CN108194079A - 一种中等稳定顶板煤巷高效快速掘进作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤巷高效快速掘进技术领域，具体是一种中等稳定顶板煤巷高效快速掘进作业方法。采取以下步骤：（1）设置设备安装准备区；（2）布置安装设备；（3）布置通风系统；（4）按照采掘、运输、支护、通风设备的布置顺序，相应布置电缆、照明线路、液压管路、水路、风筒、相关配套设备、工具辅助材料及通讯设施；（5）掘锚机进行掘进、转运和支护；（6）运破锚杆锚索机破碎、运输和支护；（7）弯曲皮带装载部；（8）迈步式自移机尾移皮带、运输；（9）可伸缩胶带机输送并转运。本发明有效地解快了各工序平行作业的问题，是十分理想的巷道快速掘进的工艺方法。
Description
技术领域
本发明属于煤巷高效快速掘进技术领域，具体是一种中等稳定顶板煤巷高效快速掘进作业方法。
背景技术
随着我国煤矿综采技术与装备与矿井配套设施的快速发展，综采工作面开采的开采强度成倍增加，产量不断增大，工作面的回采速度不断被刷新，使煤矿井下巷道掘进工程量剧增。“采掘失衡、采掘接续”的矛盾日益突出。掘进效率低、采掘比例失调 ，成为制约我国煤矿高产高效的瓶颈。为了提高掘进效率，减少掘进队伍，降低生产成本，实现煤矿安全高效集约化生产，煤矿快速高效快速掘进成为我国煤矿工程技术人员孜孜以求的目标和动力。
目前，世界上主要有四种类型的机械化快速掘进作业工艺。第一种是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式煤巷掘进机，它适应范围广，但由于是单巷掘进，且采用单体锚杆进行锚杆支护，掘进和支护不能平行作业，影响了掘进速度的进一步提高。
第二种是连续采煤机与锚杆钻车配套作业线，在我国神东、万利等矿区及鄂尔多斯地区进行了推广应用，主要掘进机械为连续采煤机，它需要多巷掘进，交叉换位施工，实现掘锚平行作业，但由于需要较好的煤层赋存条件，一般不能实现单巷掘进，连续采煤机用于煤巷掘进具有一定条件限制。
第三种是传统的掘锚机组掘锚一体化掘进。掘锚机组是在连续采煤机或悬臂式掘进机的基础上发展的一种新型掘进机型。掘锚一体化是将掘进与支护有机地组合起来，减少掘进与支护设备的换位作业时间，在同一台设备上完成掘进和支护工艺。后配套方式主要以桥式转载机和胶输送机为主。我们称之为传统掘锚机组掘锚一体化掘进，它与连续采煤机作业相比具有掘锚平行作业、单巷快速掘进及顶板及时支护等优点。传统掘锚一体化掘进没有实现完全的连续作业，虽然掘锚机组把掘与锚集成在一台设备之上，但支护所占的时间远比割煤时间要长，因此也没有完成实现真正意义上的掘支平行连续作业。
第四种是最近在神东矿区发展应用的神东高效快速掘进，它利用全断面掘进机、多臂锚杆钻车、弯曲皮带等设备。这种配备模式，虽然解决了“掘、运、支”平行作业的问题，但由于需要配巷（配巷的施工只能用其它掘进方式施工），且空项距需大于20m以上，所以不具有广泛的推广性。
目前，机械化快速掘进作业工艺大部分不能完全实现掘锚平行作业和连续运输，存在采掘速度慢、效率低、耗时长的弊端，从而严重制约大型矿井的高效集约化生产。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种中等稳定顶板煤巷高效快速掘进作业方法。
本发明采取以下技术方案：一种中等稳定顶板煤巷高效快速掘进作业方法，采取以下步骤：
（1）设置设备安装准备区：
按照高效快速掘进要求，确定掘进方向及设备布置方式，准备200m长的顶帮完好巷道，各设备参照设备布置图按顺序开始组装。
