唐山开滦建设(集团)有限责任公司 河北省唐山市063000
摘要:随着我国矿业的发展态势的不断加速,各种新的技术应运而生,并被广泛地应用于生产,其中就包括了巷道快速掘进技术。本项目拟通过对掘进过程中所涉及的掘进机、直驱带式输送机、单轨吊、自移式机尾、锚杆钻机等关键装备的研究,揭示其在掘进过程中的作用机理。实践证明,该系统在施工中的运用,大大提高了施工速度,降低了劳动强度,达到了预期的效果。
关键词:矿业;巷道快速掘进;施工速度;效果
引言:煤炭是中国快速发展的主要动力,因此,开发西部地区的煤炭资源就成了国家的一项重大的能源战略。在中国不断深化供给侧结构改革的背景下,大范围的煤炭企业改组,促进了我国煤炭资源的合理利用和合理利用。矿井掘进是煤炭开发的关键一环,根据资料显示,我国井下矿井掘进速率普遍超过500米/月,尽管已居国内首位,但仍然无法满足西部“百万吨”级的煤炭需求量,掘进速率与实际产量之间存在着严重的不匹配。因此,实现矿井巷道的快速开挖,是实现矿井可持续、安全、高效生产的重要保障。学者们提出,要对劳动组织、管理制度、施工技术、机械设备等进行优化,形成挖、支、运、风、电、水等环节的操作联动系统,对操作流程进行合理的规划,使每个环节都能发挥出最大的功能,这样才能实现快速挖掘,提高挖掘速度。
1.采矿工程巷道掘进与支护技术的现状
随着我国科学技术的迅速发展,人们对煤炭资源的开发与利用也日益关注,煤炭资源在我国的工业生产与社会建设中起着无可取代的作用,在对煤炭资源进行开发的过程中,要以巷道掘进技术和支护技术为核心,提高生产水平与开采质量。在煤炭资源的开发过程中,以煤巷为主要布置方式,逐步代替了传统的集中布置方式,采用了采准巷布置、开敞巷布置等多种方式,以提高巷道的掘进技术。在隧道施工中,采用的主要方法有:一体化机掘法、掘锚法、一体化流水线法等,这些都是隧道施工中常用的施工方法。采用综合机械掘进方式,对机械装备的要求比较高,所以综合机械掘进方法的技术费用比较高,在掘锚法技术的应用中采用了悬臂式掘进机,适合于具有一定复杂度的煤矿地形。但采用这种方法也存在着缺点,即集成流水施工方法的施工速度比较慢,所以在矿井掘进技术与设备的应用中,存在着一些缺点与不足。与国外先进水平比较,我国在矿井掘进技术的应用及设备研发上还比较滞后,要想提升矿山工程的巷道掘进及支护技术,还需不断地进行探索和实践。
2.新型支护方法
针对矿井回风巷中围岩破碎、软弱、煤层中含有夹矸等特点,提出了“护表件+锚索+锚杆”组合支护方案,并对顶板进行支护。与已有多年应用的老方案相比,新方案仅需对锚索、锚杆布置形式及有关参数进行优化,不需做太多修改。与传统的支护方式相比,这种新的支护方式有以下几个方面的改进:首先,同一排锚杆采用沟槽连接,从而使全部锚杆成为一个整体,从而获得更加稳定的支护;第二,对顶板进行“二二”式布置,将传统的“三二三”式布置改为两排锚杆之间的距离为2米,并在两排锚杆之间布置相邻的一排,与垂直方向相比,要以30度角布置;第三,两帮按4根/排布置,并采用与常规支护法同样规格的锚杆,排距和间距按1米控制。
3.巷道快速掘进技术分析
3.1掘锚一体化技术
辅运巷的掘进方向为激光定位器,其施工方法为“一次成巷”,在2#煤的基础上,利用EBZ200M-2型掘进巷道,利用掘进机和四臂式锚杆钻机实现顶板锚(钢索)的施工。选择合适的掘进机,不仅可以实现掘进与支护的同步,而且可以大大提高工作面的工作效率,增加支护的自动化程度,减轻煤矿的采煤压力。掘锚结合技术已在多个产煤国获得了广泛的应用,在实践中,该技术不仅具有更加广阔的应用前景,而且还能进一步提升其支护与掘进效率,充分发挥掘锚机并联工作的特点,极大地提升了煤岩巷掘进的工作效率。
3.2悬臂式掘进及输送技术
悬臂式掘进工艺简单易行,先用截割断头的旋转来截割煤层,因为截割断头的摇摆给整个巷道的断面提供了支撑,从而方便了后续的生产。最后,被切断的煤炭被掘进机的铲板收集起来,再用输送技术将被打碎的煤炭运出。悬臂式运输工艺装备有皮带运输机、煤矸石卧式缓冲箱。与常规的输送机进行对比,带式输送机不但能够分为上下两层,同时运送物料与矸石,还能够有效地降低能源与资源的消耗,还能够确保作业人员的安全,并且它的维护与管理也相对简单。带式输送机是矸石料仓水平缓冲的基础,它的输送带能够将轨道、人行道和煤矸石有效地分隔开来,与此同时,还可以在中间增加一张防护网,将矸石的水平缓冲仓设置起来,从而构成一个良好的连续排矸系统,减轻了工作人员的劳动强度。
3.3优化掘进设备
在煤矿巷道快挖中,最基本的条件是装备,快挖工艺是一种对施工场地有较高要求的先进作业工艺。施工装备的选型直接关系到施工的安全性。选择先进、可靠的施工装备,可使施工安全得到一定的改善。在工程实践中,应按照不同类型的机械设备进行合理的操作,而不是靠自己的思维来运用。除此之外,在设备保养和维修的过程中,维修人员应该严格遵循设备维修流程,对设备展开全面的检查,找出设备存在的主要问题,并及时将损坏的零件进行更换,保证掘进设备可以更有效地应用于煤矿生产工作中。
3.4临时支护技术的要点
在矿井建设过程中,为了满足矿井生产的要求而采取的一种临时支护技术。例如,对于某些矿山,在巷道开挖条件下,为了方便后面的工人,可在巷道中使用先导梁支护。该方法既能确保施工人员的生命安全,又能缩短施工工期。在现有的施工方法中,采用了临时支护方法。此外,目前煤矿企业的临时支撑结构中,所用的也是金属支架,其强度性能良好,且安装迅速,可反复使用。最近几年,很多企业开始重视这项技术,并将其用作永久性支架。
3.5优化运输系统
在采用快速掘进技术的过程中,采用带式输送机能够有效地提高运输效率,在使用过程中,需要对系统的输送线、输送带、材料性质、输送量等参数进行设计。比如,在设计输送线及输送带时,除了要考虑曲线断面的大小外,还必须考虑输送线的坡度、最大长度及起吊高度。皮带运输机有许多优点:(1)维修方便,运转可靠,操作人员少,可以进行中央控制;(2)费用低廉,如配件、钢铁、电费等费用低廉;(3)下面一层可以装运材料,上面一层可以装运瓦砾,不仅可以减轻单次装运材料的工作强度,而且可以使岩石巷道装瓦砾的连续装运,减少装瓦砾的装运时间。
结束语
综上可知,本文总结了煤矿巷道支护技术的运用,针对矿井地质条件复杂,采掘施工困难的特点,提出了一套切实可行的施工方法,以提高该技术的运用程度。在巷道掘进与支护技术的应用中,要抓住重点,做好全过程的检测与监控,并根据环境的变化,及时调整施工工艺,以提高煤巷掘进施工的安全性,推动我国煤炭事业的长期发展。
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