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巷道快速掘进技术与装备发展现状

时间:2020-07-04 08:29 来源:未知 作者:admin

  巷道疾捷掘进本事与设备起色示状_冶金/矿山/地质_工程科技_专业原料。近年,我邦煤矿疾捷掘进的本事与设备发展处境,总结该周围如今主流的科研及使用功劳,具有进修和鉴戒价格

  巷道疾捷掘进本事与设备起色示状 1 引 言 跟着我邦煤矿综采本事、 综采筑立以及矿井配套办法的疾捷起色, 综购置事面的开采强 [1] 度成倍添补 。原煤产量由 2000 年 0.998Gt 激增到 2014 年的 3.87Gt。2016 年,世界原煤产 量有所降落,但产量如故连结正在 3.3Gt 以上,因而井下掘进工程量飞速剧增, “采掘失衡、 掘进滞后回采”的抵触连续存正在并日益加剧。采掘办事面的比例(采/掘)从 2001 年的 1︰ 2.25 普及到 2011 年的 1︰3.20。2011 年,万吨原煤巷道掘进率依然激增到 12.86m[2]。各类 数据证实,巷道的掘进本事秤谌和设备的板滞化、主动化、智能化的起色依旧掉队于回采的 本事和设备秤谌,巷道的掘进速率依然滞后于煤炭临盆的需求[3]。越发是神东矿区特大型现 代化高产高效切切吨级的办事面, 使得年消磨回采巷道的速率飞速增加, 从而使得巷道掘进 成为限制矿井高产、高效集约化临盆的症结枢纽。高效主动化、集约化、智能化是包管矿井 高产高效的需要条款,也是他日巷道掘进本事和掘进设备的起色趋向。 2 煤巷及半煤岩巷守旧掘进本事 20 世纪 80 年代今后,我邦对煤矿安排举办了改造,废除了岩石凑集平巷安插式样,将 开荒巷道和采准巷道均安插正在煤层中,消重了巷道掘进的难度,添补了煤巷正在井巷工程中 的比例,有利于擢升矿井的集体巷道掘进速率。目前,煤矿掘进巷道中巨额的是煤巷,约 占总掘进巷道工程量的 70%[4]。 2.1 悬臂式掘进机配套单体锚杆钻机功课线 年代,我邦入手研发悬臂式掘进机,合键以 30~50kW 的小功率掘进机,并 举办工业试验[5]。80 年代初引进 AM50 型、S-100 型两种典范掘进机机型,同时强化对引进 掘进机的消化吸取办事, 并遵循我邦特有的地质条款和临盆工艺踊跃订正、 研发适合的掘进 [6] 设备 。始末 30 众年的消化吸取和自决研发,目前我邦已具有以中邦煤炭科工集团太原研 究院为代外的众家先辈的掘进机临盆企业,研制出轻型、中型、重型 3 大系列 10 众种型号 的掘进机,截割功率 50~315kW,截割岩石硬度 f4~f12,截割巷道断面 3.8~42m2,整机 截割才智和不变性已抵达邦际领先秤谌。典范煤巷掘进机本能参数如外 1 所列。 外 1 典范煤巷掘进机本能参数 参数 定位截割 定位截割 可/经济截 截割功 总功 高度/m EBZ120 3.75 宽度/m 5.0 割硬度/f 率/kW 率/kW ≤8/6 ≤10/8 ≤9/8 ≤10/9 ≤11/9 120 160 220 260 300 190 250 352 392 421 EBZ160 4.0或4.5 5.5或6.0 EBZ220H EBZ260H EBZ300 4.6 5.0 4.85 5.71 6.1 6.0 目前,我邦大大批矿井煤巷及半煤岩巷道均采用此种掘进功课线。全体施工工序为:掘 进机割煤、落煤,铲板装煤,经二运转载至皮带机运出办事面[7]。跟机架设暂且支护方法及 时支护空顶区域,开掘 1~3 个轮回进尺后,掘进机后撤 3~5m,人工将单体锚杆机移至掘 进办事面迎头,衔尾风水管途,启动锚杆机实现轮回进尺内所用的锚杆支护功课[8],而退却 出锚杆机,综掘机移进掘进办事面迎头,举办新一轮的轮回功课,直至实现整条巷道的掘进 办事。 邦产掘进机正在煤巷掘进中得到了较好的功劳, 单台掘进机依然具备年进尺 6000~8000m [9-11] 的才智,根本知足了煤巷临盆才智的需求 。2006 年 10 月,EBZ120 型掘进机正在河南平煤 六矿半煤岩巷掘进,断面宽 4.1m,高 3.0m,最高月进尺 816m。2012 年 4 月,EBZ260 正在内 蒙长城矿业中行使,正在矩形断面 4.4×3.4(m) ,岩石硬度 f≤7 的半煤岩巷掘进中,日最大 进尺 16m,均匀月进尺 450m。