[摘 要]在煤矿炮掘施工的半煤岩回采巷道中，安全规程规定严禁使用钢丝绳牵引的耙斗式装岩机进行排矸，加之使用耙斗式装岩机存在排矸有死角需人工辅助清理、钢丝绳摩擦产生火花不安全、频繁牵移存在较多隐患及炮后需固定回头轮有进空顶区危险等不良因素，经过深入研究及广泛调研，确定使用煤矿用挖掘式装载机进行迎头排矸，其具有功率大、排矸速度快；结构简单、紧凑；人性化设计、便于维修；性能可靠等特点，是值得在炮掘施工工艺中广泛推广的施工设备。
[关键词]挖掘式装载机；耙斗式装岩机；回采巷道
0 概述
在煤矿采用炮掘施工工艺的回采巷道中，井下巷道掘进断面主要为3.4m×2.8m、3.2m×2.6m两种规格。目前凿岩采用7655型气腿式风动凿岩机，装岩采用PB-60型耙斗式装岩机，运矸采用SD-40T窄型刮板输送机及SD-150型胶带输送机。耙装机存在排矸有死角需人工辅助清理、钢丝绳摩擦产生火花不安全、频繁牵移存在较多隐患以及炮后需固定回头轮有进空顶区危险等问题，加之《煤矿安全规程》明确规定，有煤尘爆炸危险矿井的煤巷、半煤巷掘进工作面和石门揭煤工作面严禁使用钢丝绳牵引的耙装机。采用煤矿用挖掘式装载机可以解决所有的存在问题，也是下一步炮掘巷道排矸设备的必然选择。
1 巷道工程及地质概况
1.1 巷道工程
21121运输巷在21121运输上山中开门施工，巷道断面3.4m×2.8m。迎头煤矸由SD-40T窄型刮板输送机及SD-150型胶带输送机经21121运煤上山SD-40T窄型刮板输送机进入21122工作面原煤运输系统。
1.2 地质概况
煤11稳定，结构较复杂。煤层含2～3层夹石，平均倾角26°，有伪顶，厚度0～0.6m，为黑色泥岩，含炭质，松软、易碎。抗压强度30Mpa。直接顶为灰色粉砂岩，厚8.0～10m，泥质胶结，层理中等发育，抗压强度50Mpa。基本顶为白色砂岩，厚度19m，厚层理，钙质胶结，抗压强度80Mpa。煤层底板局部有层粘土岩,遇水变软成泥,厚约0.1m。直接底为灰色粉砂岩，厚1.6～1.7m，抗压强度30Mpa，其下为煤12，厚0.1～0.2m。
2 装载机选型
2.1 选型原则
(1)装载机的外型尺寸满足立井下放及巷道作业的要求；
(2)装载机的结构型式及功能特点能适应挖掘作业的要求；
(3)排矸速度满足巷道掘进进度的要求；
(4)装载机操作方便、安全；
(5)装载机使用成本较低；
(6)易损件使用寿命较长、液压元件密封可靠、产品质量稳定。
2.2 设备选型
设备选用ZWY-80/45L型履带式挖掘装载机（俗名：扒碴机)，该装载机最小解体尺寸为长2020mm、高1540mm、宽1120mm。能适应巷道作业及满足立井下放要求。
2.3 ZWY-80/45L型履带式挖掘装载机特点
(1)机器的最佳工作条件是：岩石的普氏硬度f小于等于12，块度小于等于500mm。
(2)本机靠履带推进铲取岩石并通过铲斗将石料扒进自身的刮板输送机，输送机从尾部将岩石卸入自卸汽车、梭式矿车或其它转载设备上去。同时也可利用反铲挖掘臂扒取远处的岩石，也可以用铲斗来清理工作面。
(3)本机采用电动全液压传动，结构紧凑，推进力大，扒取范围广，可以全断面装岩，不留死角，不需人工辅助清理工作面；
(4)本机主要动作采用先导阀控制，操作轻松简便，工作平稳无冲击，性能可靠，维修方便；
(5)本机具有优良的人性化设计，液压系统采用风冷，有座椅，极大地减轻了工人的劳动强度；
(6)司机操作本机时安全、轻松、舒适。
3 挖掘作业施工工艺及配套设备
迎头爆破后将扒碴机边扒碴、清矸、装矸，边向迎头推进，直至将所有爆破产生的煤矸全部排净，将扒碴机后退至距离迎头不小于5米处，为迎头其它工序施工留出足够的施工空间，然后进行迎头临时支护及永久支护。
3.1 凿岩
凿岩设备采用两部7655气腿式风动凿岩机配合六棱中空钻钎及Φ32mm柱齿型钻头进行迎头打眼，采用楔形掏槽方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钻孔深度为1.7-1.8米，钻孔个数34个，单次循环打眼时间为50min。
3.2 爆破
爆破采用平行浅孔爆破方式。工作面炮眼布置分为掏槽眼、辅助眼、周边眼；爆破炸药为Ⅱ级煤矿许用水胶炸药，雷管采用毫秒延期电雷管；正向装药结构，各炮眼均用含砂的黄泥进行填塞，并使用水炮泥；起爆使用MFB-200型发爆器一次爆破，联线方式为串联联线。
