寺河矿掘进工艺装备选型及试验方案.docx

寺河矿掘进工艺及装备选型试验方案一、寺河矿目前不同工艺掘进进尺水平寺河矿目前掘进工艺主要有连采工艺（设备型号：12CM27-11EYL.12CM27-10E）及综掘工艺（设备型号：EBZ200、EBZ220、EBZ260）两种，其中综掘掘进工艺又分为煤巷综掘工艺及岩巷综掘工艺。1、连采工艺进尺水平：近三年采用连采掘进工艺队组主要有4支，分别为连掘三队、连采一队、连采二队、连采三队，各队组进尺水平如下：队组近三年进尺水平2020年2021年2022年月平均进尺水平连掘三队637763435642510.1连采1队514445444596414.0连采二队454148464620406.0连采三队472244674552398.32、综掘工艺进尺水平：煤巷综掘工艺进尺水平：选取四个具备代表性队组，分别为回收队、综掘准备二队、预备队、西井掘进一队，各队组进尺水平如下:队组近三年进尺水平2020年2021年2022年月平均进尺水平回收队282625842754226.8综掘准备二队284127162804242.3预备队262429282925245.7西井掘进一队249826802861233.0岩巷综掘工艺进尺水平:岩巷综掘工艺，主要有两只队组，分别为开拓一队、开拓三队（开拓二队由于施工零工、煤巷原因，不具备代表性,这里不予比较），各队组进尺水平如下：队组近三年进尺水平2020年2021年2022年月平均进尺水平开拓一队91911971027104.8开拓三队83812621108106.9二、连采工艺优缺点分析通过近三年连采工艺进尺数据可以看出，连采工艺进尺水平基本保持在400米以上水平，且连采工艺相对于寺河矿来说，是一个极为成熟的工艺，队组适应性较强，也较为认可此工艺的高进尺水平。1、连采工艺优点连采工艺可以实现"双巷”作业，不但可以用于盘区巷道施工，亦可用于顺槽巷道掘进，设备适用性更强，更加利于矿井掘进区域的摆布。连采工艺出煤系统简单：一巷布置出煤系统，另一巷无需布设其他掘进设备，可为抽放钻机尽早进到钻场作业创造极为便利的条件。连采工艺可以实现掘支同步、平行作业：连采机和锚杆机除辅助调机时间外双巷同时在进行生产作业，掘进效率较其他工艺明显较高。连采工艺能够对巷道空顶至迎头实现零空顶支护作业，为包迎头、防突预测、取芯等工艺创造便利条件。连采工艺在施工钻场、拐横川时，简单便捷，能够满足防突条件下的取芯、单巷绕掘等不同需求。连采工艺可利用锚杆钻车及时对钻场进行有效支护，对巷道空顶进行一次成巷支护，减少空顶时间，增加人员作业安全系数，无需再另外配套锚杆转载机组等辅助设备。连采工艺可利用锚杆钻机对寺河矿未掘进区域的地面井及其分支进行机械化探测，节省辅助作业时间。连采工艺在搬家时，机组、锚杆机、梭车、破碎机可以窜接同步走机，相较于掘锚一体机，搬家更加方便。当遇到一条巷道或掘进区域前方因瓦斯、地质原因需要重新进行探测、分析、抽放瓦斯时，连采工艺可随时进行绕掘施工，不停产实现对异常区域的问题解决。双巷掘进工艺，一条巷道可以作为辅助运输线路使用，各类材料、设备能够直接运送到使用地点，减少了辅助人员数量。2、连采工艺缺点其机身较重，对部分地质条件复杂的巷道适应性较差，当底煤较软时，沿顶掘进留煤底存在一定不便利性。连采工艺需频繁双巷调机，辅助工序时间长。对梭车、连采机、锚杆机等移动设备随机电缆使用维护要求较高。梭车在连采机、破碎机之间来回运行，对此区域内的连采机主副司机带来一定的安全隐患。3、时间节点及实施规模目前四套在用连采设备使用地点运输路线通畅，新设备到矿具备随时置换条件。连采二队、连掘三队分别在2023年3月份（73012/13巷）、4月份（63042/43巷）新顺槽搬家掘进。4、资金渠道目前暂无资金渠道，需集团公司给予相关政策及资金支持。5、结论恳请各位领导能够再次认可连采掘进工艺，并为寺河矿继续发挥连采工艺优势，引进连采工艺设备提供相关支持。三、掘锚一体机适用性分析掘锚一体机，即把连续采煤机和锚护装备结合在一起的掘进装备。其在施工过程中，将巷道掘进与巷道支护有效地结合起来，实现了同一台机组设备完成巷道掘进与支护的平行作业，具有快速掘进、支护及时的优点。