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1、掘锚一体机在万利一矿的应用第10卷第2期V0L.10NO-22012年3月Mar.2012掘锚一体机在万利一矿的应用单永泉王宏建(神华神东煤炭集团万利一矿,内蒙古鄂尔多斯,017000)摘要:介绍了掘锚一体机在万利一矿的应用情况,阐述了掘锚一体机的掘进工艺,巷道支护参数以及劳动组织情况.实践证明,掘锚一体机在万利一矿的应用效果良好,实现了最高月进尺1015m的好成绩,大大提高了煤巷的掘进速度,确保高产高效矿井各采煤工作面正常接替.因此,采用掘锚一体机的快速施工工艺,在有条件的矿井中将具有广阔的推广应用价值.关键词:巷道快速掘进掘锚一体机高产高效矿井万利一矿中图分类号:TD42文献标识码:B文章
2、编号:16748492(2012)0203205目前,神东煤炭集团各矿井具备全国一流的回采设备和回采工艺技术,长壁工作面具有回采速度快,回采率高等特点.为适应长壁工作面推进速度快的特点,煤巷的快速掘进就成为了双高(高产高效)矿井正常生产的重要组成部分.为确保双高工作面正常接续,必须进行快速的采区和工作面准备工作.安全,高效,机械化的成套掘进装备及快速掘进技术的应用,将为推动大型煤矿实现持续高效安全生产提供保障.万利一矿是神东煤炭集团的主力矿井之一,是神东煤炭集团为满足国际,国内煤炭市场需求而建设的一井一面高度集约化千万吨煤炭生产基地,被誉为公司的北出口.矿井设计生产能力为1000Mt/a,目前
3、矿井配备五掘一综,即5个掘锚队,1个综采队.井田主回采煤层顶板岩性以细粒砂岩,粉砂岩为主,局部为砂质泥岩,泥岩及炭质泥岩,顶板易破碎.如选用连采机掘进煤巷,将难以有效控制顶板,很难发挥连采机的优势;如采用普通掘进机掘进煤巷,掘进速度慢,很难满足矿井正常生产接续要求.正是在这样的条件下,万利一矿于2008年3月引进掘锚一体机,取得了良好的技术和经济效益.尤其是自2010年以来,全矿5个掘进队全部配备掘锚一体机,巷道掘进速度和质量取得了质的飞跃,月掘进进尺可以达到950m,全员工效达到0.44m/工?Et.掘锚一体机不仅具有连采机的宽截割滚筒,而且将原本分开的掘进与支护工序有效结合起来,减少原本采
4、用连采机掘进后,退出连采机采用锚杆机进行支护的设备换位时间.在同一台设备上完成掘进和支护工艺的高效掘进设备,具有掘进速度快,空顶距小,设备开机率高等优点.1工程地质状况万利井田面积92kin,地质储量15.3亿t,可采储量9.8亿t,服务年限73年.井田含煤地层为侏罗系下统延安组,井田水文地质类型属I类一型,即以裂隙一孔隙充水为主的简单矿床;井田的基本构造形态为一向南西倾斜的单斜构造,地层产状平缓,倾角一般为1.3.,构造简单.井田可采煤层9层,现主采31煤.下面就以31煤为例作一介绍.31煤层总体以半暗一暗淡型为主,次为半亮一光亮型煤.煤层赋存情况简单,内生裂隙发育,局部有夹矸,夹矸岩性为泥
5、岩,厚度为0.2m.局部煤层出现分岔,分为平均厚度为1.90m的31上煤和均厚为2.35m的31煤;中间岩层为沿掘进方向有变薄的砂质泥岩.分岔复合后,31煤厚变为4.705.20m,均厚4.90m,煤层内含有12层夹矸,夹矸岩性为砂质泥岩,煤层结构较为复杂.煤层顶底板情况如图1所示,煤层顶板属于较稳定岩层,适合锚杆支护.2巷道布置万利一矿采用斜井一平硐联合开拓方式布置,生产布局现为一井一面.在掘煤层为31煤层和42煤层,现以31煤301,302工作面为例作一说明.301,302工作面位于31煤3盘区辅(胶)运大巷东侧,集中布置31301/302集中辅运巷,31301/302集中胶运巷,工作面走
6、向长度350m,推进长度995m.巷道布置情况如图2所示.第2期单永泉等:掘锚一体机在万利一矿的应用?33?地层平均层厚单位(m)层位柱状岩性描述,一r,Ir|:.:粗,细粒砂岩:灰白色,成分以石英为主,长石次102O老顶之,含丰富云母,泥质填隙,平行层理.1.214直接顶砂质泥岩:深灰色,水平理,半坚硬.复合区煤l煤层以暗煤,亮煤为主,夹镜煤条带,块状构造,内生裂隙发育.I厚47-掘进工作面位于31上,3l煤分岔复合区.分岔_5.2;分岔一区31上煤平均厚度为1.90m,31煤平均厚度为区31上31煤层2.35;两煤层间距为0813m,含有13层夹煤厚度一矸,岩性为泥岩,沿掘进方向有变厚趋势
