)用完全替代了耙?guī)r機(jī)出矸的傳統(tǒng)作業(yè)方式，大大加快了出矸速度，提高了工作效率。由于裝矸及時(shí)，避免工作面矸石堆積，有利于輪尺看線及下部炮眼的鉆進(jìn)，提高光爆效果，保證工程質(zhì)量，排除安全隱患，為生產(chǎn)準(zhǔn)備的正常銜接提供了有力保障，同時(shí)，創(chuàng)造社會(huì)和安全效益明顯。

五、存在問題及推廣前景

在14采區(qū)回風(fēng)巷I段的施工過程中，該工藝的研究與的應(yīng)用取得了良好的效果。同時(shí)，在掘進(jìn)距離不超過150米的巷道，該施工工藝能實(shí)現(xiàn)快速提升，比起耙?guī)r機(jī)出矸及皮帶運(yùn)輸能很大的節(jié)省時(shí)間，降低成本，但在超過150米的巷道掘進(jìn)中，出矸速度較慢，影響工程施工進(jìn)度，還需進(jìn)一步改善及提高。