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        煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)分析

        2016-08-11 06:53:38李成濤重慶川九建設(shè)有限責(zé)任公司重慶市渝北區(qū)401120
        低碳世界 2016年10期
        關(guān)鍵詞:大巷掘進(jìn)機(jī)機(jī)械化

        李成濤(重慶川九建設(shè)有限責(zé)任公司,重慶市渝北區(qū)401120)

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        煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)分析

        李成濤(重慶川九建設(shè)有限責(zé)任公司,重慶市渝北區(qū)401120)

        在我國(guó)煤炭生產(chǎn)過(guò)程中,綜合機(jī)械化程度日益提高,以綜合機(jī)械化為基礎(chǔ)的快速掘進(jìn)技術(shù)也獲得了良好的發(fā)展?;诖耍疚氖紫确治隽嗣旱V綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)有關(guān)技術(shù)要求,其次對(duì)煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,最后以某煤礦工程為例,對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究。

        煤礦;綜合機(jī)械化;快速掘進(jìn);技術(shù)分析

        1 引言

        近年來(lái),在我國(guó)礦井建設(shè)中,傳統(tǒng)的煤礦掘進(jìn)機(jī)械化程度與掘進(jìn)進(jìn)度已經(jīng)無(wú)法滿足礦井實(shí)際生產(chǎn)的需求,導(dǎo)致采掘接替緊張問(wèn)題的頻繁發(fā)生,基于此,必須深入的研究煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù),以推動(dòng)我國(guó)煤礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

        2 煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)有關(guān)技術(shù)要求

        2.1機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)的可靠性

        機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)必須要具備一定的可靠性,主要是以大功率為核心特征,并且在采掘形式上還可通過(guò)長(zhǎng)壁綜采技術(shù),以全面提高煤礦采掘的工作面單產(chǎn)量,最大限度的減少回采面的數(shù)目,同時(shí)還可簡(jiǎn)化工作面的巷道布置,符合高效集約化生產(chǎn)的基本特點(diǎn)。

        2.2工作面的巷道分布的合理性

        通過(guò)對(duì)礦井工作面的巷道分布進(jìn)行合理的布置,并且不斷改革巷道掘進(jìn)過(guò)程的支護(hù)技術(shù),可有效完善礦井的自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng),優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的性能。但在此過(guò)程中,還需要依據(jù)煤礦自身的實(shí)際情況,并且通過(guò)有效結(jié)合采區(qū)工作面尺寸的變化情況的方式,不斷提高采掘的工作面的推進(jìn)長(zhǎng)度,增加巷道的斷面的有效面積,更好地滿足綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,確保煤礦生產(chǎn)的高效性與連續(xù)性。

        2.3煤礦采掘技術(shù)的創(chuàng)新性

        對(duì)于煤礦采掘技術(shù)的發(fā)展,不僅需要機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)的設(shè)備發(fā)展,還需要不斷加大采掘技術(shù)的創(chuàng)新,并且還要大力投入新技術(shù)以及新設(shè)備的研發(fā),以提升煤礦巷道掘進(jìn)速度,進(jìn)而更好地滿足煤礦采掘工作面的要求,確保煤礦生產(chǎn)的高產(chǎn)量與快速推進(jìn)等方面的基本要求。

        2.4掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的安全性

        在改善煤礦機(jī)械胡快速掘進(jìn)技術(shù)的過(guò)程中,必須對(duì)當(dāng)前已有的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)改善,并且還要對(duì)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行合理的創(chuàng)新,以此來(lái)有效的解決當(dāng)前大多數(shù)煤礦存在的大斷面以及長(zhǎng)距離的巷道支護(hù)較弱等問(wèn)題,從本質(zhì)上提高煤礦采掘工作面的安全性,最終為掘進(jìn)作業(yè)的快速執(zhí)行打下良好的安全基礎(chǔ)(圖1)。

        圖1 煤礦掘進(jìn)作業(yè)面(單位:m)

        此外,在當(dāng)前允許的條件下,可以盡量使用綜采掘進(jìn)技術(shù),逐步完成掘進(jìn)以及錨固整體的發(fā)展趨勢(shì),并且還要大力推廣連續(xù)采煤機(jī)的應(yīng)用,從而為煤礦工作面高效掘進(jìn)作業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

