平顶山矿区掘进机械化现状与发展.doc

平顶山矿区掘进机械化现状与发展 王晨明 王元勋 李树森 煤炭科学技术1999年 第27卷 第1期 vol.27 No.1 1999 COAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 摘 要 通过对平顶山矿区掘进机械化现状的分析，提出了矿区发展掘进机械化的设想。 关键词 平顶山矿区 掘进机械化 现状 发展 平顶山矿区地处中原，始建于1955年，由东西两个煤田组成。东部煤田含煤面积650 km2，西部煤田含煤面积64 km2。主采煤层共9层，总厚度15～18 m。除局部为急倾斜煤层外，大多数地区为缓倾斜煤层，煤层倾角5～28。矿区地质构造简单，累计探明地质储量78.2 亿t，现有生产矿井保有工业储量17.5亿t。矿区现有12对生产矿井，总体设计能力为2 000万t / a。 1 矿区掘进机械化现状 1.1 概 况 平顶山矿区掘进机械化起步较早。早在1971年，矿区就已逐步实现了装载机械化。主要设备有装煤机、耙斗机等。自1979年起，平顶山引进了英国DOSCO公司的MK－2A掘进机，从而掀开了综掘新的一页。截止到1997年底的统计，平顶山矿区平均装载机械化程度为92.8％，平均综掘程度为21％，最高达56％（平一矿）。据统计，平顶山矿区每年的开拓掘进量约160 667 m，准备掘进量131 330 m，每年有9 800人从事开拓掘进工作。掘进工效一般在0.16 m/工，平均综掘月效能250 m/台.月；平均机装月效能105 m/台.月。 1.2 岩巷掘进 平顶山矿区的岩巷掘进主要限于开拓巷道，岩性一般为砂岩、页岩和泥岩。岩石普氏系数f一般在3～12之间，多数在5～8左右。巷道多为半圆拱形，锚喷支护，掘进长度一般在1 200 m左右。平顶山矿区岩巷掘进的主要方式仍为钻爆法，机械化配套几乎百分之百为耙斗装岩机加轨道运输。平均掘进速度为60 m/月，掘进工效一般在0.05 m/工。笔者对本矿区有代表性的一、四、六、八、十矿岩巷掘进的一些基本内容进行了调查，结果如表1所示。 表1 平顶山矿区岩巷掘进现状调查 矿名 岩性 断面形状 支护形式 设备配套 平均掘进速度 /m.月-1 一矿 砂、页岩 半圆拱 锚喷 耙斗机 90.2 四矿 页、软岩 半圆拱 锚喷 耙斗机 125.9 六矿 砂、页岩 半圆拱 锚支 耙斗机 81.2 八矿 页、泥岩 半圆拱 锚支 耙斗机 69.4 十矿 砂、页岩 半圆拱 锚喷 耙斗机 106.2 1.3 煤及半煤岩巷道掘进 平顶山矿区煤及半煤岩巷道掘进主要限于采区的准备巷道，年掘进量约130 000 m。煤层普氏系数f一般在3以下，顶板岩石f一般在6～8左右。巷道形状多为梯形或矩形，少量采用拱形。梯形和矩形巷道多采用锚网支护。就巷道的掘进长度而言，若为综采工作面一般均在1 000 m 以上，若为高档普采或炮采，则多在800 m以下。平顶山矿区目前煤及半煤岩掘进的主要形式为综合机械化掘进和普通机械化掘进。综掘的配套形式通常为综掘机、转载机、可伸缩带式输送机。综掘年进尺约为33 000 m。普通机械化掘进的配套形式一般为耙斗机加刮板输送机（或矿车），或装煤机加连续运输或非连续运输设备。平顶山矿区综掘的平均效能为250 m/月.台，普通机械化掘进的效能一般在105 m/月.台。表2所列为平顶山一、四、六、八、十矿煤及半煤岩巷道掘进的基本情况。 2 平顶山矿区掘进机械化发展的思考 2.1 掘进机械化的发展类型 无论是岩巷掘进还是煤及半煤岩掘进，均可按综合机械化掘进和普通机械化掘进两种模式考虑。 1 综合机械化掘进。按通常的观念，所谓 表2 平顶山矿区煤及半煤岩掘进现状调查 矿名 煤层普氏系数f 断面形状 支护方式 设备配套 平均掘进速度/m.月-1 一矿 1～3 梯形、矩形 锚杆 综掘机、耙斗机 287.2 四矿 1～2 梯形、矩形 锚网 耙斗机、综掘机 233.4 六矿 ＜1 矩形 锚网 耙斗机、综掘机 300.2 八矿 约3 梯形 锚杆 耙斗机、综掘机 168.9 十矿 ＜4 拱形 U型钢 耙斗机、综掘机 204.4 综合机械化掘进就是以综掘机、转载机（连续或非连续）及可伸缩带式输送机配成作业线进行掘进作业。 对于岩巷掘进来说，目前国内除了耙斗装岩机、凿岩台车、侧卸式装岩机外并无更佳的设备。70年代我国开发的全断面岩巷掘进机可以切割硬岩，掘进速度也较快，但由于其成本高（设备投资大、运作费用高）和使用限制（仅适用于长距离圆形巷道）而难以推广。随着科学技术的发展，国际上（如波兰、澳大利亚等）已在研制带盘式截割刀具的悬臂式岩石掘进机，这种设备的切割硬度可达80～120 MPa。国内煤炭科学研究总院上海分院也在研制一种兼具悬臂式掘进机灵活性和全断面岩石掘进机硬岩切割性的新型岩石掘进机。