巷道快速掘进山科.ppt
1,2023/10/12,第九章巷道快速掘进,9.1 概述9.2 煤巷快速掘进技术9.3 半煤岩巷部分断面掘进机作业线 9.4 岩巷机械化作业线,2,2023/10/12,9.1 概 述,巷道快速掘进 采用合理的掘进破岩、装岩和支护技术，科学管理施工的各个工序，使每个工序用时最少，各个工序间转换顺畅，是巷道施工技术和组织管理都能够良好发挥。快速掘进所用的主要方法机掘为主。影响掘进速度的因素（1）岩层性质及地质条件；（2）各个施工工序；（破、装、运、支，通、排、辅助运输、铺轨、敷设管缆）（3）掘进的施工组织；（4）掘进队伍素质以及管理水平；（5）掘进设备的配置与配套。,3,2023/10/12,9.2 煤巷快速掘进技术,9.2.1 掘进机为主的作业线9.2.2 连续采煤机快速掘进9.2.3 采掘锚一体化作业线快速掘进9.2.4 掘锚一体化快速掘进成巷技术,4,2023/10/12,9.2.1 掘进机为主的作业线9.2.1.1 掘进机链板输送机的作业线9.2.1.2 掘进机胶带转载机链板输送机的作业线9.2.1.3 掘进机胶带转载机可伸缩双向带式输送 机的作业线9.2.1.4 掘进机仓式（梭式）列车的作业线,5,2023/10/12,9.2.1.1 掘进机链板输送机机械化作业线,主要工艺过程：（1）掘进机破岩，装岩，通过掘进机的胶带转载机构，转给链板输送机运输；（2）掘进机向前连续掘进一段距离后停机支护和链板输送机接长。特点：掘进间断，劳动强度大，占用人员多。适用：较短巷道，一般不超过400m。范各庄矿掘进作业线：MRHS5D型掘进机+SGW-40T型链板输送机+U型钢支护，断面的煤巷，创造月进度2045m。,6,2023/10/12,9.2.1.2 掘进机胶带转载机链板输送机作业线,作业线在掘进机后增加胶带转载机，通过胶带的延伸，减少链板机的接长次数。主要工艺过程：（1）掘进机破岩、装岩，可伸缩胶带转载机转载，链板输送机运输；（2）连续掘进一段距离后停机支护和胶带转载机机头安装、链板接长。适用：较长巷道，一般运距大于400m。,7,2023/10/12,9.2.1.3 掘进机胶带转载机可伸缩双向带式输送机的作业线,作业线吧链板输送机换成可伸缩带式输送机，减少了输送带伸长次数，实现了长距离连续运输，生产力打，基本满足掘进机快速掘进的要求。主要工艺过程：（1）掘进机破岩、装岩，可伸缩胶带转载机转载，可伸缩双向胶带运输机运输；（2）掘进机连续掘进一段距离后停机支护和转载机机头安装，胶带输送机延长。适用：长距离巷道，一般运距大于600m。辅助运输：下输送带具有辅助运输的功能。钱家营矿掘进作业线：AM-50型掘进机+QZP-160型转载机+SJ-44型可伸缩带式输送机+SGW-40T型刮板输送机，断面（W4.58，H2.7）的煤巷，创造月进度1421m。,8,2023/10/12,9.2.1.4 掘进机仓式（梭式）列车的作业线,作业线由掘进机、仓式（梭式）列车和牵引绞车或防爆机车组成。主要工艺过程：掘进机破岩、装岩，仓式列车+牵引绞车/防爆机车转载运输。特点：绞车牵引灵活性差，多采用机车牵引。适用：较长巷道。辅助运输：辅助运输采用轨道运输。大同大斗沟矿作业线：12CM11-9BUN型掘进机+10SZZ-40BUN型梭式矿车配套，断面8.4的煤巷，创造月进尺2405.7m的成绩。,9,2023/10/12,梭式矿车,10,2023/10/12,9.2.1.5 掘进机机械化作业线施工实例,1）工程概况西铭矿综掘三队承担8煤综采面平巷开拓掘进任务。