比拟于钻爆法掘进功课线,普及了掘进落煤的板滞化秤谌, 消重了工人的劳动强度,普及了巷道掘进效力和掘进进尺,消重了办事面的潜正在紧张水平。 2.2 悬臂式掘进机配套机载锚杆机装配功课线 通过掘进机机载锚杆钻机(图 1) ,裁汰了掘进机配套单体锚杆钻机频仍移机、退机的 [12] 题目 ,省俭了辅助功课时候,可正在必然水平上普及了掘进效力和掘进进尺。 图 1 EBZ300M 掘进机(机载锚杆钻机) 3 煤巷及半煤岩巷高效疾捷掘进本事 悬臂式掘进机配套气腿式锚杆钻机功课轮回中,支护工序占总办事时候的 70%以上[13], 即:支护工序滞后与开掘工序,二者不行有用衔尾,平行功课,并且单体锚杆机需人工频仍 的搬动,辅助工序繁琐,职员众且劳动强度大,导致掘进效力低,巷道单进秤谌低。因而如 何告竣掘进和支护的平行功课是告竣高效疾捷掘进的症结枢纽[14]。 3.1 悬臂式掘进机配套“暂且支护支架+运锚机”功课线 以综掘机、暂且支护支架、运锚机组为重点,告竣办事面“掘进-支护-运输”于一体的 “掘-支-锚-运”平行功课的新工艺(图 2) :综掘机破煤、装煤;暂且支护支架跟机自移, 告竣对新展现的顶板实时支护;运锚机转运散煤,并实现巷道断面内恒久锚杆支护[15]功课; 通过运锚机和主皮带机之间搭接的转载机,有用消重了主皮带机的移机次数。 图 2 掘进机配套暂且支护支架疾捷掘进编制 施工工艺: 综掘机破煤的同时, 运锚机实现所正在场所巷道断面内全部的助锚和顶锚支护 的支护功课,铲板装煤,经二运转运至运锚机、转载机,经皮带机运出办事面 [16]。掘进机 实现一个轮回进尺后,依序前移暂且支护支架、运锚机及桥式转载机。然后前移掘进机,开 始下一个功课轮回。 3.2 相联采煤机配套“梭车+锚杆钻车”的双巷掘进功课线 以相联采煤机、四臂锚杆钻车和梭车为重点,采用众巷掘进交叉换位施工工艺(图 3) , 即: 相联采煤机和锚杆机正在双巷或众巷编制中的分别巷道内掘进和支护, 再通过交叉轮回换 位实现掘、锚办事。既包管了掘进与支护平行功课,又知足了长隔断大断面掘进透风哀求, 告竣了相联采煤机疾捷掘进, 彻底改革了守旧矿井巷道掘进式样, 造成以相联采煤机为合键 [17] 设备的疾捷掘进本事。月进可达 1000~3000m,最高日进达 210m 。 图 3 相联采煤机双巷掘进编制 但该掘进工艺大凡需求同时掘进众条巷道和巨额的横贯来知足连采机和锚杆机的交叉 换位施工,因而增大了巷道掘进的办事量。从该类临盆线的掘进工艺说明,为了外现板滞化 筑立的本能,需求有较好的巷道顶板条款,以得回较大的空顶距,安好规程划定最大空顶距 为 6m 驾御,因而合键正在我邦神东矿区扩张使用。正在巷道顶板条款较差时,筑立换位频仍, 掘进速率将大大消重[18]。 3.3 掘锚机配套十臂锚杆钻车疾掘功课线 由掘进办事面迎头入手,此功课线合键有掘锚机、转载决裂机、十臂锚杆钻车、可弯曲 胶带转载机、锚杆支护机器人迈步式自移机尾构成(图 4) 。本事参数如外 2 所列 图 4 掘锚机配套十臂锚杆钻车疾掘编制 外 2 掘锚机配套十臂锚杆钻车疾掘编制 名称 顺应巷道宽度/m 顺应巷道高度/m 胶带搭接行程/m 编制总长/m 编制总重/t 总装机功率/kW 本事参数 5.4~6.0 3.5~4.5 100 155 420 1416 掘锚机割煤、落煤,经决裂转载机决裂后,经可弯曲胶带转载机转运至皮带机。掘锚机 割煤、工程支护是什么意思 落煤, 同时启动十臂锚杆钻机实现所正在场所巷道断面内未实现的顶锚和助锚的支护作 业。掘锚机实现一个掘进轮回进尺后干休掘进,启动掘锚机机载锚杆钻臂,实现掘进迎头断 面内合键顶锚的支护功课,以支护迎头新展现的顶板,保卫迎头功课的安好性。至此,支护喷浆设备分两 个阶段实现巷道断面内全部划定的锚杆支护功课。 此疾掘编制掘锚分散,平行功课,合用于顶板侧助不变的近秤谌煤层中大断面煤巷的 掘进,并且可弯曲皮带机与主皮带机的搭接长度 100m,大幅度裁汰主皮带机的移机次数和 辅助功课时候,普及了时候应用率。具备月进尺 3000m 以上的才智[19]。 太原煤科院研发的首套疾掘编制于 2014 年正在神东大柳塔矿配套掘锚机行使, 截止 2015 年 4 月,掘进巷道进尺进步 1.4 万 m,小班最高进尺 85m,圆班最高进尺 158m,月最高进 尺 3088m。 