川煤集团达竹公司斌郎煤矿 四川达州 635022
摘要：长期以来，煤矿井下炮掘工作面出矸大多采用耙矸机装矸、1吨U形矿车运矸，这样导致运输环节多，特别是上山掘进或下山掘进，运输距离远环节多的情况下，矸石运输这个瓶颈会导致掘进速度慢、工作效率低。有的为了解决运矸的问题，在掘进巷道内安装了皮带运输机，但是装矸采用耙矸机，任然效果很差。针对以上情况，探索一种能实现高效装矸、连续运输的掘进后配套设备以解决炮掘工作面效率低的情况。是减少装矸、运矸时间，提高掘进效率的一种很好的思路
关键词：二运皮带；后配套设备；无级绳绞车；掘进效率
1 研究应用背景及意义
1.1 研究背景
近年以来，国家方面进行了全国范围内的去产能，对全国产能进行调整，对煤炭行业影响非常大，斌郎煤矿在这一次调整中，为了保生存，在这几年来巷道掘进相对滞后，显现到现在采掘接续比较紧张。
-421采区是斌郎煤矿未来的重要生产采区，为了适应矿井的可持续发展，缓解矿井采掘接续紧张的现状，必须探索一种巷道快速施工的方式。-421采区运输下山是-421采区的一个重要掘进工作面，其巷道长度长、运输距离远，为了提高掘进效率，决定在-421采区运输下山采用挖装机技术快速掘进。
1.2 地质构造
巷道施工标高+1m至-140m，与地表相对高差最小大于525m，巷道穿过三叠系上统须家河组第五段第五亚段（T3xj5-5）隔水层：该隔水层厚1～28m，岩性主要为深灰色泥岩，含0～4层薄煤层。厚度变化大，巷道穿过良好的隔水层会导致须家河组第六段T3xj6砂岩裂隙水流入巷道内，之上有侏罗系中下统自流井组东岳庙段（J1-2z1）隔水岩组、须家河组第七段第三亚段（T3xj7-3）隔水岩组，地表水对掘进无影响。
1.3 巷道设计参数
1.3.1巷道断面形状
-421采区运输下山在T3Xj5-3～T3Xj6层位中穿层掘进，岩层倾角约46～56°，层厚约14m～58m，井下标高+1m～-140m，该巷在±0水平西南大巷环形车场内（导线点15#处）开口施工，开口以平巷施工 53 m后以8°的下坡施工56m再以5°29′41″下坡施工1398m落平于标高-140m，作为-421采区运输、通风、行人使用，工程量1507m。
1.3.2 巷道断面设计
开口施工32m 以大断面施工作为储带仓位置，断面净宽B=4000mm，喷浆厚度30mm，掘进宽度4060mm，墙高H1=1800mm（道床高度250mm），H=1550mm，水沟掘进净断面0.20×0.20m。
-421采区运输下山成巷后主要为-421采区运输、行人，断面净宽B=3200mm，喷浆厚度30mm，掘进宽度3260mm，墙高H1=2000mm（道床高度250mm），H=1750mm，水沟掘进净断面0.20×0.20m。
1.4研究工作意义
随着矿井的采掘部署总进度，必须加快掘进才能使矿井可持续发展，满足矿井采掘接续。为满足我矿采区接续的需求，掘进队伍在掘进技术方面的研究却相对落后，应当加强掘进技术的探索，加快掘进装备的更新换代，从而加快掘进速度。在我矿实际掘进工作中诸多因素都会导致这种不平衡问题的产生，其中，掘进装备相对落后、新装备使用经验不足、职工对新装备适应能力差等是主要因素。
2 研究工作总体思路
2.1技术方案选择
2.1.1设备优化：
传统掘进施工采用耙斗式装岩机装矸，在以往掘进中的运输中均采用耙矸机装矸、1吨U形矿车运矸到采区车场，再集中运出到大巷，最后采用机车运输。这种方式一方面运输各环节环环相扣，往往由于矿车供应不上或绞车故障导致运输出现问题，再加上耙矸机配合1吨U型矿车其运输量太小，作业效率低。特别是上山或下山掘进中，需要绞车提升时，尤显得效率低。