相信若研制成功将可使煤矿硬岩掘进机械化水平上一个台阶。 对于煤巷和半煤岩巷道掘进来说，目前国产的综掘设备除可靠性尚需提高外，其基本性能均能满足掘进作业的要求。对于中小断面的煤巷掘进而言，国产的ELMB系列掘进机、S100型掘进机和AM - 50型掘进机均可正常发挥其作用，且均在平顶山矿区取得过较好的成绩，如1991年ELMB－75型掘进机在平顶山十矿创月实进1 031 m的全国记录。对于较大断面的煤及半煤岩巷道掘进来说，国产的EBJ－132型掘进机、EBJ－160HN型掘进机都不失为可供选择的综掘设备。近年来煤矿对煤巷掘进速度的要求越来越高，因而随着锚杆支护技术的日趋成熟，掘进机机载锚杆打眼安装机便越来越令人瞩目。 2普通机械化掘进。普通机械化掘进的基本概念是钻爆法配耙斗装载机或蟹爪式装载机与间断运输或连续运输组合形成掘进作业线。平顶山矿区目前岩巷掘进基本取此模式。对煤巷和半煤岩巷掘进而言，在平顶山矿区考虑到瓦斯等安全因素，似以钻爆法配以蟹爪式装载机和间断式矿车运输作业线为宜，尤其是一些掘进长度较短（不超过500～800 m）的巷道，它具有投资省、效率高、用人少的特点。现阶段我国可供选择的蟹爪式装载机有ZMZ－30型、ZMZ2－17型等。 2.2 掘进机械化装备的选择 根据平顶山矿区多年来使用掘进机械化装备的经验，设备的选择亦须“因地制宜”，即设备所具有的功能与合适的、能让这些功能充分发挥的条件相匹配。掘进机械化装备的选择可从掘进巷道对象的岩性、形状等（如岩性、巷道形状、巷道断面积、掘进长度、支护方式）以及配套关系两方面来考虑。通常情况下我们以岩性、掘进长度和巷道断面积作为设备选型的主要依据。 1按岩性选择。对于全岩巷道掘进，可根据设备的可用性进行选择。如短距离、小断面的岩石巷道可选择小型耙斗装岩机加矿车运输；对长距离、大断面的岩石巷道可配带调车盘的大耙斗机加矿车运输或钻车加侧卸式装岩机。 2按巷道长度选择。当掘进长度在500 m以内时，宜选择装载机或耙斗机，配套运输以间断式运输为宜，如仓车、矿车等；当掘进长度在500～800 m之间时，装载机（耙斗机）和综掘机可兼容考虑，配套运输方式可考虑间断运输或连续运输；当掘进长度在800 m以上时，推荐选择综掘作业线为基本配套模式。 3按巷道断面积选择。当掘进断面积在8 m2以下时，宜考虑选用装载机（耙斗机）或轻型综掘机配以间断或连续运输；当掘进断面积在8～12 m2时，宜选择以轻/中型综掘机为主的综掘作业线；当掘进断面积大于12 m2时，考虑到切割围岩的可能性，宜选择以中/重型综掘机为主的综掘作业线。表3为几种条件下推荐选择的配套方式。 表3 掘进机械化装备的选择 巷道类型 巷道断面积/m2 巷道掘进长度/m ＜8 8～12 ＞12 ＜500 500～800 ＞800 岩 巷 轻型耙斗机＋矿车 耙斗机＋矿车 大耙斗，钻车＋侧卸装岩机 耙斗机＋矿车 耙斗机＋矿车 大耙斗，钻车＋侧卸装岩机 煤及半煤岩巷 装载机，轻型综掘机 综掘机，综掘作业线 综掘机，综掘作业线 装载机 装载机，综掘机，作业线 综掘机，综掘作业线 2.3 经济性比较 根据表3所列的内容，参考本矿区机械化掘进的有关数据，以煤巷掘进时装煤机和综掘机的准备时间、工作效能、配套设备造价等进行比较，结果列于表4。在选型时可将经济性（设备投资）和时效性（所要求完成掘进巷道的周期）进行平衡后选择。 表4 装煤机与综掘机设备效能及设备价格比较 指标 装煤机 综掘机 准备时间/d 3 10 工作效能/m.台.月-1 100 250 设备价格/万元 约30 100～140 工效/m.工-1 0.1 0.5 千米成巷所需时间/d 240 120 注准备时间是指设备的运输、安装及搬家时间。 由此可见，当巷道长度较长，且工期要求较急时，综掘机应是比较好的选择方案，而当巷道长度较短，且工期不十分苛求时，就可选择比较经济的普掘方案。 3 结 语 平顶山矿区的掘进机械化发展经几十年的努力已经有了很好的基础，在生产实践中开发、选型的产品也取得了良好的使用效果，并曾多次获得佳绩。但就其全国大型矿务局的身份而言，其掘进机械化程度与我国其他先进局矿相比尚有一定差距（据1997年原煤炭部的统计资料，全国综掘程度前三名的单位为潞安85.01％，晋城66.13％，大同56.07％），许多实用型装备还有待开发，尤其是如何根据特定条件开发专用产品尚有许多工作要做。总之，平顶山矿区加速发展掘进机械化很有必要，且具有良好的基础，发展前景广阔。 作者简介 王晨明 1960年生，工程师，1983年毕业于平顶山职工大学，现从事煤矿采掘机械设备管理工作。地址河南省平顶山市先锋路21号，邮码467021。 作者单位平顶山煤业集团有限责任公司 收稿日期1998-10-23；责任编辑许升阳