掘锚机在煤巷快速施工中的研究与应用

【摘要】文章首先简要叙述了掘锚机组在国内外的发展现状，其次结合鲍店煤矿实际情况从快速锚杆支护技术和快速掘进通风安全这两个方面详细介绍了掘锚机的研究与应用，最后对掘锚联合机组在煤矿企业的应用做出了总结。

【关键词】掘锚机；煤巷；快速施工

引言

随着科学技术的发展，放顶煤工艺被广泛推广，综采设备不断更新换代，以适应不同中厚煤层的开采工艺需要，施工工艺日臻完备，工作面单产水平不断刷新。传统配置的综掘工作面存在职工劳动强度大，作业环境较差，工作效率不高等问题，综掘进尺仅在月进500米左右的水平，与国际采矿先进掘进技术相比，存在着较大差距。煤巷成巷速度慢对工作面的接续产生了较大影响。因此，研制自动化程度高、生产能力强、劳动强度低、安全性能好的煤巷快速施工成套设备势在必行。

1.掘锚机组在国内外的发展现状

在世界各地得到推广应用的是奥钢联研究开发的ABM系列型掘锚机组和美国久益公司在连续采煤机上发展的12ED系列掘锚机。奥钢联根据澳大利亚煤矿的经验和需要，研究开发出ABM20型掘锚机组，该机型能实现掘、支平行作业，自动化程度高。美国久益公司在12CM连续采煤机上发展出了12ED系列掘锚机，该机型不能实现割煤和支护同时作业。

为提高顶板锚杆支护的机械化程度，国内曾经尝试过对现有综掘机进行改造，相继研制了为AM50型和S100型掘进机配套JMZ22型机载锚杆钻机，将锚杆钻机安装在掘进机上，掘进过程中不需退机即可进行锚杆支护作业。但是操作不方便，井下实际应用效果比较差，没有达到提高掘进速度的目标。

2 .快速锚杆支护技术的研究

掘锚一体化作为一种全新综掘技术，对锚杆支护参数设计、支护材料、施工工艺、安全技术措施、实测与监测技术以及配套的二次补强加固方式等必然会带来一些新的特点和要求。为此鲍店煤矿与澳科矿山工程技术有限公司根据掘锚机锚杆施工特点及试验地点的地质条件，进行了以下方面的研究：

（1）煤巷掘锚一体化锚杆支护方案与参数设计为了优化支护参数和施工工艺，不断提高掘进水平，在工业性试验的初期，对ABM20S掘锚机组的使用情况进行全过程写实，详细记录各工序的施工过程，施工时间及施工过程中出现的问题。通过对各个工序的作业时间统计分析发现：帮锚杆的施工时间比顶锚杆的施工时间平均每排慢4分钟，顶锚杆与帮锚杆的施工时间不匹配，掘锚机组的效能不能得到很好的发挥。针对这种情况，在不影响支护效果的情况下将帮锚杆长度进行了调整。通过调整使每循环帮锚杆的支护时间缩短了3min左右，实现了顶板锚杆支护与两帮锚杆支护之间的协调。

（2）煤巷掘锚一体化新型高强度支护材料的开发为保证支护效果，研制开发了高强无纵筋树脂锚杆，提高了单根锚杆锚固力；研制开发了施工、安装方便的点焊加筋金属网以及螺纹紧固树脂锚索，取代了传统的钢带和金属网支护。提高了支护效果，降低了材料消耗。

3.快速掘进通风与安全的研究

由于掘锚机组生产能力大，掘进速度快，在掘进过程中粉尘产生量，瓦斯涌出量必然显著增大，通过对掘锚机组产尘特点和煤尘的运动规律以及所需的风速、风量等进行研究，确定了合理的通风方式和综合防尘技术。

3.1通风方式的选择我国煤矿传统综掘通风多采用的是局扇压入式通风方式。这种通风方式虽然具有通风设备简单、管理方便、能及时排除工作面煤尘和冲散工作面瓦斯、并能使工作面含尘空气迅速沿巷道排出等优点，但随着掘进机械化水平的提高，工作面的瓦斯涌出量和产尘强度急剧上升，若仍采用单一的压入式通风方式将会使大量的粉尘吹出工作面，造成有人工作的巷道及回风系统的严重污染，直接影响着工人的身体健康。此外，由工作面吹出来的粉尘逐步地沉积下来也是矿山安全的一大隐患。所以单一的压入式通风方式已不能适应综掘工作面的除尘和稀释瓦斯等安全上的要求。为此,根据ABM20S掘锚机组工作面瓦斯粉尘的具体情况和和目前通风方式的优缺点，我们在掘锚机组生产的工作面采用了长压短抽的的通风方式。该通风方式的关键是选择高效、可靠的局部通风机、除尘风机和长压短抽局部通风方式参数的确定。

3.2掘锚机组综合除尘和防尘技术ABM20S掘锚机组的综合防尘系统由掘锚机外喷雾装置、挡尘帘、除尘风机、各转载点的喷雾和移动水幕组成。

（1）ABM20S锚掘机外喷雾装置ABM20S 掘锚机装备了特殊的喷雾系统，使用特殊的ITP 喷嘴（Incendive Temperature Potential 易引起火花的温度潜能）,外喷雾系统总共有13 个喷嘴：10 个喷嘴布置在截割滚筒周围，3 个布置在前铲板周围。

（2）锚掘机组的挡尘帘锚掘机组的挡尘帘固定在掘锚机组的顶梁上，在掘锚机组进行切割作业时，升起顶梁，挡尘帘将产生的煤尘封闭在较小的范围内。

（3）湿式振弦栅除尘风机除尘风机体积比较大，重量重，频繁搬运不方便；除尘风机到货后我们根据设备的尺寸，制作了除尘风机安装小滑车，安装到皮带机承载段上，除尘风机与转载机联体移动，大大减少了以往移除尘风机及接风筒的工作量。 为减小除尘的阻力，便于除尘风机风筒安装，我们自制了抽出式铁风筒，外形为矩形，边角为圆角。除尘风机的风筒直接与掘锚机组的挡尘帘连接，从封闭的范围内直接抽尘，极大的提高了除尘的效果。

3.3其它综合防尘设施的应用为了综合治理掘进工作面在掘进过程中产生的大量粉尘问题，减少工作面的粉尘浓度，从而保证职工个体安全，在应用掘锚机配备的VAB喷管汽水喷洒系统进行降尘的同时，还装备了风流净化水幕、转载点自动喷雾等防尘设施。

4.结语

总之，以掘锚联合机组为主体的煤巷快速施工成套设备与工艺技术研究总体达到国际先进水平，是我国煤巷掘进技术的一次革命。该系统具有自动化程度高，掘锚平行作业，职工作业环境好等特点，成巷速度显著提高，为解决采掘接替紧张问题提供行之有效的途径。是继长壁综采技术之后，煤矿开采技术的又一项重大技术革新和突破，为我国传统综掘机械化装备的升级换代提供强有力的支撑和保障，为加速我国煤炭工业由劳动密集型向技术密集型转化，促进煤炭企业技术水平的提高，推动煤炭行业的技术进步起重大作用。

【作者简介】

尚培（1985-）男，汉族。2007年毕业于山东科技大学采矿工程专业。现在兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿从事矿井开采技术与管理工作，助理工程师。