煤矿开采技术与掘锚支护技术研究

发表时间:2020/4/30   来源:《中国西部科技》2020年5期   作者:王震 沈瑞杰 史昊楠
[导读] 在煤矿的开采工作中,会使用相应的开采技术提升工作速度增加开采量
         摘要:在煤矿的开采工作中,会使用相应的开采技术提升工作速度增加开采量,同时,使用掘锚支护技术可以减少安全事故的发生。本文先研究了掘进机采矿、综合机械化采矿、连采机掘进等开采技术,随后又从定位、钻孔、锚杆安装、锚杆紧固的工序说明了掘锚支护技术的应用方法。
         关键词:煤矿开采;掘进机;掘锚支护

引言:在煤矿中,掘进机与连采机可以在600mm的煤层中进行工作,并开采出大量的矿物资源,然而,在这个开采的过程中存在着一些安全问题,威胁了煤矿工人的生命安全。为了解决煤矿安全问题,煤矿工人需要正确的使用开采技术与支护技术,避免顶板事故的发生,确保煤矿可以高效开采。
一、煤矿中的开采技术
(一)掘锚机采矿技术
         煤矿工人在进行破矿、落煤、运输、支护时,掘锚机都可以发挥其作用。从煤矿企业应用掘锚机开始,工作人员就一直在不断的优化与改造,经过不断的发展,传统的连采机与锚杆机已经发展成如今的掘锚一体化设备,甚至在一些现代煤矿企业中,已经研发出可以远程操控的智能掘进机,整个装煤工程可以独自完成,提升了煤矿的开采速度,提升了企业的经济效益。掘进机使用的是伸缩式的滚筒,其开采煤矿的速度受到很多因素的影响,如,根据实验分析可知,掘锚机在工作的过程中,其采煤花费时间与支护工作时间的比例为4:5,因此,如果煤矿工人可以缩短支护所需的时间,掘进机的工作效率会大幅度提升。掘进机在进行采矿时,煤矿工人会使用激光指导方向,掘进机会切割煤壁,切割的深度与企业要求吻合,一般为1.0m左右。
         使用掘锚机进行施工时,会先调整切割头,使其可以接触到巷道的顶板,确认无问题之后进行采矿,采矿的顺序为由上至下,采矿到最底层时,要对底煤进行切割,使巷道底部保持平整。我国一般使用的掘锚机长度在11m~12m之间,宽度为4.0m~4.5m,高度为2.5m~3.0m,总重量不会超过100t,功率最高可达510kW,切割头宽度为5.0m~5.5m,滚筒的速度可达到1.51m/s,每分钟可以推进15m左右。
(二)综合机械化采矿技术
         综合机械化采矿技术,也被称为综采技术,其可以将煤层中的破煤、装车、放顶、装卸等工程变为一体化,煤矿工人会使用液压式的支护顶板以及大功率的采矿机进行采煤。综合采矿技术的应用大幅度的减少了煤壁开采的时间,降低了煤矿工人的劳动量,采矿的安全性得到了提升,因此其被应用在我国大多数煤矿企业中。需要注意的是,综合采矿技术只能应用在一些煤层质量好的煤矿中,其对于地质条件有着较高的要求,所以,煤矿工人在进行施工之前,应当先调查当前煤矿的实际情况,确定其煤层质量以及地质情况,确认符合要求之后才可以进行施工。综合机械化采矿技术需要使用的设备为采煤机、液压支架以及刮板运输机,也被称为“三机”,其中,刮板运输机在进行安装时应当以正确的顺序进行安装,避免出现机械损坏的情况,其正确顺序为,从机头向机尾进行安装,机头部位需要布置在卸煤地点,摆正之后开始安装中部槽以及刮板链,最后再安装机尾部分,确认一切无误之后,装上挡煤板、铲煤板以及电缆槽等附加设备进行试行。
(三)连采机采矿技术
         连采机是煤矿中常见的开采设备,煤矿工人在使用其进行施工前,需要使用激光来确定开采的部分,等到开采深度达到一定区域时再退出切槽随后将其转移到巷道的另一端切割剩余煤矿,这一步骤也被称为采垛技术,经过这两个工序可以实现煤矿的高速开采。在使用连采机进行切割循环施工时,需要先调整切割头的位置,使其可以接触到巷道的顶板,确认无问题之后进行采矿,煤矿工人会留下200mm的煤皮,这一工序为扫顶;随后下降切割头进行切割,切割的深度处于620mm~650mm之间,此过程为进刀;采矿到最底层时,要对底煤进行切割,使巷道底部保持平整,然后将余煤进行装运,此过程为拉底。这些工序会在巷道内部不断的循环,当最后的循环完成,连采机会撤离巷道由后续人员进行锚杆支护工作。