煤层厚度：4.0m，倾角1000m倒梯形（W1 4.2,W2 3.6,H3.6），支护：锚杆支护（顶部金属锚杆，帮：木锚杆）,11,2023/10/12,2）设备布置AM-50 型掘进机+QZP-160型桥式转载机+PSP-1010/650型可伸缩带式输送机，如图9.1所示。设备配置：使用SLF-6除尘风机、HPY21-15/7-K空气压缩机、YT-23凿岩机、锚杆钻机和木点柱临时支护。,12,2023/10/12,3）施工工艺巷道沿顶掘进（1）机头割煤方式（图9.2）：S型，由下向上。（2）运输方式：装载机可伸缩皮带皮带煤仓。（3）巷道支护：木支柱临时支护管缝式顶板锚杆+木锚杆,13,2023/10/12,4）劳动组织 四六制（三掘一检），正规循环，平行交叉作业，岗位责任制。在册人数70人，劳动组织表，循环图表。5）速度工效断面14.0m，工作29天，进尺625m。,14,2023/10/12,9.2.1.6 掘进机机械化作业线存在的主要问题,虽然使用悬臂式掘进机可以实现快速掘进破岩，但是主要工序环节，包括支护、转载、运输、供电、供排水、通风、通信及安全等，是制约掘进速度的因素。主要存在以下两点：(1)支护占用时间太长，50%60%。(2)掘支不是平行作业。,15,2023/10/12,9.2.2 连续采煤机快速掘进,连续采煤机+梭车+破碎机+胶带运输机适用：埋深小于500m，煤层赋存条件好，房柱式开采或者长壁开采中的多巷布置。上湾矿连采一队：月进尺4656m。如图9.4。,16,2023/10/12,EML340型连续采煤机,17,2023/10/12,1）连续采煤机掘进的方法 连续采煤机的布置如图9.5所示。连续采煤机在第1条巷道掘进，而锚杆机在第3条巷道打眼和安装锚杆。一段距离后，连续采煤机转移到第2条巷道，而锚杆机转移到第1条巷道。梭式矿车往返于连续采煤机和给料破碎机之间，如图中虚线所示。这样依次进行循环作业。,9.2.2.1 连续采煤机掘进方法和特点,2）掘进的特点（1）其截割滚筒为横轴式，宽度较大，能上下摆动，可一次掘出宽4m左右的巷道。（2）掘进机只能单巷掘进，而连续采煤机则能多巷道同时掘进，便于掘、锚、装、运平行作业。,连续采煤机掘进具有下列优点:（1）由于液压系统简单，大多采用电动机驱动，不受或少受液压元件故障多的制约，故传动系统可靠。（2）可掘、锚、装、运平行作业，掘进速度快，工效高。（3）可用多工作面巷道开拓长壁工作面，这样既保证了工作面所需的足够风量，对在高瓦斯矿控制瓦斯积聚非常有利。,18,9.2.2.2 连续采煤机的优缺点,连续采煤机掘进也存在以下缺点:（1）连续采煤机和配套梭式矿车往复运行，对底板破坏比较严重。在松软底板条件下，后配套设备最好选用桥式胶带转载机。（2）连续采煤机受地质条件影响较大，要求煤层倾角不大，厚度在1.3-4m，底板坚硬，矿井水对底板影响较小，顶板为中等稳定，有较好的自稳及可锚性。（3）由于截割头一般3m左右，通常大于机身宽度，仅适用于巷道宽度大的矿井。（4）由于掘、锚分离作业，得多开联络巷，并进行快速密闭，给生产时通风管理带来困难。（5）煤体暴露多，给有自然发火危险的矿井带来安全隐患。,19,2023/10/12,9.2.2.2 连续采煤机的优缺点（续）,20,2023/10/12,9.2.2.3 影响连续采煤机在我国正常使用的主要因素（1）连续采煤机及其配套设备体积大、吨位高，且有些设备(如梭车)不能解体，因此，设备下井困难。在我国现有煤矿使用的连续采煤机，大多数都涉及到设备下井路线和生产系统的改造问题。（2）缺乏支护、清道、除尘等方面的配套设备，生产能力受到一定限制。（3）引进连续采煤机设备在电气防爆性能上与我国防爆标准的要求不相一致，使用前需报有关部门审批。