（2）布置安装设备：
在快速掘进安装准备区顺序安装布置采掘、运输、支护设备：掘锚机——运破锚杆锚索机——弯曲皮带——迈步式自移机尾——可伸缩胶带机。
（3）布置通风系统：
掘进工作面采用“长压短抽”通风方式，利用安装在掘锚机上的抽出式湿式除尘风机配合压入式局部通风机供风，同时降低工作面粉尘浓度，压入式局部通风机紧贴巷道一帮。
（4）按照采掘、运输、支护、通风设备的布置顺序，相应布置电缆、照明线路、液压管路、水路、风筒、相关配套设备、工具辅助材料及通讯设施。
（5）掘锚机进行掘进、转运和支护，按照工作面推进方向，掘锚机严格按照中线掘进，巷道一次采掘成型，完成落煤工序，掘锚机上装有装运设备，截割时，装运机构连续运转，将煤装入中部输送机，输送机便将煤转运到紧跟的运破锚杆锚索机受料斗内，截割的同时，利用掘锚机的锚钻功能同时进行顶帮锚杆的支护工作。
（6）运破锚杆锚索机破碎、运输和支护。
（7）弯曲皮带装载部，接收来自运破锚杆锚索机的转载过来的煤炭，经弯曲段、倾斜段和卸料部，完成煤炭从运破锚杆锚索机到迈步式自移机尾的转载。
（8）迈步式自移机尾移皮带、运输：煤炭经过弯曲皮带转载，进入迈步式自移机尾刚性架的皮带上。
（9）可伸缩胶带机输送并转运；可伸缩胶带机承接迈步式自移机尾转运的煤，并输送至机巷外运带式输送机，最后进入煤仓储存、堆积。
所述的步骤（5）中，掘进工艺参数为：顶底板中等稳定的近水平煤层，安全空顶距2m以上；煤层厚度≥3m，掘进长度L≥2500m；掘锚机采掘宽度B=4.6～6.0m，采掘高度H=2.8～4.7m，弯曲皮带机与迈步式自移机尾重叠段距离L1≥50m,一次连续掘进最大推进距离50m以上；掘锚机和运破锚杆锚索机在掘锚机割煤时可同时支护顶帮锚杆；月平均掘进进尺≥1200m。
所述的步骤（5）中，掘进采掘区布置为：在割煤方向的起点依次设置掘锚机、运破锚杆锚索机、弯曲皮带、迈步式自移机尾、可伸缩胶带机，从而形成了采掘、支护、破碎、转载、运输的全过程。
本发明与背景技术相比具有明显的先进性和广泛性，基于分段分次支护的理念，使用掘锚机、运破锚杆锚索机、弯曲皮带、迈步式自移机尾、可伸缩胶带机，进行整体布置，形成“掘、锚、运、支”相结合的一体化生产方式，此掘进方法基于分段分次支护的理念与传统的掘锚机组一体化掘进的完美结合，形成了掘锚一体化高效快速掘进工艺，该工艺先进，设置科学合理，设备布置紧凑连续，安全稳定可靠，多级转运、连续输送畅通。有效地解快了各工序平行作业的问题，大幅度地提高了掘进效率及广泛的适应性正在全行业内掀起一场革命性的快速掘进风暴，是十分理想的巷道快速掘进的工艺方法。
附图说明
图1为掘进工作面设备布置示意图；
图2为掘进工作面通风系统示意图；
图3为掘进工作面巷道支护方式断面图；
图4为掘进工作面巷道支护方式平面图；
图5为掘进工作面巷道支护设备分工示意图；
图中1-掘锚机组，2-运破锚杆锚索机，3-弯曲皮带，4-迈步式自移机尾，5-可伸缩胶带机 6-局部通风机风筒，A-顶锚杆，B-上部帮锚杆和锚索，C-底部帮锚杆。
具体实施方式
一种中等稳定顶板煤巷高效快速掘进作业方法：
（1）、设置设备安装准备区
按照高效快速掘进要求，确定掘进方向及设备布置方式，准备200m长的顶帮完好巷道，各设备参照设备布置图按顺序开始组装；
（2）、布置安装设备：
在快速掘进安装准备区顺序安装布置采掘、运输、支护设备：
掘锚机——运破锚杆锚索机——弯曲皮带——迈步式自移机尾——可伸缩胶带机。
（3）、布置通风系统：
掘进工作面采用“长压短抽”通风方式，利用安装在掘锚机上的抽出式湿式除尘风机配合压入式局部通风机供风，同时降低工作面粉尘浓度。压入式局部通风机紧贴巷道一帮。