我国使用的连采机总长度一般在11m~12m之间,宽度为3.0m~3.5m,采矿高度为2.5m~3.6m,总重量不会超过60t,油箱的容量为530L左右,切割头宽度为3.0m~3.5m,每分钟可以推进20m左右。
二、煤矿掘锚支护技术
(一)定位
         掘锚支护技术的应用需要按照一定的步骤进行,煤矿工人应当先确认锚杆机的具体信息,随后对其进行合理定位。煤矿企业使用的锚杆机总长度一般在5.5m~6.0m之间,宽度为3.0m~3.5m,距离地面应当为600mm,总重量不会超过35t,油箱的容量为450L左右,其功率可以达到90kW,每分钟可以推进60m左右,转杆速度为450r/min~500r/min。确认锚杆机信息之后,需要进行打孔工作,煤矿工人需要使用激光调整锚杆机的具体位置,使其可以与巷道的中央区域保持一致,随后再将设备支架移动到最近的锚杆处,与其距离1m,煤矿工人应当合理控制锚杆距离,并对锚杆的位置做好标记,确认钻进的深度。
(二)钻孔
         煤矿工人在确定位置之后,需要进行钻孔工作,钻机可以选择ZY系列的全液压型钻机,其工作效率较高,在钻机上安装钻杆时要注意,钻杆的长度应当在1.0m~1.2m之间,钻头的直径应为75mm,钻头在对准目标之前煤矿工人应当再次检查,确认无误之后再进行操作,钻头要不断的向煤矿巷道的顶板进行移动,移动速度应当保持一致,在对钻头施加一些小幅度的力量,随后渐渐提升力度,使钻头越加深入,当发现钻头已经到达极限时,煤矿工人可以更换更长的钻杆进行施工,指导钻孔深度满足企业的需求。煤矿工人钻孔结束之后,需要记录每一个钻孔的孔号、位置、角度、深度、见煤层情况等信息,下班之后向值班人员汇报,由值班人员进行记录。
(三)锚杆安装
         钻孔工作完成之后,煤矿工人需要进行锚杆的安装工作。煤矿工人先检查钻孔的具体情况,确认满足锚杆安装条件之后,将锚杆安装在搅拌机上,将钻机进行提高,使其与锚杆顶端相距20mm。工作人员还要在钻孔里面放置药卷,并用锚杆进行填充,随后继续提升钻机将药卷不断的旋转与搅拌,持续15s左右,等到药卷在钻孔底部彻底发挥效果后,煤矿工人再将锚杆提升,将托盘贴在巷道的顶板处,持续15s~25s。锚杆在选择规格时应当注意,在一般的煤矿巷道中,可以使用φ22×2200mm的顶部锚杆,帮部区域可以使用单向旋转的树脂锚杆,在钻孔中使用CKa2350的锚固剂,锚杆托盘的规格为120×120×12mm的正方形钢制托盘。
(四)锚杆紧固
         锚杆安装之后,为了保证支护效果,煤矿工人要将锚杆再次稳定。锚杆中包含着部分树脂,当这些树脂凝固之后,可以运用钻机带动锚杆旋转,经过不断的旋转,锚杆变得越来越紧固,在这个过程中,设备的扭矩力应当达到100N·m,而其锚固力应当高于5t,当工作人员发现存在不紧固的锚杆时,必须进行二次紧固,二次紧固与一次紧固不同,需要人工的辅助,煤矿工人可以使用专业紧固锚杆的扳手旋转锚杆,扭矩力需要超过100N·m,使锚杆完全稳固,避免意外事故的发生。工作人员应当不断循环此操作,直到煤矿巷道中的所有锚杆全都紧固,以此保证巷道的安全性与稳定性,保护工人的安全。
结论:综上所述,煤矿工人需要使用开采技术来提高开采效率,用支护技术避免出现顶板事故。经过上述内容可知,煤矿企业的机械化水平正在不断提升,在开采当中已经拥有很多专业的开采设备,保护措施也得到完善,这些技术降低了煤矿工人的工作压力,还可以有效避免安全事故,缩短了工作时间,增加企业收益。
参考文献
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姓名:王震 性别;男。民族:汉,陕西榆林人,学历本科,毕业于西安科技大学高新学院。现有职称:采矿助理工程师;研究方向:采矿工程。
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