7、.复合区1.9:31煤31煤厚4.752m,平均厚度为490m,煤层结构厚235较为复杂,含有12层夹矸,厚度02508m,岩性为泥岩.砂质泥岩:灰色,半坚硬,见少量炭屑,含丰富不完整O734直接底植物化石,遇水易泥化.泥岩,砂质泥岩,细砂岩互层:深灰色一灰白色,含7.281老底少量炭屑,水平纹理,半坚硬.图1煤层综合柱状图图231301/302工作面巷道布置示意图3掘进工艺3.1设备选型及施工工艺神东煤炭集团万利一矿巷道的掘出均采用奥钢联MB670型掘锚机一次成巷的施工方法,由掘锚机及其配套设备,来完成掘进工作面的破,落,装,运及巷道的支护等工艺.掘进过程中,割煤工序是通过无线遥控操作掘锚机
8、来实现的,支护工序由掘锚机自带四臂锚杆钻机来完成.机器的控制和操作主要是通过液压系统来完成的,需要说明的是掘锚机的前移操作方式为手动遥控,而支护可通过手动或自动来完成.破碎和运煤工序则选用LY2000型连运头车来完成,破落煤炭的转载工作选取转载皮带机来完成.最后,掘出煤岩的运输采用DSPIO00型可伸缩胶带输送机完成.3.2掘进方式3.2.1落煤工序3.2.1.1掘锚机截割方式奥钢联MB670型掘锚机的掘进下限为0m,掘进上限3.8m,掘进时严格按照地测站标定的中边线施,地测站放线距两帮(左帮和右帮)各2.5m,掘锚机正常进刀500mm,每两刀为一个循环,每循环掘进lm.掘锚机的一大特点就是其
9、掘进时能同时实现掘进和支护两大工艺,确保对巷道的有效支护.掘进过程中在激光导向仪的指导下,煤机司机确定煤机的停放位置,按照巷道的设计尺寸每割一刀后停止掘进,并且在掘进的同时进行巷道顶锚杆,钢带和帮锚杆的支护工序,掘锚机进刀方式及进刀顺序如图3所示.截割循环为升刀一扫顶一进刀一割煤一拉底一升刀,巷道的锚索支护要在掘锚机截割两刀后停机时进行,待锚索支护完成后再进行下一循环,掘进10个循环后退机挂风筒.1.升7】3进刀4割煤图3掘锚机进刀方式-9进刀顺序示意图?34?第2期3.2.1.2倒车硐室的掘进掘进倒车硐室之前在开口位置作好标记,为保证硐室质量,在煤机进入煤体后,尽可能使煤机向垂直于巷道方向摆
10、动.3.2.2装载与运输3.2.2.1装煤装煤顺序:收集头机构一中部输送机一连运头车,以实现自动装煤.需要提出的是,收集头机构和中部输送机都安装在掘锚机上,而落煤由收集头机构到中部输送机,是通过收集头上的耙爪装载机构连续运转来实现的.3.2.2.2运煤运煤是通过位于连运头车后的跨骑式运输机和皮带运输机来完成的,经过皮带运输机后,煤进入主运输系统运出.3.2.3清理浮煤由连运头车司机在不生产时清理连运1车后浮煤;由检修班派人清理巷道皮带输送机下浮煤.工作面主要设备技术参数见表1,表2.表1MB670型掘锚机主要技术特征表表2连运1车连续运输系统主要技术特征3.3巷道锚杆支护参数根据巷道的用途,服
11、务年限及规格的不同,万利一矿制定了万利一矿巷道支护图册,现以31302辅运顺槽为例对巷道支护参数作一介绍.根据万利一矿支护经验和本巷道用途及使用年限,初步确定巷道顶锚杆选用182100mm的无纵筋螺纹钢锚杆,间,排距为900ram1000mm,每排6根,锚固段长度1000mm,参考理论计算结果可知:该支护参数能够满足生产需要.另外,正帮选用182000mm的玻璃钢锚杆,间,排距为11001000mm;副帮161800mm的圆钢锚杆,间,排距为11001000mm,单帮每排2根,锚固段长度500mm;锚索规格:中17.86500mm,间,排距为2200mm2000mm,锚固段长度1800mm.其
