各煤礦在提高生產(chǎn)能力的過程中均不同程度的受到巖巷掘進速度的制約,而提高巖巷掘進速度的最佳出路在于提高機械化水平,根據(jù)巷道具體情況布置合適的機械化作業(yè)線,降低工人的勞動強度,保障人員的作業(yè)安全,提高巖巷掘進效率。
煤礦工業(yè)的快速發(fā)展需要有強大的煤機裝備做支撐。近年來,煤巷、半煤巖巷綜掘技術(shù)和裝備的高速發(fā)展,使得傳統(tǒng)意義上的“采掘失調(diào)”不復(fù)存在,轉(zhuǎn)而產(chǎn)生新的采煤與全巖巷開拓的“采拓失調(diào)”,全巖巷掘進速度成為制約煤礦生產(chǎn)能力提高的主要因素。巖巷掘進機械化作業(yè)水平的提高不僅可以提高生產(chǎn)效率,還可以減少工作人員,降低工人的勞動強度,提高工作人員的自身安全,所以,提高巖巷掘進機械化作業(yè)水平成為提高煤炭生產(chǎn)亟待解決的首要問題。 主流巖巷掘進機械化作業(yè)線介紹
目前,煤礦巖巷掘進一般采用鉆爆法和巖石掘進機機掘法,巖石掘進機需要的斷面較大,使用成本較高,對于大多數(shù)礦井的普通斷面經(jīng)濟性不高,本文中不做討論,多數(shù)礦井還是普遍應(yīng)用鉆爆法掘進,使用幾種設(shè)備組成機械化掘進作業(yè)線。
1.1主要巖巷掘進設(shè)備
煤機市場上大量供應(yīng)用于鉆爆法掘進的巖巷掘進設(shè)備主要有以下幾大類:鉆孔設(shè)備主要有煤礦用液壓鉆車(又稱“鑿巖臺車”,以下簡稱“鉆車”),也有少數(shù)礦使用錨桿作業(yè)車兼做鉆炮孔和錨桿孔使用,裝運設(shè)備主要有耙斗式裝載機(以下簡稱“耙裝機”)、煤礦用側(cè)卸式裝巖機(以下簡稱“側(cè)卸車”)和煤礦用挖掘式裝載機(以下簡稱“扒裝機”),還有集鉆孔與裝運于一體的綜合掘進設(shè)備煤礦用鉆裝機(以下簡稱“鉆裝機”)等。其中鉆孔設(shè)備以鉆車為主,裝運設(shè)備主要使用側(cè)卸車和扒裝機。
1.2影響巖巷掘進速度主要因素
各礦的鉆爆法工藝流程雖不盡相同,但從使用情況看,目前在應(yīng)用的各種巖巷掘進機械化作業(yè)線,其裝藥爆破時間大致相同,要使作業(yè)線發(fā)揮最大的效益,均應(yīng)該從縮短鉆孔時間、提高裝載效率和縮短矸石轉(zhuǎn)運時間三方面來考慮。
1縮短鉆孔時間。許多煤礦都開始使用鉆車代替風(fēng)錘進行炮孔的鉆鑿作業(yè),縮短了鉆孔作業(yè)的時間。
2提高裝載效率。提高裝載效率首先應(yīng)根據(jù)所掘進巷道的條件和設(shè)備供應(yīng)情況,盡量選用高效能的裝載設(shè)備,實現(xiàn)連續(xù)裝運。
3縮短矸石轉(zhuǎn)運時間。有了高效率的裝載設(shè)備,必須配備高效能的轉(zhuǎn)運設(shè)備,使轉(zhuǎn)運設(shè)備的能力與裝載設(shè)備的能力相互協(xié)調(diào),才能充分發(fā)揮機械設(shè)備的效率。
1.3幾種主流巖巷掘進機械化作業(yè)線
近年來,國內(nèi)各主要煤礦均大量采用鉆車加扒裝機或側(cè)卸車配套使用的作業(yè)線,該機械化作業(yè)線可以有效縮短鉆孔時間、提高裝巖效率,配合大功率皮帶機、刮板機或矸石倉等縮短矸石轉(zhuǎn)運時間,達到提高掘進速度的目的,以下是幾種典型的配套作業(yè)線型式:
1、鉆車打孔、爆破,后由耙裝機裝礦車。此種方式由于耙裝機工作情況限制,除矸效率低,且耙裝機上的鋼絲繩存在極大的安全隱患,國家相關(guān)法規(guī)也對耙裝機的使用做出嚴格的限制,目前已經(jīng)在逐步被淘汰。
2、鉆車打孔、爆破,后由側(cè)卸式裝巖機把矸石裝運到礦車、皮帶機或刮板機上,由于側(cè)卸車具有機動靈活等特點,除矸徹底,效率高,目前應(yīng)用量很大。這種配套型式的缺點是鉆車和側(cè)卸車在工作切換時需要在巷道內(nèi)錯車,錯車時還要讓開礦車、皮帶或刮板機,需要的巷道寬度較寬,并且由于側(cè)卸車行走頻繁,對電纜、水管、風(fēng)管等管路的保護要求較高。
