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摘要:随着煤矿生产中机械化程度的提高,近年来煤炭的开采速度得到了大度提升。巷道掘进效率与设备的现代化程度及工序之间的衔接直接相关。传统开采工艺中,矿井巷道一般采用炮掘工艺,但是炮掘工艺存在安全性低以及效率低下的问题。随着开采工艺的发展,现在越来越多的煤矿采用大断面巷道综掘工艺对巷道进行开采。
1工作面概况
某煤业所属矿井的2805运输轨道巷为半圆拱形断面,其断面结构复杂,煤层倾角波动较大,为2°~10°。且断层存在夹矸,夹矸层的厚度在0.6~1.1m之间,平均厚度为0.75m。掘进过程中,围岩的动压较小,围岩较稳定。但当穿越断层或破碎带时,围岩的土压力就会骤然升高。
2综掘设备的安装
2.1局部通风机的安装
对局部通风机进行检测,检测合格后将其运送到安装地。考虑到本工作面的通风方式为压入式,因此需将控制器与通风机安装到工作面的进风侧,安装地距离巷道口要大于10m。在安装风机时,需考虑到本矿井的瓦斯含量,由于本矿井瓦斯含量较高,需要专用线路、开关与变压器对通风机进行供电,另外需要安装瓦斯电闭锁设备与风电闭锁设备来避免瓦斯超限带来的安全事故。
2.2胶带运输机的安装
胶带运输机机头的安装位置需要根据卸载点进行确定,且胶带运输机的机头需位于巷道的中线上。胶带运输机的安装顺序依次为机头、机身与机尾。机头的具体安装顺序如下:①将机头的底座固定在巷道的底板上;②对主滚筒的支撑架进行固定;③在支撑架上安装主滚筒;④对卸载臂进行安装;⑤对卸载滚筒进行安装;⑥对换向滚筒进行安装;⑦在机头座上安装电机减速箱;⑧依次对贮带仓机身架、游动车与张紧车进行安装;⑨将胶带穿过贮带仓。在胶带穿贮带仓前,应该沿胶带穿越线路先将钢丝绳串好,钢丝绳的两端分别连接胶带与绞车的绳头。最后胶带在绞车的带动下穿过贮带仓。
机身的具体安装顺序如下:①将胶带沿巷道平铺;②依次安装架杆与底托辊;③对下股胶带进行翻转;④对上部托辊进行安装;⑤对上股胶带进行翻转;⑥通过钉扣对胶带进行串接。
机尾的具体安装顺序如下:①胶带运输机机尾的位置需要参照转载机机头的位置来确定;②对固定机架尾进行安装;③对固定机尾跑道底座进行固定安装;④依次对固定安装机尾滚筒与弹性托辊进行安装;⑤将机尾胶带穿过贮带仓;⑥在机尾上安装清扫器。
2.3转载机的安装
安装完胶带运输机后,将转载机的机头通过链式起重器运送到胶带运输机的结尾轨道上,将转载机的机尾通过起重器与掘进机的机尾进行连接,最后利用通过螺栓固定转载机。
2.4掘进机的安装
在地面对掘进机进行测试,测试合格后,拆分掘进机,将其分为5部分,分别为:主机、滚筒、抱头电机、铲台与伸缩油缸,并对各部分进行编号。将拆分的各部件运送到井下,确定各部件完整无损后,在井下对掘进机进行组装。首先检查掘进机的液压与电控系统,确保掘进机的精度与灵敏度。将掘进机行进路线上的杂物进行清除,同时也要在掘进之前,加固掘进机行走路径中巷道中的棚梁。掘进机必须沿预定的路线进行行进。需要有专门人员在掘进机运行过程中监测拖拽电缆,防止积压挂钩。同时需预防掘进机蹭到棚子,避免棚子砸伤相关人员。当掘进机行进至跨越点时,为了避免发生掘进机脱轨事故,需要在掘进机履带的两侧铺垫合适的道轨。在掘进机行进到指定地点时,为了有效控制刨头落地,需安装抱头电机,最后通过停电对掘进机进行闭锁。
