摘要：连续性采煤机简称连采机，是近年来新兴的集落煤、装载、运输和行走等功能为一体的巷道掘进设备，具有施工速度快、巷道成型质量高、操作简单等诸多优点。相比于综掘机掘进施工，连采机有效降低了掘进工作面空顶时间和对巷道围岩的扰动破坏程度，可有效提高巷道顶板的稳定性，有利于顶板管理。连采机在神华、陕西煤化工、晋煤等企业部分矿井得到了较好的应用，其中，资料显示上湾煤矿曾经使用单机三巷实现了月进尺超过4000m的记录。但是连采机的使用也受到矿井瓦斯、地质构造、矿压特点等多方面因素的影响，或者即使采用连采机进行掘进也难以实现掘、支作业平行。
关键词：连采机；煤矿；双巷掘进；应用
1连采机双巷快速掘进施工工艺
1.1工程地质条件
试验巷道为12401 12402辅运顺槽，两顺槽煤层厚8.89-9.77m，平均8.33m，属于厚煤层，煤层倾角为1～3°，平均2°，老顶以炭质泥岩为主，平均厚5.1m；直接顶以砂质泥岩为主，平均厚1.18m；底板以粉砂岩为主，厚度平均7.4。12402胶辅运顺槽掘进工作面对应地表为石灰沟村特拉豪社、岗房沟社、武家塔梁社。掘进工作面煤层底板标高为1047m～1068m，地面标高为1178m～1314m。12402胶辅运顺槽掘进工作面位于12煤四盘区，工作面东侧为尔林兔未开采区，南侧及北侧为井田边界，西侧是圈定完毕尚未投产的12401综采工作面。
1.2回采巷道支护设计
根据生产办提供的地质资料分析，直接顶为泥岩，抗压强度约15.1MPa～33MPa，普氏系数约2.11；老顶为细粒砂岩，抗压强度约14.0 MPa～32.2MPa，普氏系数约2.02；直接底为灰色砂质泥岩，抗压强度约10.59 MPa～24.31MPa，普氏系数约1.77。根据地质资料显示及支护经验，最终确定12402胶辅运顺槽掘进工作面顶板采用锚网与锚索补强联合支护。
12401、12402辅运顺槽及联络巷的断面形式为大断面矩形巷道，辅运顺槽净高4.7m，净宽5.4m，净断面面积25.38m2，支护方式为锚网索支护。顶锚杆采用Φ20×2100左旋螺纹钢锚杆，顶锚索采用Φ21.6×8000mm锚索3根／2m，副帮采用Φ20×2100圆钢锚杆铅丝网每排5根支护，正帮支护采用Φ32×2400mm玻璃钢锚杆+塑料网支护，每排5根，胶运顺槽净高4.7m净宽6.4m净断面面积28.2m2，支护方式锚网索支护，顶锚杆采用Φ18×2100圆钢锚杆6根每m+Φ21.6×8000mm锚索三花布置三根／3m冷拔丝网进行支护，正帮采用Φ27.×2400mm玻璃钢锚杆每排5根+塑料支护，副帮支护采用Φ18×2100mm圆钢锚杆5根每排+铅丝网进行支护。联巷抹角尺寸按巷道布置图所示施工，但考虑到实际施工往往大于设计尺寸，所以2m×2m抹角支护不少于锚杆5根锚杆，3m×3m抹角补支不少于8根锚杆，4m×4m抹角补支不少于12根锚杆，5m×5m抹角补支不少于20根锚杆，联巷抹角必须及时支护，抹角不规范时可适当增减锚杆支护数量。
1.3掘进工作面成套装备
连续采煤机掘进工作面设备主要由连续采煤机、运煤车(梭车或连续运煤系统)、四臂锚杆钻车、给料破碎机、装载机、带式输送机、移动变电站、局部通风机等组成。
2掘进工艺及过程
连续采煤机和四臂锚杆钻车平行作业。连续采煤机在12401辅运顺槽落煤，同时连续采煤机上的装载输送机把煤装到采煤机后部的梭车内，煤由梭车运入破碎机，再由破碎机均匀送入带式输送机运出。与连续采煤机割煤的同时，四臂锚杆钻车在12401辅运顺槽内进行支护作业，其作业顺序为定位、钻眼、安装锚杆。连续采煤机切割推进15m后退12401辅运顺槽作业区，转移到邻近的12401辅运顺槽作业。这时完成12401辅运顺槽顶板支护作业的四臂锚杆钻车立即进入12401辅运顺槽进行锚杆支护作业。装载机跟随锚杆机清理底板浮煤和其它杂物，保证道路畅通。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为保证连采设备拐弯顺利，设计联络巷与12401辅运顺槽夹角为90°，联巷间距为80m，当掘进出一条联络巷后，胶带输送机进行移动一次，移动距离为80m（距联络巷口25m）。