方案采用ZWY-80/45L型履带式大斜坡挖掘式装载机及后配套二运和皮带运输机，不通过任何中转环节，直接将矸石连续运输到301采区矸仓，再装载到1吨U形矿车内，1吨U形矿车串车采用CJY10/6GB架线式机车牵引运至±0m提升副井下车场，矸石利用地面GKT2×2×1－20型绞车提升直接运至地面。
2.2方案设计原则
（1）安全性：方案的论证的选择，必须建立在安全的前提上，所设计到的创新的环节，必须要保证现场施工的安全才能实施。
（2）可行性：对于本方案的确定必须满足一定的可行性，一是技术的可行性，对于所列技术必须是在现有生产条件能满足的情况下可行。二是方案的可行性，所设计的方案程序上可行。
（3）经济性：所设计的方案，在满足前两项的原则上还必须满足经济性原则，方案在提高施工效率的同时要兼顾经济性，所施工的巷道单位进尺的成本要比以往施工技术所消耗的成本低。
3 设计方案
3.1巷道施工顺序：
-421采区运输下山采用“支护、钻眼、爆破、装运”轮流施工顺序。巷道掘进过程中即完成管线的临时敷设工作，每月底或检修期间进行巷道的喷浆工作，喷浆结束对巷道进行质量标准化整改，完成巷道成巷。
3.2运输方式选择
一、矸石装运设备：根据达竹公司总体规划，选择ZWY-80/45L型履带式大斜坡挖掘式装载机，进行装矸和运矸。
二、后配套设备：
1、二运：二运选用ZWY-80/45L型履带式大斜坡挖掘式装载机配套的二运皮带机。
2、皮带运输机：选用DSJ-80型可伸缩皮带运输机，该皮带运输机单台运输距离可达800米，可配套40KW、55KW两种电机，根据实际还可搭载双电机，运输能力大，并配备有储带仓。为机尾的移动提供了良好的条件，同时也为挖装机的灵活应用提供了很好的保障。
4 设备选型
4.1 装载机的选择
本方案ZWY-80/45L型履带式大斜坡挖掘式装载机。
该型装载机装载能力大、能适应最大32°的坡度，非常适合-421运输下山施工，其型号意义及参数如下：
L：连续式
W：挖掘
L：履带式
X：大坡度
80：装在能力为80m³/h
重量：11.86吨
外形尺寸：长7.71m、宽1.69m、高1.99m
最大转弯半径：5m
适应最大坡度：32º
4.2 斜坡矿车
为了提高提高出矸效率，最好的方式就是增加每次提升的方量，在以往选用1吨U形矿车提升，现选用2吨侧卸式矿车进行提升，配合卸载站卸载，可提高一倍提升速度。
4.3 后配套设备
二运皮带机：
二运选用ZWY-80/45L型履带式大斜坡挖掘式装载机配套的DZQ80/35/11型二运皮带机。通过二运皮带机与可伸缩皮带机搭接长度的变化，保证二运皮带机及运输的连续性：减少可伸缩皮带机拉伸皮带的次数，实现缩短辅助工时，加快挖装机采装矸速度的目的。
工作作原理：该机已输送带为传动承载机构，皮带的运行，靠前机架的电动滚筒直接带动。机尾架要直接连接在挖装机的机尾上。当该机后配可伸缩皮带机时，行走部行走轮架在可伸缩皮带机尾部两侧的道轨上。
4.4矿用无极绳绞车运输系统（辅助提升）
矿用无极绳绞车运输系统是以矿用无极绳调速机械绞车为动力，并与张紧装置、梭车、各类轮组及钢丝绳共同组成的循环传动系统。矿用无极绳运输系统是一类煤矿井下辅助运输系统，主要用于工作面顺槽和采掘大巷，由循环钢丝绳牵引矿车、平板车等运输设备，实现了材料或设备等的长距离上坡、下坡和拐弯运输，主机在低速运行时输出力较大，适合液压支架等重型设备的长距离运输，在有些矿山，也可用于煤炭或其他矿石的采掘运输，可实现长运距巷道无接力直达运输，提高运输效率及安全可靠性。
5 主要设备介绍
ZWY-80/45L型履带式挖掘装载机（俗名：扒碴机）主要用于修建铁路隧道、公路隧道、引水洞工程、矿山岩巷掘进及磷矿、铁矿、锰矿等矿石采掘装车。适用于断面为2.4×2.4米以上的巷道，功率大、装车速度快；结构简单、紧凑；人性化设计、便于维修；整体车身采用二氧化碳保护焊焊接；液压及电器原件全部采用名优产品，性能可靠。