        3 煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn)分析

        3.1五陽(yáng)煤礦工程概況

        五陽(yáng)煤礦礦井位于山西省襄垣縣侯堡、王橋鎮(zhèn)境內(nèi)。施工工程位于K3煤層頂板上10~30m,為二疊系下統(tǒng)山西組地層,巖石主要為灰—深灰色中厚層中粒含長(zhǎng)石石英砂巖夾薄層砂質(zhì)泥巖,局部為細(xì)粒或粗粒,具板狀交錯(cuò)層理,雜基為泥巖、菱鐵質(zhì)及炭質(zhì)泥巖,層面上常見(jiàn)大量水化的黑白云母碎片。該工程所處區(qū)域有斷層和局部小的陷落柱。工程巖石地層硬度系數(shù)為3~6,頂板較為破碎。K3煤層厚5.36m,煤層穩(wěn)定。大巷工程布置在K3煤層之上,整個(gè)工程在施工過(guò)程中不存在揭煤現(xiàn)象。

        工程所處地層埋深較深,地表補(bǔ)充水不明顯,工程水文地質(zhì)簡(jiǎn)單,為三類一型,工程涌水主要為巖層裂隙水、施工排水,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)研情況確定,回風(fēng)大巷涌水量按5m3/h計(jì),膠帶大巷涌水量按15m3/h計(jì),軌道大巷涌水量按10m3/h計(jì),三條大巷同時(shí)施工時(shí)涌水預(yù)計(jì)總量30m3。但該礦屬高瓦斯礦井;3#煤屬不自燃煤層,但煤塵具有爆炸性危險(xiǎn)。

        3.2煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn)

        該煤礦工程中,南嶺風(fēng)井回風(fēng)大巷、南嶺風(fēng)井膠帶大巷采用EBZ260A,512kW,1140V型全巖掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)施工,掘進(jìn)段巖石實(shí)際揭露為泥巖、砂巖互層,;南嶺風(fēng)井軌道大巷采用CMJ2-27,55kW,660V鑿巖臺(tái)車和 ZWY-180L,75kW,660V礦用履帶式挖裝機(jī)配套施工。施工作業(yè)采用三八作業(yè)制。

        在采用MK3型巖巷掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí),對(duì)于作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的矸石,需要通過(guò)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)巾肥瘋}(cāng)中。同時(shí)還要通過(guò)矸石倉(cāng)尾部位安裝的耙矸機(jī)將矸石裝到礦車內(nèi),之后再通過(guò)電機(jī)車運(yùn)送到副井下口,最后采用提升機(jī)將其提升至地面。

        此外,在進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí),在工作面頂板結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的情況下,需要每掘進(jìn)1.5m設(shè)置3棚;而如果工作面頂板結(jié)構(gòu)存在破碎失穩(wěn)情況,則需要每掘進(jìn)0.5m設(shè)置1棚或者每1m設(shè)置2棚。

        對(duì)于該煤礦永久支護(hù)作業(yè),應(yīng)當(dāng)選用U29可縮性鋼支架進(jìn)行支護(hù),并設(shè)置了0.5m棚距。對(duì)于該煤礦工程降塵作業(yè),則應(yīng)當(dāng)在掘進(jìn)機(jī)上安裝CR5-25型小型增壓水泵,可利用掘進(jìn)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的作用,使水在通過(guò)水泵之后,壓力從1MPa上升到10MPa,之后再利用噴嘴來(lái)進(jìn)行噴灑,以實(shí)現(xiàn)降塵的效果。每個(gè)噴嘴安裝有兩個(gè)噴頭,通過(guò)反作用力可以實(shí)現(xiàn)噴頭自動(dòng)旋轉(zhuǎn),使噴灑能夠全方位無(wú)死角地進(jìn)行。

        通過(guò)采用了上述的一系列綜合機(jī)械快速掘進(jìn)技術(shù),該巷道掘進(jìn)速度顯著提升,從月進(jìn)210m左右上升到了250m左右,增幅達(dá)到了19%。不僅如此,巷道掘進(jìn)的斷面整齊,輪廓清晰,節(jié)約了支護(hù)材料和施工時(shí)間,避免了應(yīng)力問(wèn)題出現(xiàn),大大提升了掘進(jìn)工作面的穩(wěn)定性,增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