1、工艺流程如下：安全检查及准备f掘锚一体机割煤、达循环进度f安全检查（敲帮问顶）一临时支护f永久支护（根据需求支护部分顶、帮锚杆）f验收f掘锚一体机割煤（平台上锚杆钻机同时进行支护作业，施工滞后锚杆、锚索）f按照以上顺序循环作业02、优点与传统工艺相比，其省去了割煤后的调机环节，按照每次调机30分钟计算，其在一天的有效生产时间内，可以节约1-1.5小时的调机时间，提高了有效生产时间的利用率,同时也减小了履带对底板的破坏程度。全宽截割滚筒，截割速度快，能够一次成型。多台钻臂同时作业支护顶板、巷帮，支护效率高。作业平台和锚杆钻机均位于机载式临时支护有效支护下，作业人员作业有安全保障；同时减小了梭车往返运行的安全隐患，安全系数更高。能够实现掘进与支护的同步作业，提高了掘进效率。3、缺点对地质条件和煤层赋存条件要求高；巷道底板倾斜时，摆正机身困难。机组锚钻装置不能支护工作面迎头区域，当迎头顶板破碎严重、巷帮片帮以及由于其他原因永久支护需紧跟到工作面迎头时，需要退机，人工持单体锚杆钻机作业。设备外形尺寸大、对巷道断面要求较高，左右调向不易；重量大、体积大，搬家倒面困难。设备各系统比较复杂、外形尺寸较大，排查故障、更换配件比较困难。同步平行支护作业时，作业人员数量要求较多；设备效率同时受巷道支护滞后要求、工作面粉尘治理影响较大。4、适用条件顶板稳定、底板较好，巷帮煤岩不易离层剥落且不需要进行防突管控的大断面巷道掘进。5、其他方面：通过其工艺流程、优缺点、适用条件对比，并结合寺河矿高突矿井属性分析，在实际使用过程中，还将面临以下问题：由于其机身较重，同时对地质条件、煤层赋存条件要求较高，不适宜在沿顶掘进留煤底区域掘进施工。由于其机组锚钻装置不能支护工作面迎头区域，在防突预测、包迎头工序前，需组织人员利用江阴钻机等对迎头未支护的顶板继续进行支护，同时此时的顶板临时支护问题需进行考虑。由于设备外形尺寸大、对巷道断面要求较高，左右调向不易，故而只能“直线式"施工；但考虑到掘进过程中的取芯工序，需每50米左右在巷道两帮交替施工一个钻场，需考虑设备是否能够具备施工钻场的能力。若设备具备施工钻场能力，需考虑钻场割煤结束后的钻场支护问题，包括钻场顶板临时支护问题。寺河矿巷道断面设计一般为5.5m×3.8m或5.5m×4.2m断面，按照资料提供相关情况，其后配套设备较多，具体如下：此时需考虑即便钻场施工完成，设备一侧是否具备通过钻机条件。根据寺河矿已掘巷道条件分析，在巷道掘进过程中，断续出现顶板垮落、两帮片帮等情况，需考虑遇到此类情况时的支护能力、支护效率问题，特别是遇到断层或者顶板冒落较高时，其临时支护接顶问题以及钻臂能否支护较高区域的顶板问题。按照“配套方案”参考性内容：即掘锚一体机+锚杆转载机组+带式转载机+迈步式自移机尾进行掘进施工流程，利用机组首先对顶板及两帮上部锚杆进行施工，此时需考虑锚索滞后施工带来的安全隐患问题，若采用机组进行全断面永久支护，支护效率是否发挥其快速掘进优势问题。由于寺河矿未掘进区域，地面井及其分支在煤层中"遍布”，掘进过程中需进行探测，目前采用锚杆钻机进行探测施工，若利用掘锚一体机，需考虑其是否具备探测地面井分支能力。当遇到前方因瓦斯、地质原因需要重新进行探测、分析、抽放瓦斯时，该工艺只能停止掘进，进而进行其他相关工作。由于后配套设备较多，支护材料，设备检修件等，无法直接运送到使用地点，在长距离掘进后，特别是在长度达到1200米以上，需增加二部出煤系统是，皮带机头区域车辆通过不便，特别是运输大件时，更增加了材料运输难度。四、防突预测及措施孔施工影响分析寺河矿东、西井煤巷掘进工作面每循环分三排布置指标测定孔10个，每循环预测时长3.5-4小时。造成预测时间较长主要由以下几类：（1）在地质构造影响区域需要增加施工探测孔；（2）在煤层顶部有软煤破碎煤发育的巷道，需在使用钻机施工长钻孔的前提下，还需在工作面使用手持钻施工超前钻孔排放瓦斯钻孔，此类钻孔需要平行于煤层倾角施工，施工时间需要根据煤层厚度、钻孔瓦斯情况而定；（3）在防突指标超标的工作面，需施工根据指标情况在工作面使用手持钻施工超前钻孔排放瓦斯钻孔。