破岩综掘机_复杂地质条件下新型综掘机在半煤岩巷中掘进技术
摘 要：半煤岩掘进在华东地区十分普遍，在复杂地质条件下,通过优化支护参数，合理组织劳动用工，采用新型机械设备，科学改进综掘机切割工艺，有效地解决了掘进工程量达不到生产需要、采掘接续紧张、施工人员不足的问题,提高了掘进迎头综合机械化水平,加快了掘进速度,提高了劳动效率,降低了掘进成本,确保了安全生产,推广应用前景广阔,现就龙东煤矿7161材料道掘进施工为例进行阐述。
关键词： 综掘机；半煤岩巷；锚杆支护
一、地质情况：
龙东矿7161工作面开采二叠系下石盒子组七层煤，煤层厚度2.0m～7.10m以暗煤和亮煤为主，含黄铁矿薄膜，局部含夹矸，厚度0m～1.2m：直接顶为泥岩，平均厚度3.07m，岩性为浅灰色，具滑感，易松动离层；1.99m～26.72m的中砂岩，暗黄色，成份以石英长石为主，泥质胶结；老顶为3.15m～19.25m中砂岩，平均厚度11.65m，浅灰色泥质胶结，以石英长石为主，裂隙发育被方解石充填；灰黄色局部夹薄层细、中砂岩，偶见植物化石碎片，严重风化。底板主要为粉砂岩，成份以石英长石为主，泥质胶结，裂隙被方解石充填，颗粒向下变粗。该巷道在顶板标高在－290.3m～-213.8m范围内掘进。（具体见附图一）
（附图一：工作面巷道布置图）
二、工作面生产技术条件
7161材料道沿下帮煤层底板掘进，为综掘施工工艺，巷道煤层倾角25°～30°，上帮破岩1.7m～2.2m，巷道设计净宽3.8 m，净高2.4 m，设计总长度2387.6 m，煤层厚度变化大，多次遇断层，顶底板岩性不稳定，部分地段靠近煤层漏头和风氧化带。
三、设备选型及合理选择巷道施工工艺
1、设备选型
1.1综掘机及运输设备：采用新型ELM-160型掘进机，后跟SJ-800型可伸缩胶带运输机。
1.2钻具配备：
顶锚杆及锚索采用MQT-120C型气动锚杆钻机打眼，帮锚杆采用MQB-35型风煤钻打眼。钻头根据煤岩强度分别使用金刚石钻头和普通合金钻头。钻杆螺帽紧固：采用FD535S风动扳手。材料运输采用JWB90D无极绳绞车运输。2、施工工艺流程优化交接班安检→拉延皮带机尾（一次到位）→按“周边环绕法”切割→敲帮问顶、临时支护→永久支护（顶、帮安装锚杆）→进入下一循环……安全质量检查→整理文明生产→质量验收→交接班3、劳动组织优化作业方式采用“三八制”，即二个半班生产，半班检修。具体人员配备情况见附图二：劳动组织图。其中生产班直接工包括顶锚杆机司机2名、领钎手2名、锚帮工3名、掘进机司机1名；辅助工包括：百米内运料工4名、掘进电工1名、跟班队长1名、负责为生产班准备各项作业条件。（注：出勤人数不含正常休班、病假、事假、探亲假、地面人员等人数。）
（附图二：劳动组织图）
4、作业循环优化：
每个生产班进行四个循环，每个循环90min共360min，加交接班安全检查和收尾工程60min，合计7h（具体见附图三）。
（附图三；作业循环图表）
5、切割技术优化
普通的切割顺序一般为：煤层倾角小于15度时，切割头先从巷道底板横向切割，然后切割头呈“S”型向顶板方向，从上帮到下帮来回切割（具体见附图四）。此切割方式特点是：切割容易，对顶板的扰动小，顶板暴露时间短，尤其适应于破碎顶板的切割，其次是综掘机装煤较容易，掘进速度快。
说明：1、切割路线如图箭头所示。
2、切割顺序为由下向上，先左帮后右帮，呈“S”型。
3、一次切割深度为600㎜。
（附图四：普通切割图）
改进技术后切割顺序为： 煤层倾角大于15度时，切割头先在煤岩结合处的煤层一侧开始掘进，沿煤岩结合处煤线横向切割，先破煤，增加破岩的自由面，后破岩，然后按“周边环绕法”，煤矸交替切割（具体见附图五）。此切割方式切切割速度较慢，煤和矸石能够得到搅拌，避免了单纯出矸易卡死一部运输机的问题。最后用“周边环绕法”有利于控制巷道成形。注意对切割头截齿的保护：综掘机在半煤岩巷中掘进时，截齿最容易被损坏，掘进中要经常观察截割臂的情况，如截割臂振动过大，说明有可能截齿损坏严重。截割臂越振动截齿越容易被损坏，必须及时补齐更换截齿。
说明：1、切割路线如上图所示。
2、切割头先在煤岩结合处的煤层一侧开始切割。
3、一次切割深度为600㎜。
4、图中斜线为岩石。
（附图五：改进后切割图）
四、耦合支护参数设计
根据理论计算和数值模拟分析，确定7161材料道耦合支护参数如下：
巷道断面形式为矩形，净高2.4m，宽3.8m顶板锚杆支护结构采用锚梁网索组合支护，具体支护参数如下：
锚杆支护参数：长度2000mm，直径20mm，间排距900mm。
锚杆形式及性能：锚杆为左旋无纵螺纹钢等强锚杆。密度γ=7.8t/m3,弹性模量E=214Gpa，屈服力ps=114.0kN,平均破断力pb=171kN,延伸率21.3%.
锚尾加工方式：用滚丝机加工。
锚固方式及长度：采用MSK∕23∕60树脂药卷作为锚固剂，采用端头锚固方式，锚固长度600mm。
顶板金属网为4mm铁丝编制的菱形金属网，长度3800mm，宽度1100mm；钢筋梯子梁为直径12mm钢筋焊接制作的钢筋梁，长度3600mm，宽度80mm。
锚索选用直径17.8mm钢绞线制作。锚索长度6.2m（顶煤厚度大于4.5 m时适当加长），间距1.8m，排距1.8 m，成对布置，锚固长度1200mm，用2卷直径23mm、长度600mm MSK∕23∕60树脂药卷；锚索托盘采用200mm×200mm×10mm钢板制成。沿巷道掘进方向隔排布置二根，位于顶板第二、四根锚杆位置，紧跟迎头施工。
五、过断层破碎带施工技术要点：