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鍔犳嬁澶?8寮€濂?:煤礦機械化掘進技術探討

發布日期:2020-01-31  瀏覽次數:332
 摘 要:本文分析了礦掘進機械化技術,論述了制約綜掘機單進水平的因素及工藝配套問題。

28加拿大 www.bdqfv.com 關鍵詞:煤礦;機械化;掘進;技術 

1 引言
掘進技術、裝備和工藝水平,直接關系到煤礦生產的采掘接續、生產能力、經濟效益和安全。為此,綜合機械化掘進已成為我國煤炭生產和安全高效礦井建設必不可少的技術支撐。而要提高單進水平就必須最大限度的提高開機率、充分發揮綜掘機的作用,就必須高度重視并很好地解決掘進機械化作業線的綜合配套問題。掘支平行作業問題和巖巷綜掘的儲矸緩沖問題,是掘進機械化發展必須要面對、而目前又沒有很好解決的兩大技術問題。
2 機械化掘進的裝備與工藝分析
2.1 煤巷的機械化掘進工藝分析
煤巷高效掘進配套方式主要有三種:一是懸臂式掘進機與單體錨桿鉆機配套作業線;二是連續采煤機與錨桿鉆車配套作業線;三是掘錨一體化機組。
2.1.1 煤巷懸臂式掘進機的工藝
懸臂式縱軸掘進機、配膠帶運輸機出煤、單體錨桿鉆機支護的作業方式,對煤層賦存條件有較好的適應性,主要有以下幾個特點:① 液壓傳動結構簡單,操作簡便;② 電氣系統實現PLC或EPLC控制,監控監測自動化、輔助故障診斷;③ 機型結構簡單緊湊,穩定性高;④ 總體??榛杓?;⑤ 操控、檢修方便。
2.1.2 連續采煤機的掘進工藝分析
連續采煤機用于多巷掘進的快速掘進技術,雖然在同一臺設備上實現掘進與錨桿支護不能平行作業,但采用多巷道掘進交叉作業,可實現掘錨平行作業,即先由連續采煤機進入掘進巷道 ,待連續采煤機掘進一定距離后,連續采煤機經聯絡巷退到另一個巷道,這時由錨桿鉆車進入該巷道進行錨桿支護施工。如此方式交替循環進行,基本實現掘錨平行作業。連續采煤機用于長壁工作面順槽必須雙巷及三巷掘進,不能實現單巷掘進,這種掘進方式巷道空頂距離大,對地質條件要求高,用于煤巷掘進具有一定條件限制。
2.2 巖巷掘進機械化
2.2.1 破巖工藝
2.2.1.1 人工鉆爆法破巖工藝分析 
風錘人工鉆鑿炮眼、爆破落巖。該工藝是我國煤炭系統巖巷破巖的主要工藝。這種工藝簡單,但安全可靠性差,效率低,工人勞動強度大,單進水平低。
2.2.1.2 全液壓鉆車鉆爆法破巖的工藝分析
液壓鉆車鉆鑿炮眼、爆破落巖。這種工藝鑿巖效率高,鉆進速度快,特別是硬巖鉆進效率更高,大幅度減少鑿巖單工序時間;鉆眼質量高,爆破效果有保障;工效高,作業人員少,鉆車一般兩人操作,熟練時可一人操作;可實施中深孔爆破,提高爆破效率,從而提高循環進度;由于司機遠離迎頭,安全上更可靠;液壓鑿巖機比風動鑿巖機噪音小的多,可改善工人勞動環境,單進水平提高更有潛力,必將成為硬巖掘進的主流工藝。
2.2.1.3 部分斷面巖巷掘進機(縱軸懸臂)破巖工藝
巖巷縱軸懸臂掘進機切割破巖工藝,比鉆爆工藝好、工人勞動強度低,巷道成型規整,對圍巖擾動小、利于支護。在滿足后排矸能力的前提支撐下,其單進水平提高幅度更大。
缺點是,切割過程中粉塵濃度高,內外噴霧加除塵風機仍達不到鉆爆工藝相應的環境條件;EBZ-200H在巖石堅固性系數f值大于7時,破巖效率低、截齒消耗大、齒座磨損嚴重甚至磨通、主軸斷裂等設備故障率明顯提高。
2.2.1.4 全斷面巖巷掘進機的破巖工藝
