掘进机的合理作业孙应格Microsoft Word 文档.docx

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掘进机的合理作业

吕梁市煤炭工业学校、采矿教研组教师：

孙应格

随着采煤工作面自动化程度的不断提高，采煤工作面的推进速度越来越快，便要求巷道的掘进速度也必须相应提高，以实现煤矿生产的采掘平衡，提高煤矿巷道掘进机械化程度是煤矿生产的客观要求。

巷道掘进机是一种能同时实现截割、装载、转载煤岩作业、并可调动行走、喷雾除尘的联合机组。

它具有工序少、速度快、效率高、质量好、施工安全、工人劳动强度低等优点。

因此，掘进机在与综采工作配套使用中发挥着越来越大的作用。

那么在使用掘进机掘进巷道时，如何正确进行截割作业，是合理使用好掘进机、正确实现首要功能、提高掘进速度的关键。

一、影响煤的破碎强度的主要因素

充分认识钻进截割介质的强度特性，是更好地利用其强度特性进行破碎、达到快速截割的基本条件。

（一）煤层内部的层理和裂隙。

层理是煤一层一层之间的结合面，该面上分子间的粘结力很小，一般与煤层倾斜方向平行。

裂隙是两侧煤岩体没有发生或仅发生微小位移的破裂面。

通常是指煤岩的断开面。

沿裂隙面的粘结力和内摩擦角明显减小，如其粘结力仅为整体煤岩的1%~20%，一般沿着层理和裂隙方向的强度约为垂直层理和裂隙方向强度的70%~80%，因此沿煤岩层层理和裂隙方向进行破碎就容易。

（二）随着掘进面的前移，工作面上新暴露出的煤岩体就由原来的三向受压变为二向受压状态，其强度降低，工作面上的煤岩体在顶压的作用下，就会产生压力裂隙，它首先出现在强度较小的煤层中，而后逐渐发展。

压力裂隙的显现，它随开采深度而变化，开采深度越大，压力裂隙显现就越剧烈。

压力裂隙的产生和发展，导致掘进工作面煤岩体强度的降低，截割阻力仅为原来的1/3~1/2.

（三）同一掘进工作面上的煤壁强度不同，一般情况下，煤壁下部比上部强度高，靠近巷道轮廓线处比中间的强度高，中部强度最低。

（四）煤中含有一些坚硬物如核状黄铁矿、硬夹石等，在截割这些坚硬物时，会使截割阻力急剧增加，比截割煤时的的阻力大几倍甚至十几倍。

二、合理选择截割方式和工序的原则

为了缩短截割时间，提高掘进效率，既能快速钻进截割、又便于维护围岩，应根据所掘巷道所处的煤岩层构造、性质等条件选择合理的截割方式和工序。

（一）选择截割方式应遵循的原则

1、利于控制和维护围岩；

2、钻进和截割阻力小；

3、尽量增大钻截深度，减少截割头的空行程；

4、少出大块煤矸，以利装载和运输。

（二）选择截割工序应遵循的原则

1、在较均匀的中硬煤层中，应先掏底槽，再由下向上逐步横向截割；

2、半煤岩工作面先截割软煤岩层，后截割较硬煤岩层；

3、层理发育的软煤层，可采用中心开钻，向四边逐步刷大，沿层理截割；

4、顶板破碎，可采用先割两帮、再割顶、最后截割中底部煤柱。

三、掘进机作业方法

先进行掏槽，然后在进行截割。

（1）掏槽

1、掏槽就是利用掘进机的截割头，先将掘进工作面上某一部分煤岩体截割破碎，为后续截割破碎提供第二个自由面的工艺过程。

一般都采用在巷道底部掏槽，它能使后续截割破碎的煤岩借助自重下落而方便装载。

2、掏槽作业

（1）准备：

在底部掏槽之前，应先无负荷地启动掘进机截割部，而后启动掘进机，将铲板下放到地板上，使铲板受力平稳后，再开动掘进机向前移至掘进工作面，摆动、下放截割臂，使截割头定位在巷道的底板的左帮位置（因为一般掘进机的操作台均在左侧，掏槽起始于左，易于准确钻进）。

（2）掏槽作业：

当截割部定位在底板左帮位置时，截割头边旋转截割、伸缩油缸边伸臂推进，截割推进深度以截割滚筒不打滑为宜；然后边旋转截割、边水平摆动悬臂，使截割头从底板左帮截割到右帮位置；向前开动掘进机、同时回缩伸缩油缸；再从右向左截割到左帮预定位置，再向前开动掘进机；因为掏槽是在工作面只有一个自由面条件下进行，围岩夹制力较大，底部煤岩体强度又较高，因此往往需要循环往复以上的几个过程，才能达到预定深度，完成底部掏槽。

（二）截割

1、截割的基本作业：

底部掏槽完成后，随截割头旋转截割把工作臂慢慢抬起，使截割头沿右帮倾斜上移，一般上移距为截割头的直径，然后截割头再从右帮截割到左帮，依次上移、横向截割，直到截割出所需巷道断面为止，至此完成了一个掘进循环的截割作业。