ZWY-80/45L型履带式挖掘装载机执行JB/T 5503—2004《立爪挖掘装载机》和Q/XT 29—2012《煤矿用挖掘式装载机》标准。
5.1 用途和特点
ZWY-80/45L（隔爆型）型履带式挖掘装载机是一种连续生产的高效率出矿设备。主要用于铁路隧道施工、矿山掘进、引水洞和国防洞窟施工中的装载作业。适用于断面为2.4×2.4米以上的巷道。机器的最佳工作条件是：岩石的普氏硬度f小于等于12，块度小于等于450mm。
该机靠履带推进铲取岩石并通过铲斗将石料扒进自身的刮板输送机，输送机从尾部将岩石卸入自卸汽车、梭式矿车或其它转载设备上去。同时也可利用反铲挖掘臂扒取远处的岩石，也可以用铲斗来清理工作面。
5.2 ZWY-80/45L型号说明
Z：煤矿用装载机Z，W：装料型式：挖掘为W（挖），Y：驱动方式：Y液压式，— 80/45：装载能力：单位为m3/h / 装机功率kW，L：补充特征：轨轮式G、履带式L、轮胎式T。
5.3 主要结构及其工作原理
ZWY-80/45L履带挖掘装载机由反铲机构、运输槽机构、履带行走总成、机架总成、液压操作系统、电气系统等部分组成。
反铲机构主要由回转油缸、大臂、大臂油缸、小臂、小臂油缸、铲斗、铲斗油缸和链架等部件组成。控制回转油缸的伸缩可使大臂左右回转，控制大臂油缸伸缩可使大臂上下运动，控制小臂油缸伸缩可使小臂前后运动，控制铲斗油缸伸缩可使铲斗完成挖掘动作。铲斗上装有斗齿，磨损后可以更换。
运输槽机构
运输槽机构主要由运输槽、抬槽油缸、主传动部分、刮板链、主动链轮、从动链轮和输送液压马达等部件组成。槽体内衬有进口耐磨板，刮板和主（从）动链轮是用高强度耐磨合金钢制造。控制抬槽油缸伸缩可使运输槽升降，以分别满足工作或行走时的需要。启动输送液压马达正转可驱动刮板链把料石从料口运送到运输槽尾部卸载，在正常工作情况下，运输槽液压马达绝不可反转。
6 现场工业性试验及实施效果
2019年6月该设计方案在斌郎煤矿-421运输下山进行了工业性试验，利用挖装机、二运皮带机及后配套的可伸缩带式输送机进行装矸、运矸，利用无极绳绞车作为材料等辅助运输，实现了-421运输下山的快速掘进，最快达掘进进度达到了120米/月。
6.1 试验条件及巷道布置
-421运输下山巷道断面净宽B=3200mm，喷浆厚度30mm，掘进宽度3260mm，墙高H1=2000mm（道床高度250mm），H=1750mm，水沟掘进净断面0.20×0.20m。巷道采用锚杆、锚索支护，顶底板变形量小。
6.2 运输方式及线路
掘进工作面放炮后，矸石直接通过挖装机将的耙抓将矸石耙到料斗内，通过一运转运到二运皮带运输机，在转运到后配套的可伸缩的皮带运输机上，不通过任何中转环节，直接将矸石连续运输到301采区矸仓，再装载到1吨U形矿车内，1吨U形矿车串车采用CJY10/6GB架线式机车牵引运至±0m提升副井下车场，矸石利用地面GKT2×2×1－20型绞车提升直接运至地面。
6.3现场工业试验组织
为了抓好挖装机技术及配套设备试验工作，及时解决试验中存在的问题，由矿领导、生产技术科、机运科、安全科、调度室等部门一起组成了专门的技术攻关小组，全面负责协调、落实、督促检查和解决设备安装前的准备、安装、调试和试运行过程中存在的各种困难和问题，并落实了具体责任人和工作职责，为项目的成功实施提供了组织保障，确保各项工作安全顺利完成。
参考文选：
[1]ZWY-80/45L型履带式挖掘装载机说明书
[2]JWB-75HJ型无极绳绞车说明书
[3]DSJ-80型可伸缩皮带运输机说明书