掘进机的合理作业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、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。
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，（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，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，因此沿煤岩层层理和裂隙方向进行破碎就容易破碎就容易二）随着掘进面的前移，工作面上新暴露出的煤岩体就由原来（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（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（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甚至十几倍二、合理选择截割方式和工序的原则二、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。
的截割方式和工序一）选择截割方式应遵循的原则（一）选择截割方式应遵循的原则1、利于控制和维护围岩；、利于控制和维护围岩；2、钻进和截割阻力小；、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；、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（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、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；截割；2、半煤岩工作面先截割软煤岩层，后截割较硬煤岩层；、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；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、掘进机作业方法三、掘进机作业方法先进行掏槽，然后在进行截割先进行掏槽，然后在进行截割1））掏槽掏槽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、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。
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下落而方便装载2、掏槽作业、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，）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）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）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，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。
底部掏槽二）截割（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、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，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，重叠厚度以衔接；压力截割时，重叠厚度以 150~200mm 为宜。
为宜四、特殊地质条件下的截割方法四、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（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左侧 1/3 的宽度后再截割右侧其余的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、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其截割工艺轨迹如图 3 所示2、在倾斜煤层中易片帮煤巷、在倾斜煤层中易片帮煤巷,先截割下帮，后截割上帮；先底先截割下帮，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（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（、一般软夹石（f≤2）） ，可采用正常方法与煤层同时截割可采用正常方法与煤层同时截割2、对于稍硬的夹石（、对于稍硬的夹石（f<6）） ，应先在夹石下的煤层中进行掏槽、截，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，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（、对较硬的夹石（f≥6）） ，其厚度小于，其厚度小于300mm 时，应先在夹石下的时，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。