        3.3煤礦綜合機(jī)械快速掘進(jìn)改善措施

        3.3.1合理選用機(jī)械

        在采用綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行煤礦開(kāi)采作業(yè)時(shí),需要重點(diǎn)做好掘進(jìn)機(jī)的選擇,其直接聯(lián)系著巷道掘進(jìn)的經(jīng)濟(jì)效益和掘進(jìn)速度。一般情況下,在采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行有關(guān)作業(yè)時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)沖擊,再加上礦井下環(huán)境較為惡劣,這就要求掘進(jìn)設(shè)備必須具有良好的安全性和可靠性,只有這樣,才能夠維持長(zhǎng)時(shí)間的周期運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。

        此外,對(duì)于掘進(jìn)機(jī)的電氣、液壓與元件等方面,還需對(duì)其質(zhì)量與性能進(jìn)行嚴(yán)格的控制,對(duì)于具有關(guān)鍵性作用的元器件,應(yīng)當(dāng)盡可能的選用高安全系數(shù)的部件。對(duì)于機(jī)械連接和齒輪傳動(dòng)的相關(guān)裝置,應(yīng)該盡可能地選用組件或獨(dú)立部件,最大程度減少串聯(lián)系統(tǒng)的使用??梢允褂们堆b結(jié)構(gòu)取代螺栓結(jié)構(gòu),不僅能夠簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu),還可以大幅提升設(shè)備可靠性。

        3.3.2采用測(cè)控技術(shù),不斷提高設(shè)備機(jī)電一體化

        ①對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操控,如掘進(jìn)機(jī)的功率調(diào)節(jié)、切割斷面的尺寸、作業(yè)方向等,可以在掘進(jìn)機(jī)上安裝裝傳感器,對(duì)掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。②進(jìn)一步強(qiáng)化相關(guān)機(jī)械設(shè)備的自我故障診斷和工況監(jiān)測(cè)功能,經(jīng)傳感器構(gòu)建準(zhǔn)確完善的自動(dòng)化信息數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的油壓、油溫、負(fù)荷、電壓等數(shù)據(jù)和狀況進(jìn)行采集監(jiān)測(cè),從而達(dá)到對(duì)設(shè)備自我故障診斷和工況監(jiān)測(cè)的效果。③構(gòu)建遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù),基于自動(dòng)化信息數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而構(gòu)建遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制機(jī)械作業(yè),從而減少人力投入,提升采煤作業(yè)的安全性。

        3.3.3不斷完善配套設(shè)備

        在綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)運(yùn)用過(guò)程中,巷道支護(hù)和運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)配套設(shè)備能力具有十分重要的作用。配套設(shè)備性能的低下與不完善,會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)速度較慢,例如支護(hù)、運(yùn)輸、通風(fēng)、供水、電力等配套設(shè)備,目前均不完善,進(jìn)而阻礙了掘進(jìn)作業(yè)的順利進(jìn)行。

        基于此,在進(jìn)行巷道支護(hù)作業(yè)時(shí),應(yīng)當(dāng)盡可能的采用錨桿支護(hù),不僅能夠有效降低作業(yè)難度,減少作業(yè)量,支護(hù)效果也較為良好,是提高掘進(jìn)速度的有效途徑。此外,對(duì)于錨桿支護(hù),還可以通過(guò)機(jī)載錨桿鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔和安裝,以提高支護(hù)錨桿的作業(yè)效率。而降塵系統(tǒng)可以使用高壓噴霧降塵等新技術(shù),通過(guò)增壓水泵,連接到掘進(jìn)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng),將水泵中的水大幅增壓之后通過(guò)噴嘴進(jìn)行噴灑,可以起到顯著的降塵作用。

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,在煤礦工作面的采掘作業(yè)中,綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,可有效促進(jìn)煤礦巷道綜合掘進(jìn)機(jī)械化水平的提高,進(jìn)而更好的滿足綜采工作面快速掘進(jìn)的需求。因此,在進(jìn)行煤礦工作面采掘作業(yè)時(shí),應(yīng)當(dāng)積極選用綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù),以推動(dòng)我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。

        [1]高 超,李可可.淺談煤礦巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)[J].中國(guó)科技投資,2013 (30):44.

        [2]李士棟.綜合機(jī)械化煤巷安全快速掘進(jìn)施工技術(shù)[J].煤礦支護(hù),2012 (04):25~27.

        [3]宋振宇.北陽(yáng)莊礦綜合機(jī)械化巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)[J].煤礦支護(hù),2012 (03):41~43.

        李成濤(1963-),男,高級(jí)工程師,研究生,主要從事煤礦礦井施工技術(shù)及管理工作。

        TD263.5

        A

        2095-2066(2016)10-0066-02

        2016-3-8

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