2.5电缆的安装
电缆的具体安装顺序如下:电缆需自上向下逐步进行安装,每隔5m安排一个人进行抬运电缆,抬运电缆的人员需站在老空侧,抬运电缆的过程,工作人员需扶着电缆槽,并且抬电缆的人员要保持步调的一致,确保抬运过程中,人员不会发生摔倒。在直巷中,电缆放置在工人的又肩上,若向右转弯,电缆统一放在搬运人员的右肩上,若向左转弯,电缆统一放在搬运人员的左肩上。电缆搬运过程中,人员禁止站在弯道内侧,必须站在弯道外侧,并且确保电缆同起同落。
3掘进工艺
3.1截割工艺
循环作业的操作方式为:对于顶板无破碎的情况,单次进尺的距离为1.8m,控顶距最大为2m;对于存在破碎的顶板,需要先通过锚梁网对顶板进行支护,一个截割循环完成后就需对其进行支护,单次进尺的距离为0.8m,控顶距最大为1m。具体的切割工艺如下所示:通过截割头的上下、左右运行,对迎头煤层进行截割,先形成大致的截面轮廓,随后对断面进行修整,直到达到前期的设计要求。当煤层的硬度小于4时,切割顺序可为左右循环向上切割;当煤层的硬度在4~6之间时,切割顺序应为自下向上左右截割;当煤层的硬度在6~8之间时,应对截割路线进行调整,截割方向需沿煤层的边缘进行推进,促使煤层在重力作用下掉落。当煤岩的块度较大时,需要先对煤岩进行深孔爆破,当煤岩块度变小后,在进行截割。应及时检测截齿的磨损情况,当截齿磨损较严重时需对截齿进行更换,避免影响截割效率。
3.2锚杆安装工艺
锚杆的安装顺序依次为钻眼、安药卷、安插锚杆、搅拌、安装托板上螺母以及预紧锚杆,其中安插锚杆以及搅拌这两步会主要影响锚杆的质量,预紧锚杆会影响锚杆的效能。受煤层层理的影响,坡度大的巷道周围的围岩破碎度比较高,且围岩的对称性较差。位于岩层层面上部的围岩破坏性比较大,且煤质不同,岩层的破坏程度也存在较大的差异。为了避免发生冒顶事故,需先对巷道顶部及两帮进行采掘,当采掘完巷道顶部以及两帮后,就需要支护巷道的顶部。在支护巷道顶板时,需要先对顶板上容易垮落的区域安装锚杆,然后对巷道顶板以及两帮其他部位进行加固锚杆,浮煤容易影响巷道底板靠两帮的位置,锚杆的安装需要滞后两至三网。由于锚杆安装中,耗用时间最长的是巷道两帮的锚杆,因此缩短巷道两帮锚杆的安装时间,就能大大提高安装锚杆的速率。造成巷道两帮锚杆耗用时间长的原因为:钻孔、搅拌、张紧螺母需要多次重复操作,且搅拌的时间无法有效缩短。造成巷道顶板锚杆耗用时间短的原因为:需采用风动锚杆钻机对巷道顶部进行钻孔,耗用的时间较短,且推顶、搅拌、铺设安全网以及张紧螺母一次流程就可以完成,不需要进行多次重复。同时锚杆组装与其他工序可以并行完成,节约了大量的时间。巷道两帮采用带支腿试风动锚杆钻机进行钻孔,就可以实现多个工序并行进行,同时也可以提高操作人员的熟练程度,降低锚固时间,提高工作效率。巷道的倾斜程度会影响掘进进程,当巷道的坡度较大时,掘进机单次的掘进距离就会较短,适宜采用小进程多循环的作业模式。当煤层的煤质较松软时,应加大支护强度,在掘进面的前方安设超前支架。同时需要增加顶板的锚杆数量,缩短锚杆之间的间距。
4现场应用
该矿的2805运输轨道巷用现在的综掘工艺替代原来的炮掘工艺。由该工作面现在的综掘工艺与之前的炮掘工艺的进尺(日)对比情况可知,相对于以前的炮掘工艺,在同样进尺两排的工作量下综掘工艺的效率较高。
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