（4）设备主要部件或零件损坏时，在国内买不到配件，同时，引进设备价格昂贵，许多十分适合采用连续采煤机的地方、乡镇煤矿没有资金购置。,21,2023/10/12,9.2.2.4 我国使用连续采煤机前景展望 连续采煤机用于回采，煤层应具备以下条件：(1)埋藏深度小于300 m；(2)煤层倾角一般小于10，最大不超过12；(3)煤层顶板要求中等稳定以上，具有良好的自控性和可锚性，即能在较长时间内不冒落，顶板允许悬露面积30-50m2；(4)底板平整、无积水、抗压强度不能太低；(5)低瓦斯矿井。,22,2023/10/12,9.2.3 采掘锚一体化作业线快速掘进,作业线通过将连续采煤机与锚杆机两者合一，在连续采煤机上装锚杆机。用一台设备完成巷道掘进的落、装煤及锚杆打眼与安装，形成采掘锚一体化快速掘进成巷技术。采掘锚机的代表：ABM20型采掘锚机组配套设备：破碎机+转载机+胶带输送机特点：单巷掘进、双巷掘进均可。施工过程：割煤+临时支护+钻眼割煤+安装锚杆收回,掘锚一体机（如左图）就是在悬臂掘进机上安装锚杆钻安装置，使得掘进机掘进与支护安装协调配合，达到快速掘进的目的。图9.6所示为JMZ型掘锚机组，由煤科院南京所研制。工作原理：机组截割头上下摆动切割煤岩，装运机构将破落的煤岩运至后配套运输设备，机载除尘装置排除粉尘。同时，机载锚杆钻机液压顶固于顶板，进行钻孔、安装锚杆作业，一排锚杆安装完毕，机组向前移动一定距离，进行下一循环作业。,9.2.4 掘锚一体化快速掘进成巷技术,9.2.4.1 作业线构成与工作原理,24,2023/10/12,9.2.4.2 与采掘锚一体化作业线区别,主要区别在于截割部不同。采掘锚一体化设备是在连续式采煤机的基础上发展起来的，截割部采用了可伸缩横滚筒，掘进巷道的宽度大，生产能力高（812t/min），掘进巷道断面只有矩形，除进行巷道快速掘进成巷外，还能进行采煤，这一功能对非正规块段的开采，及提高煤炭回收率具有重要意义。掘锚机组是在综掘设备的基础上发展起来的，截割部截割头宽度较小，巷道宽度是靠截割头摆动获得，截割破煤的能力较低，掘进巷道的断面可以是拱形或矩形，设备质量和机长较小，配置简单。,25,2023/10/12,9.2.5 全煤巷快速掘进作业规程编制,一、概述,1.巷道名称,2.巷道位置,4.巷道用途,3.工程量,二、地质与水文概况,1.地质构造,2.煤岩性质,3.水文情况,三、巷道断面设计及支护,1.断面设计,2.支护形式,26,2023/10/12,27,2023/10/12,四、机械化割煤方式及工艺流程,1.切割顺序,2.工艺流程,28,2023/10/12,五、支护设计及质量要求,1.锚杆支护参数,锚杆,锚固剂,托板,钢带,锚杆间排距,锚固力,锚杆角度,2.铺网,顶网、帮网参数,3.锚索,4.质量要求,29,2023/10/12,30,2023/10/12,六、循环组织及配套设备,1.施工组织,2.劳动组织,31,2023/10/12,3.循环组织,32,2023/10/12,4.设备及技术经济指标,33,2023/10/12,七、风量计算、通风排尘、运输、供电、安全措施等（略）,34,2023/10/12,9.3 半煤岩巷部分断面掘进机作业线,我国自行开发的EBJ系列（EBJ-160、EBJ-132及EBJ-120TP型等）掘进机切割强度大为提高，f不大于8均可截割。EBJ-160重型掘进机+ES-800转载机+SSJ-800/240可伸缩皮带机。月进尺：468m。,煤巷快速施工的作业线，大多数适应半煤岩巷道的快速施工。但是，由于半煤岩巷道中，岩石在断面内占的比例较大，要求掘进机械破碎较硬岩石的能力要大。因此，半煤岩巷道快速施工与煤巷的不同主要在于掘进破岩设备。