五、地质条件及机组适应性分析1、西井：目前寺河矿西井区，西二、西三盘区巷道工程已基本结束，西四盘区根据已延伸盘区巷道地质条件，其煤层上部存在800-1OOOmni厚软煤，目前采取沿顶掘进工艺,西五盘区由于紧邻西四盘区，其地质条件与西四盘区“大同小异”，故西井区不具备使用此设备条件。2、东井：寺河矿东井区生产盘区为东五和东六盘区，东七盘区为开拓盘区，其中东五盘区巷道基本施工完毕。东六盘区煤层厚度平均6.08m,煤层结构简单，节理裂隙近北东向，硬度1-2,煤层坡度415°；老顶一般为灰、深灰色细粒砂岩，厚度在6.2m；直接顶一般为砂质泥岩，厚度在3.5mO直接底为砂质泥岩或粉砂岩，均匀层理，厚度在2.1m,盖山厚度293487米。根据目前巷道施工情况，东六盘区东部煤层上部破碎煤发育，巷道沿底板施工过程中，上方煤层易冒落，东六盘区东部巷道一般沿煤层顶板留底煤施工，故东六盘区不具备使用此设备条件。东七盘区基本情况:东七盘区煤层厚度平均6.5m,煤层结构简单，节理裂隙近北东向，硬度1-2,煤层坡度215°；老顶为细中粒砂岩，厚度7.82m；直接顶一般为砂质泥岩,厚度2.8m。直接底多为灰黑色泥岩，厚度088m,老底为泥质砂岩，厚度4.18m0属于半坚硬岩类。东七盘区盖山厚度304-700米，东七盘区西翼开采厚度300-400米，许家岭以南大巷开采厚度在300-400米，许家岭以北大巷东七盘区东翼开采厚度在400米以上，东部区域在500米以上。目前东七盘区正在施工措施一、二巷（西翼尾巷），东井北回风巷、东井北回风大巷（中部大巷），东井东大巷（东翼尾部巷道）。根据目前巷道揭露情况，东七盘区中部及东七盘区东部，大部分区域盖山厚度大于400米，根据经验，盖山厚度大于400米区域，矿上压力明显增大，煤层上部破碎煤发育,沿底板施工时，煤顶易发生局部冒落。综上所述：东七盘区西翼盖山厚度浅，顶板完整，若在解决上述问题的基础上，可在措施一二巷（东五北翼措施一二巷）掘进区域试验此掘锚一体机，同时其需要满足的主要技术参数如下：1）巷道情况：最大宽度5.9m,截割高度3.8-4.6米。2）机组重量：60t-80t,尽可能降低比压，0.23MPa以下，适应不同工况。3）外形尺寸：宽度不超3.6m,满足副井、换装站及风门运输要求。4）爬坡能力:±16°。5）锚杆钻机：满足一次支护成巷要求，方便钻场支护。6）操作平台：站人操作平台位置满足钻机作业需求，有临时放钻杆、锚固剂等工具箱。钻臂操作简单，对眼方便。7）临时支护：能够对钻场空顶区域进行临时支护，并可完成撑网，托梁辅助作业，对顶板不平整等特殊条件下，方便挂网、上钢带等。8）一运溜槽：宽70OnInl以上，龙门高420mm,保证出煤量。9）司机平台：驾驶座位后置，靠边布置，为锚钻施工留出人行通道，运输材料通道，加装可拆卸式人员护栏。Io）电气系统：配备电缆拖移装置及防拽脱装置，声光报警装置。瓦斯断电仪探头需在截割部附近安置。要实现遥控远距离操作，可在巷口集控平台、地面集控中心、远程进行控制。11）除尘及冷却系统：采用喷雾除尘，外喷雾保证4MPa,配置机载喷雾增压泵，喷雾水路和设备冷却水路必须分离，不得合并交叉使用，冷却器采用航空冷却器。12）后配套皮带机：设备一运可实现角度弯曲，通过转载跨骑在皮带机尾上，防止掉道。13）安全相关：实现截割和支护的机械、液压双闭锁，保证锚钻作业时，不截割。3、时间节点及实施规模根据矿生产衔接安排，具备试验掘锚一体机的措施一二巷（东五北翼措施一二巷）施工时间约2023年3月底。试验实施规模为一套。4、资金渠道目前暂无资金渠道，需集团公司给予相关政策及资金支持。5、结论东七盘区西翼盖山厚度浅，顶板完整，可在措施一二巷（东五北翼措施一二巷）掘进区域试验此掘锚一体机，需集团公司提供相关支持。六、岩巷掘进工艺建议为了提高岩巷掘进效率的提升，结合我矿实际情况，建议为我矿引进重型岩巷掘锚机，并配套使用永磁变频皮带机，减少现出煤系统数量较多、事故频发等现象，能够很大程度上提高岩巷单进的掘进效率。根据矿生产衔接安排，可在2023年4月份开拓一队东井东回风大巷试验重型岩巷掘锚机一台。目前暂无资金渠道，需集团公司给予相关政策及资金支持。