各煤礦在提高生產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,根據巷道具體情況布置合適的機械化作業線,降低工人的勞動強度,保障人員的作業安全,提高巖巷掘進效率。
煤礦工業的快速發展需要有強大的煤機裝備做支撐。近年來,煤巷、半煤巖巷綜掘技術和裝備的高速發展,使得傳統意義上的“采掘失調”不復存在,轉而產生新的采煤與全巖巷開拓的“采拓失調”,全巖巷掘進速度成為制約煤礦生產能力提高的主要因素。巖巷掘進機械化作業水平的提高不僅可以提高生產效率,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水平成為提高煤炭生產亟待解決的首要問題。 主流巖巷掘進機械化作業線介紹
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,對于大多數礦井的普通斷面經濟性不高,本文中不做討論,多數礦井還是普遍應用鉆爆法掘進,使用幾種設備組成機械化掘進作業線。
1.1主要巖巷掘進設備
煤機市場上大量供應用于鉆爆法掘進的巖巷掘進設備主要有以下幾大類:鉆孔設備主要有煤礦用液壓鉆車(又稱“鑿巖臺車”,以下簡稱“鉆車”),也有少數礦使用錨桿作業車兼做鉆炮孔和錨桿孔使用,裝運設備主要有耙斗式裝載機(以下簡稱“耙裝機”)、煤礦用側卸式裝巖機(以下簡稱“側卸車”)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備煤礦用鉆裝機(以下簡稱“鉆裝機”)等。其中鉆孔設備以鉆車為主,裝運設備主要使用側卸車和扒裝機。
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,目前在應用的各種巖巷掘進機械化作業線,其裝藥爆破時間大致相同,要使作業線發揮最大的效益,均應該從縮短鉆孔時間、提高裝載效率和縮短矸石轉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錘進行炮孔的鉆鑿作業,縮短了鉆孔作業的時間。
2提高裝載效率。提高裝載效率首先應根據所掘進巷道的條件和設備供應情況,盡量選用高效能的裝載設備,實現連續裝運。
3縮短矸石轉運時間。有了高效率的裝載設備,必須配備高效能的轉運設備,使轉運設備的能力與裝載設備的能力相互協調,才能充分發揮機械設備的效率。
1.3幾種主流巖巷掘進機械化作業線
近年來,國內各主要煤礦均大量采用鉆車加扒裝機或側卸車配套使用的作業線,該機械化作業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,國家相關法規也對耙裝機的使用做出嚴格的限制,目前已經在逐步被淘汰。
2、鉆車打孔、爆破,后由側卸式裝巖機把矸石裝運到礦車、皮帶機或刮板機上,由于側卸車具有機動靈活等特點,除矸徹底,效率高,目前應用量很大。這種配套型式的缺點是鉆車和側卸車在工作切換時需要在巷道內錯車,錯車時還要讓開礦車、皮帶或刮板機,需要的巷道寬度較寬,并且由于側卸車行走頻繁,對電纜、水管、風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。這種配套型式是由鉆車、扒裝機配套皮帶運輸系統,將矸石通過二運皮帶轉載到井下的大皮帶運輸系統,從而實現矸石的連續運輸。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卸車配合要窄一些,作業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一定距離的軌道來實現安全躲炮距離。
4、鉆車、扒裝機配套礦車運輸系統。這種配套型式是由鉆車、扒裝機配套礦車運輸系統,將矸石通過二運皮帶轉載到礦車進行運輸作業,這種作業型式需要的配套設備較少,維護工作量較小。但其出矸效率需要靠礦車的調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。這套巖石作業線的工藝流程是:鉆車打孔爆破后由挖掘裝載機牽引二運轉載機挺進工作面,由挖掘裝載機通過運輸槽將矸石轉運到二運轉載機上,再由二運轉載機將矸石轉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備,矸石倉可采用下挖式或者木板圍擋,矸石倉大小可根據爆破量靈活調整,進行有效的運輸緩沖,矸石倉內的矸石可在任意時刻裝運,不受井下礦車調度和運輸能力的制約。此作業線可以充分發揮挖掘裝載機連續裝矸的優點,整套設備在巷道內可布置靈活,從皮帶機、矸石倉處可以實現拐彎布置,適應各種巷道。
6、使用鉆裝機配套二運+礦車或皮帶運輸系統作業,鉆裝機可同時實現鉆孔和裝載功能,先打孔、爆破,然后除矸,通過二運直接裝礦車或經皮帶輸送到矸石倉再裝礦車,迎頭設備少,不用錯車,各種管路也減少,更加適應窄低巷道的作業環境。
主流作業線效率分析
以上是目前主流應用的巖巷掘進機械化作業線介紹,這些設備的應用大大提高了巖巷掘進單進水平,不同程度的實現了巖巷的快速掘進。各煤礦根據自身生產實際情況,可選擇相對自身條件最經濟、最高效的作業線,表1是各主流機械化作業線的優缺點對比(表內描述為相對程度,以得分高者為優)。
表1 主流機械化作業線優缺點對比表
配套型式 | 迎頭 設備多少 |
需巷道寬窄 | 工藝復雜程度 | 掘進 速度 |
鉆車+側卸+礦車 | 4 | 2 | 4 | 1 |
鉆車+側卸+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,新技術新設備的應用,改變了傳統的巖巷掘進工藝,各種煤礦巖巷掘進機械化作業線的使用大大提高了煤礦的生產效率及安全性,減輕了工人的勞動強度,體現了以人為本的理念。先進、高效的技術和裝備已經成為現代化礦井的一個重要標志。