（4）、按照采掘、运输、支护、通风设备的布置顺序，相应布置电缆、照明线路、液压管路、水路、风筒、相关配套设备、工具辅助材料及通讯设施。
（5）、掘锚机进行掘进、转运、支护：
按照工作面推进方向，掘锚机严格按照中线掘进，巷道一次采掘成型，完成落煤工序。掘锚机上装有装运设备，截割时，装运机构连续运转，将煤装入中部输送机，输送机便将煤转运到紧跟的运破锚杆锚索机受料斗内。截割的同时，利用掘锚机的锚钻功能同时进行顶帮锚杆的支护工作。
采掘宽度：4.6～6.0m；
采掘高度：2.8～4.7m；
采掘能力：1500t/h ；
钻臂数量：掘锚机有钻机6个（4顶2侧）。
（6）、运破锚杆锚索机破碎、运输、支护：
运破锚杆锚索机为履带行走式，具有受料、破碎、卸料、运输、锚钻功能，可随掘锚机作业，煤炭经进料、破碎、卸料后转入弯曲皮带机尾转载；利用锚钻功能进行帮锚杆和锚索的支护工作。
破碎粒度：200mm、250mm、 300mm ；
破碎功率：75 kW ；
破碎能力：1200 t/h ；
输送能力：1200 t/h；
钻臂数量：运破锚杆锚索机有钻机5个（2顶侧通用锚杆钻机，3个自动锚索钻机）。
（7）、弯曲皮带转载：
弯曲皮带装载部，接收来自运破锚杆锚索机的转载过来的煤炭，经弯曲段、倾斜段和卸料部，完成煤炭从运破锚杆锚索机到迈步式自移机尾的转载功能，同时具备集中供电、集中供油等功能；转载能力：1200 t/h。
（8）、迈步式自移机尾移皮带、运输：
煤炭经过弯曲皮带转载，进入迈步式自移机尾刚性架的皮带上。迈步式自移机尾可通过支架反复支顶，推移油缸和调高油缸的交替动作或通过液压绞车，实现刚性架的牵引移动，达到延皮带的目的。推移油缸行程： 1500mm、2000mm。
（9）、可伸缩胶带机输送并转运：
可伸缩胶带机承接迈步式自移机尾转运的煤，并输送至机巷外运带式输送机，最后进入煤仓储存、堆积；输送能力：1600 t/h。
掘进采掘区布置为：在割煤方向的起点依次设置掘锚机、运破锚杆锚索机、弯曲皮带、迈步式自移机尾、可伸缩胶带机，从而形成了采掘、支护、破碎、转载、运输的全过程。
掘进工艺参数为：地质条件简单，顶底板中等稳定的近水平煤层，安全空顶距2m以上；煤层厚度≥3m，掘进长度L≥2000m；掘锚机采掘宽度B=4.6～6.0m，采掘高度H=2.8～4.7m，弯曲皮带机与迈步式自移机尾重叠段距离L1≥50m,一次连续掘进最大推进距离50m以上；掘锚机和运破锚杆锚索机在掘锚机割煤时可同时支护顶帮锚杆及锚索；月平均掘进进尺≥1200m。
图1所示，为工作面设备布置图，设备在初始安装时，需准备200m设备安装巷道，是高效快速掘进设备安装调试的区域，设备布置是按采掘——破碎——支护——转载——运输的方式进行的，各设备的位置连接要正确，安装牢固。当全部配套设备及相关设施安装调试完成后，进入施工作业流程。
图1所示，掘进工作面布置为：在掘进方向的起点依次设置掘锚机组1、运破锚杆锚索机组2、弯曲皮带3、迈步式自移机尾4、可伸缩胶带输送机5，从而形成了采掘、破碎、支护、转载、运输的全过程。
掘进工作面掘进循环工艺为：各设备到位后，开始掘进，掘锚机组机身不动，开始割煤工作，一个截割循环一般为1m，同时其和运破锚杆锚索机的支护功能同时进行支护作业，待切割和支护工作完成后，进入到下一个截割循环，掘锚机组和运破锚杆锚索机组向前移动一个截割循环距离，同时由运破锚杆锚索机牵引弯曲皮带机在迈步式自移机尾上向前移动一个截割循环，这时两者搭接行程减少一个截割循环的距离，当两者搭接行程使用完毕，将进入下一步延伸皮带工序，通过迈步式自移机尾自行走或绞车牵引方式，拉出可伸缩胶带机储带，并插入H型架，待储带仓皮带全部拉出后，恢复胶带机储带，从而完成延伸皮带工序；在迈步式自移机尾移动到初始位置后，一个掘进工作循环完成，进入下一个掘进循环。
