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        掘錨一體化大斷面巷道一次成型技術(shù)應(yīng)用

        2021-12-14 06:50:08焦衛(wèi)軍段書文
        山東煤炭科技 2021年11期
        關(guān)鍵詞:錨桿

        焦衛(wèi)軍 段書文

        (國家能源寧夏煤業(yè)有限責任公司棗泉煤礦,寧夏 銀川 750411)

        受能源賦存結(jié)構(gòu)的影響,在未來相當長的一段時間內(nèi),我國以煤炭為主的消費結(jié)構(gòu)不會改變,隨著科學技術(shù)和采掘裝備的不斷進步發(fā)展,綜采、綜掘、綜放等機械化采煤工藝已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國大中小礦井[1-2]。井下巷道掘進一直是制約煤礦高產(chǎn)高效的重要因素之一,巷道掘進包括掘進和支護兩大作業(yè)環(huán)節(jié),掘進作業(yè)與支護作業(yè)相互制約、影響,無法實現(xiàn)巷道的連續(xù)掘進作業(yè),導(dǎo)致巷道掘進速度普遍較慢。為此,專家學者提出將掘進和錨桿支護作業(yè)一體化,解決掘進與支護作業(yè)相互制約問題,實現(xiàn)巷道連續(xù)掘進作業(yè),有效提高掘進效率,緩解礦井采掘接續(xù)緊張問題[3-5]。

        1 工程背景

        棗泉煤礦220707 工作面輔助巷所揭露煤層為7 層煤,傾角1.5°~19°,煤層厚度變化較大,在3.55~4.35 m 之間,去除夾矸厚度,煤層平均厚度約2.13 m,屬較簡單結(jié)構(gòu)煤層。煤層含一層夾矸,夾矸厚度不穩(wěn)定。煤層頂板為粉砂巖、細粒砂巖互層,厚度在4.9~11.79 m,平均厚度8 m;底板為粉砂巖、中粒砂巖、細砂巖互層,厚度在7.2~10.93 m,平均厚度11.04 m。220707 工作面輔助巷掘進斷面設(shè)計為拱形,掘進寬度設(shè)計為5500 mm,掘進高度設(shè)計為4350 mm。

        2 掘錨一體化大斷面一次成型技術(shù)

        220707 工作面輔助巷設(shè)計采用掘錨一體化大斷面一次成型技術(shù),主要包括掘進工藝和巷道支護參數(shù)。

        2.1 巷道掘進

        2.1.1 設(shè)備特點參數(shù)

        EBZ200M-4 掘錨機屬于懸臂式縱軸掘進機,可實現(xiàn)徑向斷面截割,技術(shù)參數(shù)見表1。掘錨機可實現(xiàn)遠程控制和自動截割功能,設(shè)備設(shè)有遠程遙控器,可遠程操控掘錨機實現(xiàn)整機行走、記憶截割等功能。

        表1 EBZ200M-4 掘錨機技術(shù)參數(shù)表

        2.1.2 掘進工藝

        (1)掘錨機開機順序

        操作順序:開機前準備→發(fā)出開機警示→開動油泵電機→開動第二部運輸機→開動第一部運輸機→開動耙爪→開動截割頭→打開EBZ200M-4 掘錨機噴霧,同時開始截割、出渣、移機。

        (2)截割順序

        ① 掘錨機采用橫向往復(fù)式截割,截割時截割頭調(diào)至巷道右下部開口進刀,進刀深度以0.5 m 為宜,采取先中間后兩幫的順序初步截割出斷面形狀,然后根據(jù)激光束指定的斷面輪廓線進行幫部修正。

        ② 當截割較軟煤層時,采用左右擺動循環(huán),由下向上截割;當截割較硬煤層時,采用左右擺動循環(huán),由上向下截割。

        ③ 采用自下而上,先軟后硬,先割中間,后刷兩幫成巷的方式截割。拉底、刷幫時,將掘錨機后退,由外向里逐段拉底并刷直幫部。

        2.1.3 臨時支護方式

        巷道掘進時,采用EBZ200M-4 掘錨機自身機載液壓前探梁支架進行臨時支護,臨時支護最大控頂距1240 mm,最小控頂距340 mm,循環(huán)進度確定為900 mm。EBZ200M-4 掘錨機自身機載液壓前探梁支架主要技術(shù)參數(shù)見表2。

        表2 機載液壓前探梁支架主要技術(shù)參數(shù)

        2.1.4 裝載及運輸工序

        采用EBZ200M-4 掘錨機截割方式進行掘進。EBZ200M-4 掘錨機機身前方裝有鏟板及星輪和一部刮板輸送機、二部運輸機。

        EBZ200M-4 掘錨機前進及割煤時,鏟板鏟入浮煤,通過星輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)將浮煤裝入一部刮板輸送機,然后轉(zhuǎn)載至二部輸送機,經(jīng)二部輸送機轉(zhuǎn)載至巷道內(nèi)的膠帶運輸機上運出。

        多部運輸設(shè)備啟動時,按照由外向里的順序啟動設(shè)備。具體啟動順序如下:東主斜井膠帶輸送機→22 采區(qū)運輸上山膠帶輸送機→220607 工作面膠帶巷膠帶輸送機→220607 工作面2#聯(lián)絡(luò)巷電滾筒皮帶→220707 工作面輔助巷膠帶輸送機→掘錨機二運→掘錨機一運。