在煤质较均匀、围岩稳定、巷道跨度不大的情况下，其开切截割工艺的轨迹如图1所示。

2、截割注意：

开始截割时，必须使截割头慢速靠近煤岩，避免截割头带负荷启动，截割过程中不要过负荷工作；截割时必须扫底，保证掘进工作面煤岩壁平直；横向前进截割时，必须与前一刀正确衔接；压力截割时，重叠厚度以150~200mm为宜。

四、特殊地质条件下的截割方法

（一）顶板破碎、直接顶易垮落的掘进工作面截割方法：

顶板破碎、直接顶易垮落的掘进工作面，为了缩短大部分顶板的暴露时间，以保持顶板的稳定性，应将工作面分两次截割。

先截割工作面左侧1/3的宽度后再截割右侧其余的2/3宽度，其截割工艺轨迹如图2所示。

（2）易片帮的掘进工作面的截割方法：

掘进机在易片帮的工作面截割作业时，应根据不同的情况选用不同的截割工艺过程，以控制片帮，维护围岩稳定。

1、一般易片帮的煤巷，应沿巷道宽度分为左右两部分，左大右小。

先截割左侧，其截割顺序是：

低开槽、割中间、截顶部、割左帮；后截割右侧，其截割顺序是：

先中间、后底帮。

这样尽管分为两部分截割，但会使两帮暴露时间大为缩短，对维护围岩极为有利。

其截割工艺轨迹如图3所示。

2、在倾斜煤层中易片帮煤巷,先截割下帮，后截割上帮；先底部后顶部，最后上角收尾。

这样就会使极易片帮的上帮上部最后才暴露，利于维护围岩稳定。

其截割工艺轨迹如图4所示。

（三）遇有夹石的掘进工作面的截割方法：

掘进工作面遇有夹石时，应根据夹石软硬程度和厚度分别采用不同的截割方法。

1、一般软夹石（f≤2），可采用正常方法与煤层同时截割。

2、对于稍硬的夹石（f<6），应先在夹石下的煤层中进行掏槽、截割，当在夹石的底边形成第二个自由面后，再以低速对夹石进行截割，这样夹石就容易被截割破落。

其截割工艺轨迹如图5所示。

3、对较硬的夹石（f≥6），其厚度小于300mm时，应先在夹石下的煤层中进行掏槽、截割，然后在夹石上部煤层截割，使夹石处于三个自由面的条件，夹制作用明显减小，使夹石坠落，然后再破碎夹石块，其截割工艺轨迹如图6所示。

4、对于较硬的夹石（f≥6），且其厚度超过300mm，宜先在夹石层放震动小炮，后在煤层中按图6所示截割轨迹进行截割。

先在夹石中放震动小炮，可充分利用炮震的作用，炮震效果应使夹石层能在其上下煤层截割破碎后，随即破落。

放震动炮要选用低猛度炸药，爆破时应将掘进机退出20m以上。

（四）巷道掘进宽度较大的掘进工作面的截割方法：

当巷道掘进宽度大于3m时，为便于开切截割和维护围岩，将巷道断面对等分为左右两部分，均从底中部开切，横向截割至侧帮，然后沿侧帮上移截割头，其移距一般为截割头的直径，再横向截割，依次上移、横向截割，直到截割出所需巷道断面为止。

其截割工艺轨迹如图7所示。

（五）遇有变坡时的截割方法；掘进机在掘进中遇有巷道坡度改变时，一般通过采取以下措施进行截割。

1、掘进机由平巷转入15°以下的上坡巷道掘进时，截割头割煤时应截割至稍高于铲板前沿的高度，进一刀后，将铲板稍抬起前移，随掘进与前移，逐步把巷道底板升高，以适应上坡巷道的需要。

当巷道坡度达到规定倾角时，将铲板置于底板上，然后按正常方法进行截割。

如图8所示。

2、掘进机由平巷转入大于15°上坡巷道掘进时，当巷道上移高度超过掘进机本身的截割高度时，可将掘进机退回6~7m，在巷道底板上铺垫木板，然后将掘进机前移在所垫木板上，使掘进机的截割头抬高后进行截割，来满足上移高度的要求，如图9所示。

以后每进一刀就要调高垫板的厚度，直至达到规定的坡度后，再撤去垫板，进行正常的截割。

3、当掘进机由平巷转入小于15°的下坡巷道掘进时，应下放铲板，截割头挖底开切截割，随机体前移，随下移铲板，使巷道底板逐步达到规定倾角后，转入正常截割。

如图10所示。

4、当下坡巷道的坡度超过掘进机挖底开切截割的性能时，可利用后支撑在掘进机后部履带下加垫板，使机体在前低后高的状态下进行开切截割，以提高挖底开切截割的功能，随机体前移，随下移铲板，使巷道底板逐步达到规定倾角后，转入正常截割。

如图11所示。

破碎岩石和防止岩石破碎将永远是巷道施工中所特有的根本矛盾。

这一矛盾的不断产生和不断解决，维持着掘进的正常工作，也推动掘进技术的发展。

巷道掘进机是将破碎岩石和防止围岩结合成一体的，它是巷道掘进机科学先进的根本所在。

所以在使用掘进机掘进巷道时必须充分利用煤岩体的构造和强度特点来破碎煤岩体，通过合理选择截割方法达到防止围岩的目的，以充分保持和利用煤岩体原有的强度和稳定性，合理完成好截割作业。

将掘进机的主体优势和煤岩体客观实际有机结合，就能充分体现出现代科学技术的优越性。