,35,2023/10/12,1）掘进中各主要工序，如钻、装、调、运等均应采用机械化作业，机械化作业线的链条不能有间断现象。2）各工序使用的机械设备，在生产能力上要匹配合理、相互适应，避免设备能力相差悬殊而影响某些设备潜力的发挥。3）机械的规格及结构形式必须适应施工条件、巷道规格及作业方式的要求，并且机械设备能力及数量应有适当的富裕量和备用量。4）要保证施工能获得持续高速度、高效益以及合理的经济技术指标，并耍确保安全。5）在保证成龙配套的前提下，尽员减少机械设备的数量，尽量一机多用。,岩巷掘进机械化作业线组配的原则,9.4 岩巷机械化作业线,36,2023/10/12,9.4.1 以耙斗式装载机为主的钻眼爆破掘进作业线,9.4.2 以液压钻车、侧卸式装载机为主的钻眼爆破掘进作业线,9.4.3 液压钻车、侧卸式装载机配耙斗式装载机 的钻眼爆破掘进作业线,9.4.4 掘进机机械化作业线,9.4 岩巷机械化作业线,37,2023/10/12,9.4.1 以耙斗式装载机为主的钻眼爆破掘进作业线 耙斗式装载机可根据巷道断面大小选用并配以多台气腿式凿岩机、适当的转载调车设施与支护设备、不同的施工工艺和劳动组织，可以形成不同能力的钻眼爆破机械化作业线。例如：(1)多台气腿式凿岩机钻眼耙斗式装岩机装岩固定错车场或浮放道岔或调车器调车矿车及电机车运输。(2)多台气腿式凿岩机钻眼钻眼耙斗式装岩机装岩胶带转载机转载矿车及电机车运输。(3)多台气腿式凿岩机钻眼耙斗式装载机装载梭式矿车转运电机车牵引。,38,2023/10/12,9.4.2 以液压钻车、侧卸式装载机为主的钻眼爆破掘进 作业线,39,2023/10/12,9.4.3 液压钻车、侧卸式装载机配耙斗式装载机的钻眼爆破掘进作业线,侧卸式装载机与耙斗式装载机配套，实现连续清理掘进工作面矸石，是中大断面岩巷掘进施工较好的设备配套方案。如图9.10所示，将耙斗式装载机置于掘进工作面一侧，用全液压钻车打工作面炮眼。爆破后，侧卸式装载机将工作面矸石铲运至耙斗式装载机料仓前，由耙斗式装载机将矸石扒装入矿车。该作业线也具有减少侧卸式装载机行走距离，提高实际生产率的优点。而且，由于耙斗式装载机料仓前巷道一侧是天然的储矸场，侧卸式装载机可将矸石推至巷道一侧，储于耙斗式装载机料仓前，解决了胶带转载机不能储矸的问题。在耙斗式装载机出矸时，可实现工作面打眼、临时支护等工序平行作业。,40,2023/10/12,41,2023/10/12,9.4.4 掘进机机械化作业线,9.4.4.1 全断面掘进机机械化作业线 全断面巷道掘进机是实现连续破岩、装岩、转载、临时支护、喷雾防尘等工序的一种联合机组。已广泛应用于各国的能源、交通、城建、国防等部门的地下工程建设。但是目前还不能很好的适应煤矿巷道施工要求。图9.13所示为一台直径5m全断面掘进机和后配套系统。,42,2023/10/12,9.4.4.2 部分断面掘进机机械化作业线 煤矿使用的掘进机绝大部分都是部分断面掘进机（如下图），即悬臂式掘进机。其分为纵轴掘进机和横轴掘进机两类。横轴式截割头一般用于软岩掘进，纵轴式截割头则多用于硬岩掘进。掘进机作业线一般由岩巷掘进机、桥式转载机、胶带输送机或矿车组成。这种作业线成巷速度快、劳动强度低、效率高，具有非常大的发展潜力。,43,2023/10/12,复习思考题,1.除钻眼爆破法外，还可采用哪些方法来施工煤巷?2.部分断面握进机有何优点?怎样才能保证不间断落煤快速施工?3.如何组织煤巷快速掘进的机械化配套作业线，它的发展方向是什么?4.部分断面掘进机的发展前景如何?5.国内所用的岩巷机械化作业线有哪几种典型类别，适用何种条件?6.目前提高巷道掘进施工速度的瓶颈是什么?,
