快速掘进技术在矿井综掘中的实践论文_王坤,谢威,郭睦建

快速掘进技术在矿井综掘中的实践论文_王坤,谢威,郭睦建

山东省邹城市太平镇横河村横河煤矿 山东邹城 273500

摘要:地质条件复杂的矿山建设速度慢,采矿关系日益紧张,影响煤矿生产的发展和安全。因此,在原有的基础上,提出了巷道快速掘进技术。本文结合具体的矿井实例,介绍了快速开挖施工过程和支护技术,并阐述了如何在隧道施工中实现快速掘进。

关键词:矿井;巷道综掘;掘进施工;施工工艺

引言:矿区自北向南长约12公里,东西宽约11公里,勘探面积约103平方公里。设计长度为1052.7m,设计截面为3.6m×2.9m。煤的厚度为2.1~4.1m;直接顶部为泥岩,平均厚度约2.4m;基本顶部为细粒砂岩,平均厚度为3.8m,是一种稳定的岩层。巷道顶部由锚网带+锚索梁支撑,该锚杆由锚网梯支撑。随着国民经济的快速发展,能源消耗正在增加。作为重要的能源之一,煤炭资源正变得越来越重要。因此,煤炭在经济发展中的需求对数量和质量要求更高。中国西部地区煤炭储量丰富,埋藏浅,煤层厚,存在稳定。为满足国内能源需求,特别是煤炭需求,国家加快了陕西,内蒙古等西部地区的开发建设。在宁夏等地,已建成大量现代化大型煤矿。新建现代矿山一般采用全机械化采矿技术,采矿布局合理,效率高,生产能力大。为满足大型矿山的生产能力要求,煤矿井道巷道段和矿区布局的技术参数较大。在这种情况下,如果仍采用传统的钻爆方法,隧道掘进速度太慢,无法满足综合要求,采用生产计划,机械化配套施工技术可以解决这一问题。以下文章介绍了机械化采矿技术。

1快速掘进施工工艺

快速挖掘施工过程:移交类→安全检查→EBZ100掘进机煤切割→敲击帮助顶部→临时支撑→永久支撑→文明施工→进入下一个操作周期。

采用EBZ100悬臂式掘进机切割煤炭和煤炭,配备DZQ80 / 30/11桥式输送机,SSJ-800带式输送机和SGB620 / 40,SGB620 / 55型刮板输送机将煤炭输送到外部煤流系统进行连续输送。顶锚杆采用MQT-120型风力锚杆机构造,锚杆采用ZMS-12型煤电钻或ZQS-50/300型手持式气动钻机。

2岩巷掘进概述

岩巷掘进即为在岩层中进行的平巷掘进作业。岩巷掘进在煤矿开采过程中是一项历史悠久的技术流程,其历经了人工手工形式的挖掘、人工凿岩、火药爆破等多种方式。直至自动化机械设备出现,机械破岩方式的出现显著提升了岩巷的掘进速度与掘进量。当前岩巷掘进的主要工作方式包括掘进与支护平行作业、掘进与支护单行作用。在具体掘进工作中主要是使用凿岩爆破的方式进行,而凿岩爆破工作又包括凿岩、爆破以及运输。岩巷掘进是一项工作量巨大,施工技术复杂的工作,其施工工艺复杂,各个生产工序环节要紧密相连,并且需要应用高度机械化的设备进行。

3支护工艺

3.1临时支护结构

使用金属前探测梁临时支撑。前探头梁使用三根完整的Ø50.8mm无缝钢管,壁厚不小于4.5毫米,长度为4.5米。当煤层和顶板岩石相对稳定时,工作面的最大水深为2.4m,工作面的最大顶部距离为2.7m。当煤层和顶板岩石相对稳定时,工作面的最大控制顶部距离为1.9米;当煤体较软或顶部岩石破碎时,当每个循环的镜头为800mm时,工作面的最大控制顶部距离为1.1m。

3.2永久支护结构

3.2.1顶板支护

(1)顶锚安装技术。屋顶由锚网支撑,锚固件由Ø20mm×2200mm高强度锚固件制成,每个高强度锚固件使用2个MSK2335锚固剂。锚固力设计为80kN(使用LDZ-200锚固张力测量20mm×2200mm高强度)当压力表读数达到20MPa时螺栓合格,钢筋间距为800mm×800mm,螺栓托盘为150mm ×100mm×12mm,M型带长3.6m,钢带长800mm。网是钢网(1000mm×2000mm),钢网的搭接长度不小于100mm,双股12#线捆扎,捆扎距离不大于300mm。平焊网两端必须铺设在巷道两侧,垂直露头不小于100mm,与双股双阻网和钢网连接良好,不得露出。

