掘锚机在煤矿快速掘进中的应用

摘要：随着煤矿挖掘技术的迅速发展，掘锚机组掘锚一体化已成为当今煤巷快速掘进的发展方向，是煤矿开采技术的重要技术革新，也是高产高效矿井技术的关键组成部分。本文介绍了掘锚机组掘描一体化技术应用与发展。

关键词：煤矿；掘锚一体机；快速掘进

中图分类号：X752 文献标识码： A

引言

一、掘锚一体化掘进技术的分析

煤矿采掘是一项危险工作，考虑到安全因素，经常在掘进中有牢固的支护，以防顶板或巷壁坍塌。以往的掘进技术太过落后，难以满足当前需要。掘锚一体化的应用则可解决传统技术无法解决的问题，该技术主要包括以下三部分：

1、掘锚机组

掘锚机组是掘锚一体化技术的核心，此联合机组兼备采煤机和锚杆钻机的功能，可实现掘锚平行作业。第一代掘锚联合机组出现于二十世纪50 年代，在顶板条件较差的巷道中颇为适用。经过半个多世纪的发展，掘锚机组功能日益完善，在国内外有着广泛应用。就目前而言，可将其分为两大类：一是掘锚作业同步的机组，如 KBII 掘锚机组、ABM 系列、MB系列等，在割煤的同时，锚杆钻机开始祖业在侧帮打眼装锚；二是先割煤后支护的机组，如 12BM18、E230、12CM20 等，共同特点就是在截割循环之后再开始锚杆支护。随着掘进工作的需要，我国也开始从国外引进掘锚机组，加大了在此方面的研究。需注意的是，国外发达国家在煤矿采掘中，巷道面积较大，以多巷联合掘进为主，且留设有煤柱，我国则与其不同。所以，在实际中还要结合我国的实际情况而应用。

2、锚杆支护

锚杆支护是煤矿采掘的重要安全保障，掘进速度加快，安全风险也更大，如何提高支护水平，保障作业人员的人身安全也不容忽视。作为一种新技术，掘锚一体化的积极作用不言而喻，在实际生产中则对其支护参数、安全防范、支护材料选择等方面要求更加严格。只有支护技术提升，安全有所保证，才能真正实现高效开采。A 地煤矿区在2010 年引进掘锚一体化技术，掘锚机组性能优越，对支护技术也尤为重视。为实现安全生产，做了很多工作。工作面沿夹矸进行，使用锚杆锚索联合支护的方式，锚杆按矩形状布置，选择金属材料，且顶端设置有树脂锚固剂，以起到固定作用，锚杆顶板为铁托板。掘进过程中，中间的锚杆与顶板始终垂直，误差在允许范围内。锚索同样为矩形，材料为钢绞线，顶端设置有两个锚固剂；每掘进3m，就将锚索打进，保持与岩层面垂直状，露在外面的长度不得超过 200mm，检修时把剩余锚索补齐，使得煤矿的生产效率大幅提升。

3、后配套技术

锚杆一体化技术是多项技术的综合应用，需要各方面共同发挥作用。掘锚机组主要负责落煤、装煤、运输工作，锚杆支护则负责支护安全，但对其他工序往往不起任何作用。而采掘作业中，任何一个环节出现问题，都可能影响到整体效果，这就要用到后配套技术。虽然以前对此问题有所重视，但很多问题依旧无法有效解决，以至于掘进机械化水平较低。国内多是单巷掘进，在后配套设置上，不妨选用可伸缩快速跟进胶带，其宽度和运输速度都较好，可满足现代化采掘需求。另外，一旦运输系统的能力必峰值运量低，极有可能会导致运输中断，此问题也应加强重视。

二、锚杆一体化掘进技术在今后应用中需注意的问题

由于我国煤矿的地质和生产技术条件与国外煤矿有明显的差别，需要对掘锚机组在我国煤矿的适应性需要进行评估。包括岩层条件（顶底板条件、煤层倾角、岩石硬度、瓦斯、水等）和生产技术条件。如上面案例中的掘锚机组安装顶锚杆的位置距迎头为2.4m，安装帮锚杆的位置距迎头约为3.7m，在其他地方则应根据实际要求加以调整。