全斷面巖石掘進機在國外已是一種完全成熟的掘進機械。它是集破巖、裝運、支護等工序于一體自動化程度較高的施工工藝和裝備系統。與傳統的鉆爆法相比,具有快速、高效、安全可靠、施工質量好、對圍巖的擾動小等優點。由于TBM設備長度大,最小的也在80~100m,不便轉彎,設備安裝拆除工期長;又屬于機械切割破巖,堅硬巖層中使用時,設備故障率高,效率低。因此,一般用于路隧道和城市地鐵隧道施工,除平硐開拓的煤礦外,TBM不適合于煤礦井下施工。
2.2.2 破巖設備
2.2.2.1 全液壓鉆車
使用液壓鉆車作業線,可提高勞動效率、有利安全生產,提高單進水平。液壓鉆車的支臂、推進器和千斤頂都采用液壓結構,并且在工作油缸前端普遍裝有液壓鎖。隨著鑿巖爆破工藝的不斷提高,巷道作業面的加大,鑿巖鉆車在生產建設中愈來愈顯示出其優越性,同時在實際應用過程中對其要求也愈來愈高。其工藝流程為:全液壓鉆車鉆眼→人工爆破落巖→側卸車裝巖→礦車運輸→錨桿支護→噴射混凝土。
2.2.2.2 全斷面巖巷掘進機的裝備情況
國外,隧硐全斷面巖石掘進機已有一百多年的歷史,但國內TBM技術發展緩慢,國產掘進機單機單頭掘進隧硐長度都在1.5km以下,不能適應長隧道工程的需要。主要表現在整機工作的可靠性﹑自動導向和液壓伺服系統﹑大軸承的設計制造水平、主要零部件的使用壽命、液壓元件的質量及整機作業的持續工作率等方面。
2.2.3 儲裝運系統
我國巖巷矸石儲運工藝,絕大多數采用鋼絲繩牽引耙斗裝機配礦車裝運,巷道式儲矸。單進水平的提高很大程度上依賴于出矸工藝系統,裝車效率低、成巷周期長,安全可靠性差。要提高巖巷單進水平,必須采用機械化工藝,做到破、裝、儲、運系統合理配置。配套方案有以下幾種:
(1全液壓鉆車鉆眼﹢人工爆破落巖﹢挖斗裝巖機裝巖﹢礦車外運
此種配置機械化裝載程度比配側卸式裝巖機要高一點,但也只能在迎頭矸石出盡后,方能進行下一循環,受礦車供給不連續的限制,單進的提高也比較困難。
(2)全液壓鉆車鉆眼﹢人工爆破落巖﹢挖斗機裝巖﹢梭車儲矸﹢皮帶裝載﹢礦車外運
此種配套方式能快速地完成一個循環落矸的裝、儲、運,而不影響下一道支護工序及第二個循環,但這種配套方式設備占用量大,管理要求較高。
(3)全液壓鉆車鉆眼﹢人工爆破落巖﹢側卸車裝巖﹢梭車儲矸﹢皮帶裝載﹢礦車外運。此種配套工藝優點是裝巖靈活,儲運能力強,不影響裝巖后工序的銜接。
(4)懸臂式縱軸巖巷掘進機破巖(內置一運)﹢內置二運﹢梭車儲矸﹢皮帶裝載﹢礦車外運。此類配套工藝破巖速度快,在采用梭車儲矸工藝時,儲、裝、運系統能與破巖速度相匹配,提供緩沖,可以直接進入下一循環。
在立井開拓的礦井,矸石依靠礦車提升運輸。儲、裝、運系統的配套是否科學合理,直接關系到矸石的外運效率、影響著單進水平。無論采用鑿巖臺車鉆爆還是懸臂縱軸掘進機破巖,均不能再利用巷道儲矸。因此,巖巷機械化工藝,矸石的儲存緩沖環節尤為重要。儲矸能力的大小,決定了巖巷機械的開機率,制約著其能力的發揮和單進水平的提高。
3   對巖巷懸臂式掘進機工藝的思考:
① 除塵風機必須系列化,以便于與使用地點的壓風量匹配設計,才能提高除塵效率保證除塵效果、創造良好的作業環境。
② 解決旋轉密封問題,實現高壓內噴霧,是噴頭防堵的有效方法;
③ 后配套系統必須解決好矸石的儲存緩沖問題,才能最大限度地發揮掘進機效能;
④ 部分斷面懸臂縱軸刀盤加沖擊頭的巖巷掘進機可能是解決巖巷掘進的有效途徑。

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