掘锚一体化快速掘进成巷技术

1、掘锚一体化快速掘进成巷技术就国产悬臂式掘进机而言，单机技术已接近国际先进水平。但无论是引进设备还是国产设备，一旦进入掘进循环系统，均难以达到快速掘进要求，采掘比例失调现象仍很严重。这是因为，除由于掘进机本身可靠性的影响外，主要配套环节如支护、转载、运输、供电、供排水、通风、通信、安全等亦是掘进速度受制约的关键因素。据测算，在一个循环中支护时间可占总时间的5060，切割占2030，系统故障影响占1015。如能解决支护与切割的同步或交叉同步作业，就可大大提高单位时间内的掘进速度。现有巷道掘进机，均为部分断面悬臂式掘进机，工作原理基本相同。通过升降臂上下、水平摆动，配合截割头旋转呈S形运动轨迹完成一

2、个断面切割。科研单位和生产厂家曾多次尝试，在悬臂式掘进机上安装单体锚杆钻机。为避免悬臂式掘进机升降臂的运动与锚杆钻机干涉，锚杆钻机只能安装在升降臂后部，造成的实际空顶距较大。除神华、大同矿区地质条件较好以及个别煤矿空顶距可达10 m外，我国其他矿区顶板条件均较差，采用悬臂式掘进机机载锚杆支护很难满足作业规程要求，为确保及时支护只能停机作业。由于掘进与支护无法平行作业，按目前配套形式，无论采取锚杆支护还是架棚支护，即使后配套都很正常，每掘进一循环（按1 m计）仍约需5575 min进行支护。按目前“四六”制作业方式，每天的极限掘进量是1822 m，按每月25个工作日计，最高月进尺为450550

3、m。随着高效集约化矿井建设的发展，这一掘进速度显然难以满足要求。解决的惟一途径就是自主开发能完成掘锚平行作业的设备掘锚机组，以满足高效集约化采煤技术的配套要求。煤炭科学研究总院南京研究所研制的JMZ型掘锚机组如图6-11所示。图6-11 JMZ机载锚杆钻机及其配套示意图A掘进机；B机载锚杆钻机；C联合组件机载锚杆钻机组成1滑道；2滑台；3主臂；4钻架掘锚机组的工作原理是：掘锚机组截割部在上下摆动切割煤岩的同时，装运机构将破落的煤岩通过星轮和刮板运输系统运至机后配套运输设备，机载除尘装置处于长时工作状态，同时掘锚机组上的机载锚杆钻机进行钻孔、安装锚杆作业，一排锚杆安装完毕，机器前进进行下一循环作

4、业，其作业程序如图6-12所示。掘锚机组可节省移动和装钻机时间，掘进速度可提高50100。国外普遍认为，掘锚机组之所以能被有效使用，一个重要原因在于顶板及时支护、安全可靠。通过对掘锚机组掘进系统进行选型和配套，形成高效掘锚掘进作业线，可使每一循环作业的时间减少2545 min，即每30 min一个循环，生产效率特大大提高，达到每天掘进进尺40 m、最高月进1 000 m，年进尺约l万m的目标，满足高效集约化矿井综采工作面巷道掘进要求。国外主要采煤国家已广泛采用掘锚支一体化掘掘机。其主要代表机型是奥地利塔姆洛克·沃依斯特阿尔派思公司生产的ABM20型、ABMl2型、ABMl4型和ABM

5、30型掘锚联合机组。其中，ABM20型可以在掘进的同时，在距工作面1.2 m处进行锚杆支护作业，现已在南非、澳大利亚等许多国家取得了良好声誉。德国保拉特（Paurat）公司生产的E230型掘锚联合机组在德国取得了良好使用效果。据预测，未来的掘锚联合机组将向自动钻眼和自动装锚杆的目标发展。图6-12 掘锚机组作业程序示意虽然我国目前尚未生产该类设备，但已经开始这方面的研究和开发。煤科院南京研究所与兖州鲍店煤矿共同研究开发了机载锚杆钻机并安装在MRHS100型掘进机上，组成掘锚一体化掘进机组进行试验。试验期间的平均进尺为389 m/月，在煤层和顶板硬度合适时，月实际进度可达500 m。可以预料国产

6、的掘锚一体化快速掘进成巷设备很快将在我国进入实际应用阶段。煤巷快速掘进和支护技术发展趋势目前，我国煤矿煤巷、半煤巷综掘平均进度仍然不高，这固然与各煤矿地质条件不同和各煤矿技术管理水平差异有关，但掘进设备本身没有与现在的巷道支护技术相适应也是一个重要原因。据统计，巷道掘进作业中的支护时间要占总作业时间的70。虽然在煤巷和半煤岩巷道中采用了锚杆、锚喷和锚粱网等支护手段、简化了巷道支护作业，但掘进巷道作业中的掘进与支护的分离仍是进一步提高掘进巷道速度的最大障碍。（1）大力开发推广掘锚联合机组。为适应日产万吨级综采工作面快道推进的需要，20世纪90年代初期发达国家研制开发了集快速掘进，锚杆支护为一体的

7、掘锚机械化平行作业装备掘锚联合机组。该设备在英、澳等国应用中取得良好效果，在大断面煤巷掘进中年进尺可高达1.5万2万m。目前掘锚机组在国外已趋成熟并得到广泛应用。（2）广泛采用连续采煤机。连续采煤机多巷掘进是美、澳等主要采煤国家长期采用的掘进技术。我国神华集团采用连续采煤机掘进高产高效工作面煤层平巷，取得了极其显著的技术经济效果。2000年大柳塔矿创年进尺22 324 m巷道水平。兖矿集团南屯煤矿也达到1.1万m/a水平。连续采煤机掘进的优点突出，采掘合一，推进速度快，产量大，效益好。同时，在综采工作面生产强度不断增大情况下，多巷系统是满足工作面通风，运输、行人和设备安设的最佳选择。（3）全面推广锚杆支护技术。我国煤巷锚杆支护技术和成套装备已基本形成，煤巷锚杆支护技术已在西山潞安、晋城、兖州、邢台、铁法、平顶山、开滦等矿区得到广泛应用，从薄及中厚煤层回采巷道到