掘锚机组在施工时是一次进刀成巷，巷道断面形状为矩形。由于掘锚机组截割滚筒宽度较大，一般4.8m-5.5m，要求巷道断面大。我国除神东公司、大同等矿区巷道宽度能够达到4.8m-5.5m外，其他矿区采用锚杆支护的巷道最大在4.5m左右。当前我国大断面煤巷掘进时，除采用高强度锚杆支护技术外，还采用锚索进行补强支护，因此，掘锚机组要想在我国成功应用，必须适应5.4m宽的巷道掘进以及满足快速安装锚索的要求。

三、掘锚机在煤矿快速掘进中的应用

1、掘锚机的截割

在掘进的过程中根据中线进行，掘进的过程中一个循环是1m。掘锚机在截割的过程中，先应把截割头固定到巷道顶板上，再将媒体切入，截割自上到下。对煤层底板进行切割的时候，对割头进行收截，对底煤加以截割，确保平整性的巷道底板，将余煤全部装完之后，又一次地调整截割头到巷道顶板上，实施下一个循环。掘锚机在掘进的时候，司机以激光导向仪作为指引，对煤机的停放位置进行确定，根据巷道尺寸截割深度两刀之后就暂停，然后借助掘锚机的锚杆机进行顶、帮支护，结合巷道的尺寸截割深度为三刀之后就停机，并且对锚索加以支护，在完成支护之后，实施下一刀的掘进，在掘进10m之后，将风筒挂上，掘锚机借助遥控器进行掘进，且对显示屏的操作进行观看。

图3-1 快速掘进系统设备配套示意图

2、装载以及运输

中部输送机以及收集头机构装在掘锚机上，在应用掘锚机进行截割的时候，收集头机构将落入煤，通过收集头上耙爪装载机构在中部输送机装入煤，再输送至停顿在掘锚机之后的连运一号车里面。连运一号车再往身后的跨骑式输送机上运煤，最后的时候通过胶带输送机输送到主要的运输系统。

3、支护工艺

（1）帮锚杆支护

借助掘锚机施工帮锚杆进行帮支护，不可以应用机组钻机施工帮锚杆的情况下，通过煤电钻的施工帮锚杆进行，在变更间排距以及网片搭接方式的时候，需要实时地补充有效的措施。

（2）临时支护

通过锚杆机的支护顶棚以及掘锚机的液压支撑架进行临时性地支护，在支护的时候，务必将液压支撑架提高，进而护住顶板加以支护，再支护。在打顶锚杆的过程中，务必在工作顶板支撑锚杆机的支护顶蓬，然后再进行钻眼。

（3）锚索支护工艺

第一，对锚杆进行钻眼。在打锚索之前的时候，将稳定靴伸出，进而对掘锚机进行支撑，掘锚机操作者把遥控器状态控制为支护。首先将掘锚机液压支撑架支起来，再对前后倾斜阀以及支护梁伸缩阀进行操纵，在工作顶板撑起支护顶蓬。对钻臂摆动阀进行操纵，让两钻架到达钻眼的位置。再结合所设计的眼深以及巷道的高度，将一定长度的钻杆装进去，然后再对钻机给进阀以及旋转阀进行操纵，以及实施最后的钻眼。在设计深度钻入钻的时候，方向给进，与此同时，确保钻杆的旋转，退出钻杆。第二，安装锚索。在之前打好的钻孔里面送入树脂，再在钻孔里面放入锚索，顶住树脂在孔底送入树脂。在搅拌器上放入锚索下端，将钻箱升起一直到锚索底部至眼口大概600mm的位置，升高钻箱且同时进行转动。转动的速度从慢至快加以搅拌，控制时间是10s-12s。第三，对锚索进行紧固。在树脂凝固之后，通过人力上锚索锁具以及锚索托盘，其中，一人连接锚索外露端以及掘锚机张拉泵头，另外一人对锚索进行张拉，确保它的初锚力在14t以上，在有必要的情况下实施又一次地紧固。张拉之后，将张拉泵松开，再安装和紧固下一根锚索。

结束语

随着我国煤矿开采能力不断增强，加快煤巷掘进速度已成为首要考虑的问题。掘锚机组掘锚一体化技术是煤巷快速掘进技术的发展方向，其技术优势明显，拥有广泛的应用前景。所以应重点研究发展掘锚一体化技术在实际应用时要根据我国煤矿的地质条件进行分析，同时要解决锚杆支护技术及后配套技术的难题。

参考文献

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