        多部運輸設(shè)備停機時,按照由里向外的順序停機。具體停機順序如下:掘錨機一運→掘錨機二運→220707 工作面輔助巷膠帶輸送機→220607 工作面2#聯(lián)絡(luò)巷電滾筒皮帶→220607 工作面膠帶巷膠帶輸送機→22 采區(qū)運輸上山膠帶輸送機→東主斜井膠帶輸送機。

        2.2 巷道支護

        220707 工作面輔助巷采用“錨網(wǎng)索梁噴”聯(lián)合支護形式,具體支護參數(shù)如下:

        (1) 錨桿。 巷道拱部采用20#-M22-2500 BHRB335 型、幫部采用20#-M22-2000 BHRB335型左旋螺紋鋼錨桿,拱幫部錨桿間、排距均為800 mm×900 mm,采用1 節(jié)MSK2370、1 節(jié)MSZ2335型樹脂藥卷錨固,外端配合規(guī)格為150 mm×150 mm×10 mm 的穹型鐵托板支護,錨桿預(yù)緊力矩要求達到200 N.m,錨固力要求達到50 kN。

        (2)鋼筋網(wǎng)。巷道拱、幫部全斷面掛Ф6.5 mm 圓鋼焊接的鋼筋網(wǎng)(鋼筋網(wǎng)長度11 400 mm,寬均為1000 mm,網(wǎng)孔尺寸100 mm×100 mm,鋼筋網(wǎng)采用電焊焊接工藝加工,鋼筋網(wǎng)長、短邊均折回50 mm 后再進行焊接),鋼筋網(wǎng)搭接布置,搭接長度100 mm,采用14#鐵絲雙股扣連接,并且扭結(jié)不少于三圈。

        (3)鋼筋梯。采用兩根Ф16 mm 圓鋼焊制,規(guī)格為8600 mm×80 mm,鋼筋梯內(nèi)沿寬80 mm,檔距為頂錨桿間距。

        (4)錨索。錨索采用Ф21.8 mm×6300 mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線,鎖具采用KM22 型錨索鎖具,間排距為1800 mm×1600 mm,每根錨索充填二節(jié)MSK2370、一節(jié)MSZ2335 樹脂藥卷,錨索預(yù)緊力達到300 kN,錨索配套300 mm×300 mm×16 mm穹形錳鋼托盤。

        3 現(xiàn)場試驗

        為加快220707 輔助巷成巷速度,采用雙向?qū)︻^掘進方式,正向掘進采用EBZ260 綜掘機掘進,反向采用EBZ200M-4 掘錨一體機掘進,采用掘錨一體化大斷面一次成型技術(shù),從設(shè)備檢修率,月度進尺、支護效果和工效進行了分析對比。

        (1)從設(shè)備檢修來講,兩種設(shè)備每天安排2個人檢修,主要更換截齒、更換損壞管路、添加油脂等,檢修工序幾乎相同。

        (2)自2 月底EBZ200M-4 掘錨一體機投入使用以來,分別對兩種設(shè)備的掘進面進尺進行了統(tǒng)計,見表3。兩種設(shè)備在同樣地質(zhì)條件下,隨著設(shè)備的不斷磨合,月進尺出現(xiàn)明顯差異,月掘進效率差別20%以上。

        圖1 巷道支護斷面圖(mm)

        表3 EBZ260 與EBZ200M-4 掘進進尺統(tǒng)計表

        (3)綜掘機每米支護時間約68 min,掘錨一體機每米支護時間54 min,巷道成型規(guī)整。

        (4)掘進工效方面,使用EBZ260 綜掘機的工作面最高工效為0.33 m/工,EBZ200M-4 掘錨機的工作面最高工效為0.46 m/工。

        (5)支護效果方面,掘錨一體化大斷面一次成型技術(shù)實現(xiàn)了及時支護,巷道圍巖控制效果有所改善,頂?shù)装遄畲笠平?25 mm(同比降低15.5%),兩幫最大移近量108 mm(同比降低17.9%)。

        綜上所述,掘錨一體化大斷面一次成型技術(shù)的成功應(yīng)用,改變了現(xiàn)有掘進支護工藝,有效提高了煤礦巷道掘進效率,推進了我國采掘技術(shù)和裝備的進步。

        4 結(jié)論

        為提高煤礦巷道掘進效率,緩解采掘接續(xù)緊張局面,提出采用EBZ200M-4 掘錨機實現(xiàn)棗泉煤礦220707 工作面輔助巷大斷面巷道一次成型?;诖?,介紹了EBZ200M-4 掘錨機技術(shù)參數(shù),闡述了掘錨機一體化掘進工藝、臨時支護方式、裝載及運輸工序,設(shè)計了220707 工作面輔助巷支護參數(shù)。技術(shù)應(yīng)用后,巷道掘進效率提高了20%以上,同時,實現(xiàn)了及時支護,巷道圍巖控制效果有所改善,頂?shù)装遄畲笠平?25 mm,同比降低15.5%,兩幫最大移近量108 mm,同比降低17.9%。

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