3.4 掘锚机配套助锚机+锚杆钻车疾掘功课线 由掘进办事面迎头入手,此功课线合键由掘锚机、助锚机、三臂锚杆钻车、可弯曲胶带 机和迈步式自移机尾构成(图 5) 。掘锚机配套助锚机+锚杆钻车疾掘编制本事参数如外 3 所 列。 外 3 掘锚机配套助锚机+锚杆钻车疾掘编制 名称 本事参数 顺应巷道宽度/m 顺应巷道高度/m 胶带搭接行程/m 编制总长/m 总装机功率/kW 4.6~5.4 3.0~4.2 50 105 1324 图 4 掘锚机配套助锚机+锚杆钻车疾掘功课线 种疾掘编制, 此疾掘编制将十臂锚杆钻机的成效理会为三臂锚杆钻车和助锚 机,将顶锚和助锚分散,裁汰钻臂挽救工序,筑立的分工加倍精确,有利于工人操作和临盆 收拾。并且告竣了筑立的小型化安排,使此疾掘编制加倍机动生动,合用周围更广,而且也 具备月进千米以上的才智。 4 岩巷综掘本事近况 岩石巷道的掘进连续是煤矿最头痛的题目之一。据统计,邦有要点煤矿每年掘进岩巷 1250~1600km,岩巷办事面 1400~1700 个[20]。守旧的气腿式凿岩机或凿岩台车配套侧卸装 岩机的功课线顺应性强,合用周围广,但施工工序繁琐,放炮对围岩的扰动影响大,晦气 于围岩不变;超挖、欠挖情景告急,快速掘进与支护设备断面不规整,工程质料负责难度大;并且放炮容易诱 发挫折地压、岩爆、片助等灾祸。 4.1 硬岩掘进机集体推动本事 太原煤科院正在硬岩掘进机研发方面连续处于邦内领先职位, 依然研发了一系列合用于不 同岩石硬度的硬岩掘进机,目前硬岩掘进机的型号合键有:EBZ260、EBZ260W、EBZ300 和 EBH315。最大可截割岩石硬度抵达 120MPa,最大定位截割巷道断面抵达 30m2。典范硬 岩掘进机本能参数如外 4 所列。 外 4 典范硬岩掘进机本能参数 本事参数 截割高度/m 截割宽度/m EBZ260W 3.8 5 EBZ300 4.85 6 EBH315 5.8 7 截割硬度f 整机重量/t 截割功率/kW 总功率/kW ≤10 85 260 392 ≤11 90 300 421 ≤14 130 315 533 2009 年 12 月, 神东煤炭集团大柳塔煤矿采用 EBH315 举办岩石巷道掘进, 岩石硬度 f8~ 2 f10,片面高达 f11,32m 的矩形断面,采用锚杆支护,月进尺抵达 400m 以上。2014 年 1 月, EBH315 型掘进机出口加拿大 BC 省墨玉河矿, 巷道断面 20m2, 以细砂岩、 粉砂岩为主, 片面为硬质中砂岩、粗砂岩,岩石硬度 f5~f8,缔造了最高月进尺 354.8m 的岩巷掘进新纪 录。2015 年 3 月,EBZ260W 正在邦投新集公司刘庄煤矿正在硬砂岩中掘进瓦斯抽排巷,正在限时 排矸、底板水量大的处境下,实现月进尺 228.9m,超部署实现 48.9m,告竣日进尺最高达 15m 的好功劳。 4.2 TBM 盾构机掘进本事 全断面岩石地道掘进机 TBM(Full Face Rock Tunnel Boring Machine)开挖是目前寰宇 上最为先辈的隧洞开挖举措。应用反转刀具开挖,同时决裂洞内围岩及掘进,造成所有地道 断面的一种新型、先辈的地道施工板滞;相对付常用的举措,TBM 集钻、掘进、支护于一 体,行使电子、讯息、遥测、遥控等高新本事对悉数功课举办制导和监控,使掘进进程永远 处于最佳形态。跟着 TBM 盾构机的一贯成熟和起色,逐步入手使用于矿山岩巷的掘进[21]。 图 5 神东补连塔全断面 TBM 盾构机 神华神东补连塔矿 2 号副井是我邦首座采用全断面地道掘进机(TBM)施工的煤矿斜 井, 缔造了最高月进尺 639m 的寰宇记录, 仅用半年时候就顺手融会了 2750m 长的神东补连 塔矿 2 号副井,施工速率远远疾于守旧工法,开创了煤矿斜井施工新形式。 5 掘进本事的起色趋向及预测 ①一贯寻觅新的截割本事,商酌截割破岩机理,研发并试验新的截割本事,优化截齿设 计及构造,普及破岩效力,越发是全断面硬岩截割本事; ②掘支锚运一体化功课,众成效集与一体的趋向显然,告竣“掘进-支护-锚固-运输”于 一体平行功课的新工艺,减员增效,普及单机成巷效力。 ③巷道掘进的智能化监测、 负责本事。 合键搜罗推动目标监控、 全成效遥控、 智能监测、 预告型窒碍诊断、纪念截割、数据长途传输等本事。