3.3 通风
掘进工作面采用压入式通风方式，局部通风设备的位置为距工作面的回风口不小于10米的新鲜风流中。
3.4 装岩
装岩采用ZWY-80/45L型履带式挖掘装载机。该机靠履带推进铲取岩石并通过铲斗将石料扒进自身的刮板输送机，输送机从尾部将岩石卸入二运皮带，进而转载至外部运输设备；同时可利用反铲挖掘臂扒取远处的岩石，也可以用铲斗来清理工作面边角。适用于断面为2.4m×2.4m以上的巷道；装载能力80m／h；挖掘宽度4.5m；挖掘高度2.48m；最小转弯半径4.5m；最大物料通过尺寸(宽×高)500mm×480mm；工作状态外形尺寸(长×宽×高7640mm×1650mm×2200mm。单循环实际装岩出矸时间25min。
3.5 运输
扒碴机一运溜子将煤矸转入二运皮带，二运皮带通过单轨吊小跑车吊挂在临时单轨吊梁上，煤矸经二运皮带卸入迎头运输设备SD-40T窄型刮板输送机，再经DSS-125胶带输送机及运煤上山SD-40T窄型刮板输送机进入原煤运输系统。
3.6 支护
迎头支护采用Φ22×4100mm中空注浆锚索配合“M”钢带及钢筋网进行顶板支护，两帮采用Φ20×2000mm全螺纹钢等强锚杆配合“W”护板及金属菱形网进行支护。
4 施工组织
现场施工中随迎头推进逐渐延长溜子，由于二运皮带长度为25米，除扒碴机机身外多预留5米转弯空间，每次最多可延长溜子20米，延长3次溜子后挪溜子集中延长一次皮带，可避免胶带输送机频繁延长造成皮带短节多，做头维护工作量大的困难，同时集中延长皮带还有利于提高皮带整治质量，提高设备整体面貌。
5 扒碴机和耙斗机对比分析
5.1 提高了扒装排矸效率
在回采上下顺槽掘进施工中，采用以扒碴机排矸的机械化配套施工工艺，每班可完成2个掘进作业循环，施工4排锚杆，单个作业循环掘进进尺1.8m，每月掘进进尺180m。彻底改变了传统耙斗机排矸施工工艺每班一茬两排的现状，掘进效率提高近1倍。
5.2 减轻了职工体力消耗
采用扒碴机排矸后，扒碴机的挖斗反铲机构除正常的排矸外还能有效的清理巷道两帮及边角的浮矸，消除巷道留础跟问题，避免人工清理，彻底杜绝了掘进迎头长期使用的铁锹、手镐、扒子等小工具；采用耙斗机排矸时，需要人工挪移回头轮、清理耙斗挖掘沟两侧的浮煤矸，进入迎头支护前需要人工平整迎头。
5.3 简化了施工程序
扒碴机排矸时迎头只需要一名司机操作、一名职工看护电缆即可，完成排矸工作；耙斗机排矸需要提前打设回头轮固定装置，排矸中途需要挪移回头轮人力拉绳以及人工清理两帮耙斗扒不到的浮煤矸等，施工工序繁琐，占用人员多。
5.4 提高施工安全性
扒碴机排矸过程中人员始终处于迎头永久支护范围内，不存在人员进入空顶区的隐患；采用耙斗机施工需要打设、挪移回头轮，存在人员进入空顶区的危险，同时由于受到钢丝绳牵引耙斗的限制，存在钢丝绳摩擦产生火花的不安全因素。
5.5 改善迎头环境面貌
采用耙斗机排矸时，由于受工序时间限制，耙斗机前方矸石很难排净，始终留有一定量的存矸，尤其是两帮受耙斗行程限制永远无法清理干净；采用扒碴机排矸后，由于其自身采用挖斗反铲挖掘的特点，可以将迎头及后路、两帮的础根、浮矸等全部清理干净，一次成巷不留尾工，彻底改变了长期以来掘进迎头面貌无法得到提高的缺点。
6 结束语
在回采巷道的掘进施工中，采用挖掘式装载机排矸的机械化配套施工工艺的成功应用，解决了传统耙斗装岩机排矸工艺存在的种种缺陷，颠覆了传统的掘进工艺，是煤矿掘进史上的一次工业革命。
参考文献：
[1] 江俊峰. 煤矿用ZWY-80/45L型挖掘式装载机常见故障及处理方法 [J]. 山东煤炭科技,2003(5).
[2] 薛 鹏. 提高掘进速度综合管理技术研究 [J]. 山东煤炭科技，2012，(6):21-22.
[3] 李书民，孙小岩，白杨杨. 深部回采巷道锚网索联合支护技术实践 [J]. 煤炭科学技术，2012,40(1):38-41.
论文作者:吕长刚,张新,韩玉忠
论文发表刊物:《科技中国》2017年10期
论文发表时间:2018/5/2
标签：巷道论文; 装载机论文; 工作面论文; 装岩机论文; 皮带论文; 输送机论文; 作业论文; 《科技中国》2017年10期论文;