掘进工作面连续运输流程为：从掘进起点开始，煤炭运输依次经过掘锚机组1、运破锚杆锚索机组2、弯曲皮带3、迈步式可伸缩胶带机机尾4、可伸缩胶带机5，然后进入巷道外带式输送机和煤仓，从而形成了整个工作面不间断连续运输的全过程。
图2所示，掘进工作面通风系统流程为：采用“长压短抽”通风方式，新鲜风流从地面进入采掘区域，通过压入式局部通风机风筒6送至掘进工作面；工作面乏风被集成在掘锚机组1上的湿式除尘风机向外抽出，排出掘进工作面，并传出地面。
图3；图4及图5所示，掘进工作面巷道支护流程为：在掘进工作中，采用分段分次支护，提高支护效率，一次支护采用掘锚机组完成顶板锚杆支护，巷道两帮的上部锚杆及由掘锚机组的帮钻和运破锚杆锚索机组联合施工，锚索由运破锚杆锚索机负责施工，二次支护采用采用人工支护巷道两帮底部锚杆。以上锚杆施工配合工作，可根据具体施工要求合理分配。
Claims (3)
1.一种中等稳定顶板煤巷高效快速掘进作业方法，其特征在于采取以下步骤：
（1）设置设备安装准备区：
按照高效快速掘进要求，确定掘进方向及设备布置方式，准备200m长的顶帮完好巷道，各设备参照设备布置图按顺序开始组装；
（2）布置安装设备：
在快速掘进安装准备区顺序安装布置采掘、运输、支护设备：掘锚机——运破锚杆锚索机——弯曲皮带——迈步式自移机尾——可伸缩胶带机；
（3）布置通风系统：
掘进工作面采用“长压短抽”通风方式，利用安装在掘锚机上的抽出式湿式除尘风机配合压入式局部通风机供风，同时降低工作面粉尘浓度，压入式局部通风机紧贴巷道一帮；
（4）按照采掘、运输、支护、通风设备的布置顺序，相应布置电缆、照明线路、液压管路、水路、风筒、相关配套设备、工具辅助材料及通讯设施；
（5）掘锚机进行掘进、转运和支护，按照工作面推进方向，掘锚机严格按照中线掘进，巷道一次采掘成型，完成落煤工序，掘锚机上装有装运设备，截割时，装运机构连续运转，将煤装入中部输送机，输送机便将煤转运到紧跟的运破锚杆锚索机受料斗内，截割的同时，利用掘锚机的锚钻功能同时进行顶帮锚杆的支护工作；
（6）运破锚杆锚索机破碎、运输和支护；
（7）弯曲皮带装载部，接收来自运破锚杆锚索机的转载过来的煤炭，经弯曲段、倾斜段和卸料部，完成煤炭从运破锚杆锚索机到迈步式自移机尾的转载；
（8）迈步式自移机尾移皮带、运输；
煤炭经过弯曲皮带转载，进入迈步式自移机尾刚性架的皮带上；
（9）可伸缩胶带机输送并转运；
可伸缩胶带机承接迈步式自移机尾转运的煤，并输送至机巷外运带式输送机，最后进入煤仓储存、堆积。
2.根据权利要求1所述的中等稳定顶板煤巷高效快速掘进作业方法，其特征在于：所述的步骤（5）中，掘进工艺参数为：顶底板中等稳定的近水平煤层，安全空顶距2m以上；煤层厚度≥3m，掘进长度L≥2500m；掘锚机采掘宽度B=4.6～6.0m，采掘高度H=2.8～4.7m，弯曲皮带机与迈步式自移机尾重叠段距离L1≥50m,一次连续掘进最大推进距离50m以上；掘锚机和运破锚杆锚索机在掘锚机割煤时可同时支护顶帮锚杆；月平均掘进进尺≥1200m。
3.根据权利要求2所述的中等稳定顶板煤巷高效快速掘进作业方法，其特征在于：所述的步骤（5）中，掘进采掘区布置为：在割煤方向的起点依次设置掘锚机、运破锚杆锚索机、弯曲皮带、迈步式自移机尾、可伸缩胶带机，从而形成了采掘、支护、破碎、转载、运输的全过程。
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