12、中,顶锚杆锚固力不小于7t,扭力矩不小于100N?m;正帮锚杆锚固力不小于4t,扭力矩不小于50N?m;副帮锚杆锚固力不小于5t,扭力矩不小于100N?m;锚索初涨力不小于14t,抗拔力不小于22.4t.相应的支护材料见表3.表3支护材料规格一览表名称规格备注CK型中23ram600mm树脂CK型中23mm500mm正帮:中182000ram玻璃钢锚杆帮锚杆副帮:中161800mmA3圆钢锚杆顶锚杆182100ram螺纹钢锚杆锚索中l7.8x6500mm帮托盘12012010mm顶托盘15015010mm木托盘40020050mm锚索托盘300300|6ram11504800ram钢筋骨架金属
13、网网片200010000ram塑料网200010000mrn金属网顶锚索每孔3支顶锚杆每孔2支,帮锚杆每孔1支靠正帮第3根锚杆为单轨吊锚杆7芯碟型托板碟形托板柳木托盘辅运顺槽顶网辅运顺槽正帮网辅运顺槽副帮网3.4支护工艺3.4.1临时支护临时支护采用掘锚机自身的液压支撑架和锚杆机的支护顶蓬,在掘进(支护)过程中,必须升起液压支撑架护住顶板后,方可进行割煤(支护)工作;在打顶锚杆时,必须先将锚杆机支护顶蓬支撑到工作区顶板上,再进行钻眼工作.3.4.2顶锚杆支护选用MB670型掘锚机来完成打眼和锚杆安装工作,钻杆规格:222100mm,钻头规格:qb27mm.打锚杆时要严格按照锚杆机操作规程作业.
14、锚杆司机打锚杆作业顺序为:定位,钻眼,装锚杆,紧固锚杆.第2期单永泉等:掘锚一体机在万利一矿的应用?35-3.4.3帮锚杆支护帮支护选用MB670型掘锚机施工帮锚杆,不能使用机组钻机施工帮锚杆时,使用煤电钻施工帮锚杆,当网片搭接方式和间排距变更时,应及时补充措施.3.4.4锚索支护的工艺工序3.4.4.1锚杆机钻眼在打锚索前,将稳定靴伸出,将掘锚机支撑起来,掘锚机司机将遥控器打到支护状态.先将掘锚机的液压支撑架支起,然后操纵支护梁伸缩阀和前后倾斜阀,将支护顶蓬支撑到工作区的顶板上.操纵钻臂左右摆动阀,使两钻架准确到达钻眼位置.根据巷道高度及设计眼深,装入合适长度的钻杆,操纵钻机旋转阀及给进阀,
15、进行钻眼.当钻杆钻人设计深度时,反向给进.同时继续保持钻杆旋转,将钻杆退出.3.4.4.2安装锚索将树脂送入事先打好的钻孔内,然后将锚索放人钻孔内,顶住树脂将树脂送到孔底.将锚索下端放入搅拌器上,升起钻箱直至锚索底部到达眼口约600mm处,使钻箱上升并一边上升一边转动.转动速度由慢到快进行搅拌,时间控制在1012s.3.4.4.3紧固锚索待树脂凝固后,人工上锚索托盘和锚索锁具,一人将掘锚机上的张拉泵头与锚索外露端连接,另一个人张拉锚索,使其初锚力不小于14t(必要时进行二次紧固).张拉完后松开张拉泵,放下张拉泵头,进行下一根锚索的安装及紧固工作.4劳动组织4.1劳动组织形式劳动组织形式采用四班
16、三上,三八制,两班半生产,半班检修:0点班,16点班割煤掘进,进行正常生产;8点班前半班进行割煤生产,后半班进行设备检修,准备材料,接续胶带机等工作.4.2生产日劳动定额掘锚机中班完成10m进尺,夜班完成10m进尺,早班完成5m进尺,顶锚杆消耗150套,帮锚杆消耗100套,锚索25套.每月按25天计算,共掘进625m,顶锚杆消耗3750套,消耗帮锚杆2500套,150X150X10ram托盘3750个,120X12010mm托盘2500个,40020050mm木托盘2500个,锚索625套.工作面循环作业(见图4).时间循环作业时间工序名称8点班16点班(min)0点班0234567890l2
17、345167892D222232交接班及30安全检查生产前准备及文明生产30掘锚机落煤15爿I1顶帮锚杆,25L昌I=LLLL=LL挂网支护锚索支护20【:LLL连运1车前进及清理浮煤240机电集设备检修240皮带及电180缆延伸5掘进情况及应用效果图4工作面作业循环图MB670型掘锚机在万利一矿的应用效果良好,实现最高月进尺1015m的好成绩,表现出了诸多突出技术优点,主要表现在以下几个方面:(1)巷道推进速度快,成型好,截割宽度即为巷道设计宽度.(2)避免空顶作业,安全系数高.掘锚机的前支护可作为临时支护,可有效支护顶板,使施工人员在前支护的顶板下安全作业.(3)支护质量好,速度快.掘锚机