连续采煤机掘进过程中司机在激光指向仪的导向下，在每次掘进巷道前，司机开动煤机调整在巷道前进方向的左侧顶板，以激光中线确定位置，切入煤体，从上而下正方向割煤，当割到底板时，煤机稍向后退，割完底煤，使巷道底板平整，装完余煤，再次将截割头调整在巷道顶板，进行下一刀截割。采煤机完成从顶板至底板再到顶板这一过程就称一个截割循环，每一个截割循环工作面向前推进约1m。
为保证连采机下一个循环准确进刀，在采垛停止位置与切槽位置留有一个连采机炮头的距离（1.2m）。利用连续采煤机装载机构、运输机构来完成自行装煤工序。连续采煤机割煤时，煤炭落在装煤铲板上，同时圆盘耙杆连续运转，将煤炭装入中部运输机，运输机再将煤装入后面等待的梭车。工作面运煤由梭车来完成。它直接接受来自连续采煤机采落的煤，对其进行转运，将煤转载到破碎机进行破碎，之后通过胶带输送机将煤运出掘进工作面。顶板整体性好的情况下，施工循环进尺为15m，最大空顶距17m，两帮滞后迎头不大于30m，锚索滞后迎头不大于20m。顶板破碎不完整、过断层及出现各种异常情况下必须严格执行短掘短支，最大空顶距3m，护帮和锚索必须紧跟迎头。临时支护利用四壁锚杆钻车支撑柱前探顶棚实现临时支护。
3掘进现场应用效果分析
试验期间，连采机双巷掘进平均单进水平为1280 m/月，日最高进尺为 60m/ 日，与 EBZ-160 型综掘机单煤巷 280 m/ 月掘进进尺相比，月平均单进水平提高了 4.5倍，日最高进尺提高了 6倍，连采机掘进效率高。
4E00-2250-WT型四臂锚杆钻车支护顶板平均每排9 min，和普通 MQT-130 型锚杆机支护顶板平均20 min/ 排相比较，每排支护用时缩短了 55%，支护效率高，且锚杆钻车有临时支护装置，可实现临时顶板的超前支护，支护时安全性高于锚杆机。由于切割工艺和滚筒形状不同，针对矩形巷道，连采机施工的巷道顶帮平整、不留顶底角，巷道成型规整，比普通 EBZ-160 型综掘机掘好。顶板层间距对掘进安全性影响较大。试验期间发现，顶板层间距大于 7.5 m 时，掘进最大空顶距 17 m，连采机能够发挥快速掘进的优势 ；层间距 3~5 m 时，由于连采机滚筒大，切割时对顶板扰动面积大，为确保安全，最大空顶距缩小至 6 m，锚杆钻车高效支护的优势大大降低 ；层间距小于 3 m 时，需架工字钢金属棚掘进，此时体现不出连采机快速4掘进的优势。因此，顶板层间距小于 5 m 时，连采机快速掘进优势难以发挥。连采机滚筒大，切割时对顶板扰动面积大，遇到地质条件变化时掘进易漏顶。此外，双巷掘进时连采机和锚杆钻车交替施工，顶板空顶时间长，锚杆钻车支护不够及时，安全性降低。相反，综掘机配合锚杆机单巷掘进，顶帮支护及时，其安全性优于连采机双巷掘进。
连采双巷掘进采用锚杆钻车支护，与综掘单巷人工支护相比，工人劳动强度大大降低，同时安全性也比人工支护高。连采机双巷掘进时，梭车运煤路线内浮煤、煤泥较多，通常每掘进一个联巷，留下浮煤、煤泥长度 100 m，装载机清理不够彻底，部分区域需人工清理。
连采机双巷掘进时，每隔 80 m 施工一个与巷道直交的联巷，留下两个悬顶面积大的三角煤区域，该区域受回采动压影响较大，三角煤区域顶板需加强维护。此外，多条联巷施工破坏了护巷煤柱的整体承载性，工作面回采时侧向支承压力影响范围扩大，相邻巷道受工作面采动压力影响严重。
结论
在采用连采机进行掘进时，应提前对影响掘进的地质条件、围岩特性等因素进行分析，并根据现场情况进行掘进施工工艺和支护工艺优化，以确保掘进施工的顺利进行。12401辅运顺槽、12401皮带顺槽及相关联络巷巷道的高效掘进满足了高效集约化生产的要求，缓解了采掘接替的紧张的局面，也为矿井今后推广连采机掘进提供了一定的借鉴。
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论文作者:田宝金
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/31
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