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综掘机直角转弯施工工艺研究与应用

作者:孟涛 来源:东源煤业 发布时间:2015-03-26

摘要:综掘机在井下巷道掘进过程中,为了减少综掘机搬迁、安装工作量,常遇转弯、掉向问题,因此如何缩短综掘机转弯时间,达到安全高效的目的,根据我矿实际情况,设计并实施了综掘机转弯方案,本文将着重介绍。

关键词:综掘机 夹角 转弯 拐角支护 现场操作

引言

我矿自投入使用综掘机以来,EBZ132CZ为主要选用机型,由于综掘机自身尺寸大,掘进出的巷道断面较大,因此,综掘机多用于布置综采工作面,为了综采工作面在后期回采过程中避免增、减架,要求巷道布置为标准矩形,这样在掘进巷道时就需直角转弯,所以在现有条件下,综掘机如何快速转到下一条施工巷道,成为综掘机施工过程中的一大难题。

一、综掘机外形尺寸及选定理由

根据EBZ132CZ掘进机相关资料得知,其外形尺寸为9530mm×2600mm×1550mm,如果采用这个参数在设计弯道处支护时,由于机身长度过长,所需转弯半径就越大,造成支护断面大、支护困难等,因此,必须缩短机身长度,减小转弯半径,根据实测,铲板收缩至最短长度距一运溜子机头处的最小尺寸为7000mm;宽度2600mm为铲板实际宽度(综掘机最宽部分);高1550mm为掘进机机身高度,宽、高对转向均无影响。

二、转弯方法确定

巷道掘进初期,均布置为机轨合一,为了满足运输设备的铺设,要求在转弯过程中,弯道一侧必须为直角搭接,这样大大增加了支护难度,为此,经过现场不断摸索及结合以往实际操作经验,综掘机转弯分别采用设计转弯半径一次性推进转向(图1)和模型模拟法转弯(图2)。

(一)设计转弯半径

根据EBZ132CZ掘进机相关资料得知,最小转弯半径不得低于12000mm,但如果该转弯半径用于垂直巷道转弯时,弯道最大支护尺寸达9316mm,这样现场根本无法施工,在选择转弯半径时,充分考虑最小转弯半径,但由于机身长度(7000mm)的局限性,转弯半径最小不得低于9000mm,转弯半径过小易造成综掘机转弯时活动空间狭小,前进、后退困难;转弯半径过大易造成掘进时悬顶面积过大,导致作业点的不安全因素,同时后期的支护困难。

图1 转弯半径设计比较

由图1可以看出,当选择9000mm转弯半径时,综掘机活动空间能满足操作需求,但支护断面过大,最大尺寸为8074mm(最大支护尺寸选定:掘进巷道时的内弯中心至巷道轮廓最突出部分);当选择7000mm转弯半径时,转弯长度短,施工量相对较小,但综掘机活动空间狭小(至巷帮仅为1800mm),进、退机困难,且支护尺寸也较大,最大尺寸为7245mm。当然,这并不是说相关资料及选定转弯半径直接推进转弯不可行,而是两巷夹角不适于有关转弯和掉向设计,根据理论论证及现场施工经验得出:设计转弯半径,只适用于过渡弯道,且两巷夹角大于100°(如下图所示)。两巷夹角越大,所需转弯长度越短,支护断面越小,更便于施工。

(二)模型模拟法转弯

如上所举,由于两巷夹角过小,设计转弯半径一次推进转弯满足不了施工需求,为此,设计实施了模型模拟转弯法(如图2所示),即:在CAD上根据巷道和综掘机参数制作模型模拟转弯,通过演示来确定巷道转弯的相关数据,在模拟演示中,距离巷帮预留300mm富裕系数,以保证综掘机后尾不刮蹭巷帮。在综掘机行走截割时,支护必须紧跟迎头,按综掘机每前行3000mm时综掘机的摆幅来决定下一循环截割范围,截割至弯道变急段时,可适当缩短行走步距,减少综掘机退、摆机次数,具体选择截割行走步距可根据现场实际条件而定,以此类推,直至转至下一条设计巷道为止。

图2 模型模拟转弯图

三、弯道支护

我矿近年来采掘活动多布置于下水平,下水平地质构造复杂,工作面经常遇断层,巷道顶、底板破碎且较软,因此,锚索、锚杆支护几乎不可能,均使用钢材支护。在弯道施工过程中,采用架设双工字钢支护,支护方式及要求如下:

(一)根据模型模拟法得出相关数据后,加工所需不同尺寸的工字钢。

(二)施工时,严格按施工图进行,控制好中、腰线,掘进够一架位置及时支护,临时支护采用2.8米π型钢配1.5米半圆木进行。

(三)弯道处支架架设为“扇形”,支架迈步(如图3所示)。

图3 转弯弯道支护图

四、现场操作要领

(一)根据巷道布置方式的不同,弯道施工存在左转弯、右转弯之分,在施工左转弯时,由于综掘机操作台在本机左边,司机对施工迎头一目了然,但右转弯时视线受阻,只能依靠辅助人员指挥,因此要求操作司机在截割前对截割点做到心中有数,避免超割、少割或割到支架。

(二)在摆机时,依靠综掘机的前进、后退和截割臂与履带的配合来进行方向调整,要求操作人员由经验丰富的司机担任,操作不熟练易造成摆机不连贯。

(三)弯道掘进时,要求巷道底板平整,由于空间及综掘机的局限性,需拆除综掘机二运设备,出渣采用耙矿配导向滑轮进行。

(四)综掘机在右转弯摆机时,辅助指挥人员要指挥得当,在距离机尾3米两帮处各安排1人观察,观察人员及时向指挥人员报告,再由指挥人员指挥司机完成摆机操作。

五、结语

经实践经验得出,综掘机直角转弯模型模拟法虽实用却不够精确,在现场操作过程中仍存在不足,仍需我们不断探索改革,以充分发挥综掘机的掘进效率,为达到煤矿安全、高效的目标做出贡献。

参考文献:

[1]王虹•综合机械化掘进工艺•2009.5

[2]张荣立、何国纬等•采矿工程设计手册•2004.5


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