(2)锚索安装技术。通过锚索梁加固屋顶,在200mm和两端的中点处钻出Ø20mm的孔(地面经过处理并用于井中)。锚梁沿道路中心线平行排列(中心线向左1000mm)中心线向右1200mm,间距2400mm。锚孔深度为7500mm(锚索规格为Ø15.24mm,长度为8000mm)。每根锚索使用5个MSK2335锚固剂,预紧力为100kN。对于预紧力,压力表指示数据达到23 MPa,并且锚索的特殊电缆确保暴露长度为50-100 mm。

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3.2.2帮部支护

采用Ø18mm×2200mm高强度锚+ 2.5m横钢梯+钢网+双阻网支撑,锚间距设计为750mm×800mm。螺栓安装技术:该组采用锚网梯支撑,锚杆采用Ø18mm×2200mm高强度锚杆,螺栓间距为750mm×800mm,矩形排列,从顶板向下开始300mm,每锚两个MSK2335,锚固力设计为80kN。

4快速掘进施工

4.1施工进度

根据煤层的顶板条件严格控制循环进度,以确保挖掘过程中的安全。当煤层和顶板岩石稳定时,每个循环的进尺为2400mm;当煤层和顶板岩石相对稳定时,每个循环的进尺为1600mm;当煤体柔软或屋顶岩石破碎时,每个循环的进尺为800mm。在稳定的煤层和屋顶岩石的情况下,每小班2~4个循环,循环进尺2.4m,日进尺21.6m(平均值),月进尺648m。

4.2作业方式

4.2.1提高开机率

根据煤层的顶板条件严格控制循环进度,以确保挖掘过程中的安全。当煤层和顶板岩石稳定时,每个循环进尺为2400mm;当煤层和顶板岩石相对稳定时,每个循环的进尺为1600mm;当煤体柔软或屋顶岩石破碎时,每个循环的进尺为800mm。

4.2.2多工序平行作业

在每个挖掘周期中,切割和支撑的两个过程不能完全平行,因此需要合理布置。由于大班维修人员在早班,中班专门安排2人进行后车道锚索的平行施工,加强了巷道支护;夜班专门安排2人准备辅助材料。在夜班的每个周期之后,使用带式输送机将备用材料运送到隧道表面,并准备圆形换档供应以减少每个团队的库存工作。

4.2.3各工序间相互配合作业

在并行操作的基础上,有必要强调各个进程之间的相互协作,以便为下一个进程准备前一个进程,这样多进程操作就可以繁忙而不会出现混乱。每个小班的交叉工作时间,完成工作,准备工作,处理安全隐患,清理施工现场等,不需要特殊的杂务处理;运输人员需要每个轮次将材料及时运到掘进工作面,避免远距离长距离准备材料;换挡人员保留尾端跑道,以便后继人员可以顺利开始。这项工作相互协调,提高了工作效率,减少了不必要的重复工作。

5综掘机械化技术的优势

1.提高了煤矿井下作业的安全性

首先,综合挖掘机械已经放弃了传统的爆破爆破工艺,从而消除了爆破引起的瓦斯爆炸等安全事故的发生,避免了枪后有毒有害气体和枪械噪声对人体造成的伤害,同时减少巷道围岩的爆破振动破坏。其次,机械化开挖机械化开挖,综合挖掘机的切割头直接切割岩石(煤),不需要工人头部工作,从而大大降低了操作的危险性,有效地保护了人身安全。

2.降低了工程成本,提高了经济效益

由于采用激光定位技术,综合挖掘机切割巷道时,易于控制巷道的形成,测量定位准确,隧道误差小,保证工程质量。当普通钻孔爆破挖掘道路时,经常挖掘道路。而过挖现象和机械化开挖机械化技术可以避免这种现象,从而省去了修补巷道和刷道的需要,大大减少了灌装和开挖的支撑量,从而节省了成本,提高效率。

结语

作为支持国民经济发展的主要能源,近年来煤炭的开发量不断增加,矿山的年产量也在增加。由于工程量大,施工周期长,是矿山综合开挖的主要特征。因此,主动快速掘进技术已成为矿山挖掘的重要任务。

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[5]高猛.复杂地质条件下煤层大巷锚梁网支护技术研究[J].煤炭技术,2007,26(2):83-85.

论文作者:王坤,谢威,郭睦建

论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期

论文发表时间:2018/9/17

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