18、能同时完成巷道顶锚杆支护和帮锚杆支护,支护质量好,速度快,并且能有效防止片帮.(4)减少维检工序,掘进工程量,提高掘进效率.-36?第2期掘锚一体机可实现一次成巷,减小了后期维护工作量;掘锚机适合单巷掘进可尽可能少开联巷,降低无效巷道的掘进.(5)作业安全,掘进工程质量有保障.掘锚一体机的最大特点就是实现了掘锚一体化,使得煤机司机可在支护完好的巷道内进行作业.此外,煤机截割滚筒转速较慢,司机容易把握层位,而且规格固定,使得巷道一次成型,并能保证掘进工程质量.(6)由于设备少,精,操作简单,使得设备易维护和管理.(7)底板完整,危险源少.掘锚一体机自身可完成顶锚杆和帮锚杆的永久支护,无频繁倒车调
19、机现象,可减少履带对底板的破坏,并可有效减少掘进面危险源.6结语神东煤炭集团万利一矿经过4年的掘锚机应用,取得了较好的效果,最高月单进达到1015m,比普通悬臂式掘进机平均月单进高出350m左右,回采工作面接续紧张的局面得到有效缓解.同时,由于掘锚机适合单巷掘进一次成巷,减少了巷道后期的维简工序,掘锚一体化,做到了及时支护,最大程度减小了巷道空顶时间和面积,保证作业人员和设备的安全.掘锚一体机实现了掘进工作面各工序的高度一体化,进而在很大程度上提高了掘进面的掘进速度,能够满足神东矿区安全高产高效矿井各采煤工作面的正常接续和回采要求.因此,采用掘锚一体机的快速施工工艺,在有条件的矿井中将具有广阔
20、的推广应用价值.参考文献1光宁.特维克MB670S型掘锚机J.建井技术,2007(6).2司志群,田军先,岳官奚掘锚一体化实现煤巷快速掘进的几点思考J.煤矿开采,2006(8):2224.3高振周,涂显赫.掘锚一体化技术在煤巷的应用J_陕西煤炭,2011(3).4栗献中.MB670S型掘锚机在昌汉沟煤矿煤巷快速掘进中的应用c.第四届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集,2009.5栗献中.掘锚机组在昌汉沟矿煤巷掘进中的应用J.陕西煤炭,2010(2).作者简介:单永泉(1968一),高级工程师,1989年毕业于内蒙古科技大学,现任神东煤炭集团万利一矿副矿长,主要从事采矿生产技术管理工作.App
21、licationofTheSetWithIntegrationofDrivingandBoltinginWanliCollierySHANYongquanWANGHongjian(ShendongCoalGroupWanliColliery,Ordos,InnerMongoliaO17000,China)Abstract:ThispaperdescribestheapplicationofthesetwithintegrationofdrivingandboltinginWanliColliery,provingthesuperiorityofthesetwithintegrationofdr
22、ivingandboltinginthecorrespondinggeologicalconditions.Itisaprominentandpressingproblemtoimprovetechni-calstandardsofcoalroadwaysrapidexcavation,andachievebalancedandcoordinateddevelopmentofminingexcavation.Integrationofdrivingandboltingisamajortechnologicalinnovationofthecoalminingtechnologyafterlongwallmechanizedminingtechnology.Keywords:Theroadwayrapidexcavation;Thesetwithintegrationofdrivingandbolting;Safeandefficientmine;WanliColliery(收稿日期:2011-11-4责任编辑:杨静)