3、鉆車、扒裝機配套皮帶運輸系統(tǒng)。這種配套型式是由鉆車、扒裝機配套皮帶運輸系統(tǒng),將矸石通過二運皮帶轉(zhuǎn)載到井下的大皮帶運輸系統(tǒng),從而實現(xiàn)矸石的連續(xù)運輸。這種配套型式由于扒裝機可停在皮帶前方,錯車時需要的巷道寬度比鉆車和側(cè)卸車配合要窄一些,作業(yè)過程中需要給在主皮帶運輸機上給二運皮帶的龍門架鋪設(shè)一定距離的軌道來實現(xiàn)安全躲炮距離。
4、鉆車、扒裝機配套礦車運輸系統(tǒng)。這種配套型式是由鉆車、扒裝機配套礦車運輸系統(tǒng),將矸石通過二運皮帶轉(zhuǎn)載到礦車進行運輸作業(yè),這種作業(yè)型式需要的配套設(shè)備較少,維護工作量較小。但其出矸效率需要靠礦車的調(diào)動效率和整個礦井的運輸能力來保證。
5、鉆車、扒裝機配套皮帶+矸石倉運輸系統(tǒng)。這套巖石作業(yè)線的工藝流程是:鉆車打孔爆破后由挖掘裝載機牽引二運轉(zhuǎn)載機挺進工作面,由挖掘裝載機通過運輸槽將矸石轉(zhuǎn)運到二運轉(zhuǎn)載機上,再由二運轉(zhuǎn)載機將矸石轉(zhuǎn)運到皮帶機上運到矸石倉,通過耙矸機將矸石裝入礦車。該方案可充分利用原巷道的耙矸機等設(shè)備,矸石倉可采用下挖式或者木板圍擋,矸石倉大小可根據(jù)爆破量靈活調(diào)整,進行有效的運輸緩沖,矸石倉內(nèi)的矸石可在任意時刻裝運,不受井下礦車調(diào)度和運輸能力的制約。此作業(yè)線可以充分發(fā)揮挖掘裝載機連續(xù)裝矸的優(yōu)點,整套設(shè)備在巷道內(nèi)可布置靈活,從皮帶機、矸石倉處可以實現(xiàn)拐彎布置,適應(yīng)各種巷道。
6、使用鉆裝機配套二運+礦車或皮帶運輸系統(tǒng)作業(yè),鉆裝機可同時實現(xiàn)鉆孔和裝載功能,先打孔、爆破,然后除矸,通過二運直接裝礦車或經(jīng)皮帶輸送到矸石倉再裝礦車,迎頭設(shè)備少,不用錯車,各種管路也減少,更加適應(yīng)窄低巷道的作業(yè)環(huán)境。
主流作業(yè)線效率分析
以上是目前主流應(yīng)用的巖巷掘進機械化作業(yè)線介紹,這些設(shè)備的應(yīng)用大大提高了巖巷掘進單進水平,不同程度的實現(xiàn)了巖巷的快速掘進。各煤礦根據(jù)自身生產(chǎn)實際情況,可選擇相對自身條件最經(jīng)濟、最高效的作業(yè)線,表1是各主流機械化作業(yè)線的優(yōu)缺點對比(表內(nèi)描述為相對程度,以得分高者為優(yōu))。
表1 主流機械化作業(yè)線優(yōu)缺點對比表
配套型式 | 迎頭 設(shè)備多少 |
需巷道寬窄 | 工藝復(fù)雜程度 | 掘進 速度 |
鉆車+側(cè)卸+礦車 | 4 | 2 | 4 | 1 |
鉆車+側(cè)卸+皮帶(刮板) | 3 | 1 | 3 | 2 |
鉆車+扒裝機+皮帶(刮板) | 2 | 2 | 2 | 3 |
鉆車+扒裝機+礦車 | 3 | 3 | 3 | 2 |
鉆車+扒裝機+皮帶(刮板)+矸石倉 | 1 | 1 | 1 | 4 |
鉆裝機+皮帶(刮板)+矸石倉 | 4 | 4 | 3 | 4 |
總而言之,新技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用,改變了傳統(tǒng)的巖巷掘進工藝,各種煤礦巖巷掘進機械化作業(yè)線的使用大大提高了煤礦的生產(chǎn)效率及安全性,減輕了工人的勞動強度,體現(xiàn)了以人為本的理念。先進、高效的技術(shù)和裝備已經(jīng)成為現(xiàn)代化礦井的一個重要標志。