CN110714767A - 一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，包含了从岩巷掘进准备工作到岩巷掘进完成的施工方式和方法。本发明主要包括：通风系统和电力系统的推进布置，所述通风系统用于维持岩巷内工作环境及排除粉尘，所述电力系统用于作业过程及非作业过程中岩巷中的能源支持；岩巷冲击掘进系统的推进和作业，所述岩巷冲击掘进系统包含定位作业、探水作业、掘进作业、支护作业，掘进作业包含了一种新的破岩方式，掘进作业与支护作业交替进行；运输系统的推进和作业，运输系统包括矿车运输和皮带运输，用于材料内运和矸石外排。本发明的施工工艺提供了一套完整的冲击掘进施工工艺，提出了一种新的破岩方式，在提高工作效率的同时解决了现有煤矿岩巷施工中容易发生爆炸的危险性问题。

Description

一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺

技术领域

本发明属于煤矿井下巷道掘进技术领域，包含掘进过程中的定位、破岩、支护及运输，具体描述了一种新的破岩方式，并且提出一种岩巷快速掘进施工工艺。

背景技术

井下岩巷掘进，是目前井下煤矿开采过程中的重要组成部分。以液压作为动力，将作业流程机械化，减少人工操作，并且提高作业效率的煤矿岩巷掘进施工方法正逐步应用于地下工程、井巷、煤矿等领域。

如今煤矿岩巷破岩过程一般采用钻孔爆破方法，钻爆施工包括炮孔布置、钻孔、装药、爆破及装岩运输，该方法包含光面爆破和预裂爆破，在目前整个煤矿岩巷行业的掘进作业中占很大一部分。

目前部分煤矿岩巷中的破岩过程采用机械式冲击破岩，该过程通常由熟练的操作司机进行操作。司机的作业通常以碎岩为目的，依靠经验来操作破岩的锤头频率及破岩顺序，没有成熟的冲击加载方法和破岩方式，难以同时兼顾效率，造成不必要的机械能量损失。

钻爆法的施工过程步骤较多且依次衔接，稍有不慎便会产生不可逆的损失，较多的施工步骤对机组操作人员以及作业人员的谨慎性和注意力要求较高；钻爆法施工中，在炸药引爆后，炮烟短时间内难以清除，对工作人员身体危害较大，容易诱发职业病；并且随着如今煤炭开采深度的增大，在矿井下进行爆破作业需要考虑的内容也在增加，因而井下岩巷危险性系数不断提高。

基于目前钻爆法施工的危险性及现有冲击破岩中存在的问题，在岩巷破碎掘进过程中引入了冲击破岩加载方式，并且基于该冲击破岩作业设计了一套配套的以准备工作、破岩工作及装配运输工作为一体的快速掘进施工工艺，以实现岩巷掘进的高效流程化作业。

发明内容

本发明所解决的是煤矿岩巷作业步骤复杂、工作效率低及高危险性的问题，设计了一种基于冲击破岩掘进的煤矿岩巷快速掘进施工工艺。

本发明所采用的技术方案如下：

一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，表现为电力系统、通风系统、掘进系统和运输系统，主要作业步骤按照时间顺序包括：通风系统和电力系统的向前推移和布置，巷道顶部激光定位，探放水作业，顶部支护作业(禁止空顶作业)，冲击破岩作业，碎岩装载运输作业，侧边支护作业及喷浆作业，运输系统在整个过程中一直处于工作状态，包括材料的内运和矸石的外排。

所述通风系统布置在掌子面前左侧上方或者右侧上方，不得影响主要工作机组的作业。所述通风系统动力来源于电力系统，在巷道出口处和掘进掌子面前方设置有进气口和出气口，通过大功率风机运转实现气体的交换，提供给巷道内工作人员必须的氧气，同时保证巷道内各类气体浓度保持在安全阀值以下。

所述电力系统随着每一段距离的推进向前架设，推进过程中为方便工作将输送电缆设置在巷道侧边下部，所述供电系统设置过流保护、漏电保护和接地保护三大保护。

所述定位作业设置于掘进破岩之前，包含腰线和中线。所述腰线用来控制巷道的水平高度，是坡度线；所述中线用来控制巷道的掘进方向，是方向线。随巷道的不断掘进，中线及腰线都需要不断地向前延设。

所述探放水作业设置于掘进破岩之前，在进行探放水作业之前及探放水作业过程中都需要对该处有害气体进行检查，目的在于确定前方工作的安全性。在确定工作绝对安全之后，同时可视为对破岩作业起导向作用。

所述支护作业按步骤包含锚杆支护、锚索支护和喷浆作业，按支护作业对象可分为为顶部支护作业和帮部支护作业。在每次机组进行冲击破岩之前必须对已经掘进完成的巷道进行顶部支护，以保证安全，帮部支护可以在破岩后整个机组向前推进之后进行。所述支护作业无论是进行锚杆还是锚索支护，在进行锚固前都需要布置锚网，并且在围岩明显不稳定的时候要增加锚固密度。所述支护作业在完成锚固后需要进行喷浆作业。

所述喷浆作业为在已完成锚固的巷道顶部或者帮部喷洒混凝土。

所述岩巷快速掘进冲击系统包括打探放水孔、冲击破岩掘进、碎岩装载及运输。所述破岩掘进过程应用了自动控制技术，所述破岩及装载运输作业可同时进行。

所述破岩掘进过程中采用的冲击破岩技术，在冲击破岩技术上结合自动控制技术，在原有液压破碎锤的基础上增加了自动监控和感应装置，当冲击破岩完成一次冲击加载之后，感应装置会对破岩工作做出反应，以期为下一次破岩工作提供施加合适冲击功和频率的依据。

所述运输系统包括工作过程所需材料内运和已破碎岩石的排出，载体分别为矿车及皮带，皮带的架设会随着掘进距离的延伸向前加长。整个岩巷掘进施工工艺流程中运输系统一直保持流通状态。

本发明和当前技术施工工艺相比所产生的有益效果：

1)所述岩巷快速掘进施工工艺所需要作业人员数量减少，具备劳动强度低的优点；

2)所述岩巷快速掘进施工工艺采用了冲击破岩的方式，具有危险系数低，井下作业污染性小的优点，同时提高了总的作业过程中的可视化程度；

3)所述岩巷快速掘进施工工艺在施加冲击荷载的时候结合了液压锤头自动控制技术，在一定程度上减少了能量的损失，提高了破岩效率；

4)所述岩巷快速掘进施工工艺可同时进行破、装、运几部分作业，具有高效稳定工作的优点。

附图说明

附图1是本发明的系统组成图；

附图2是本发明的施工工艺流程图；

附图3是本发明的冲击破岩作业流程图；

附图4是本发明的振动冲击破岩示意图；

附图5是本发明的冲击掘进头部示意图。

附图5中数字标号表示：

1、液压锤头；2、感应装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例的附图，对本发明所述的施工工艺进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本发明应用过程的一部分实施例，而不可以理解为全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明的一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，表示为系统组成图，包括通风系统、电力系统、岩巷冲击掘进系统和运输系统。所述通风系统、电力系统及运输系统都随着岩巷冲击掘进系统的前进不断地向前延设和布置，以保证安全有效的施工。

如图2所示，根据本发明的一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，表示为施工工艺流程图，包括：S1、准备工作，S2、电力系统和通风系统向前推进和布置，S3、定位工作：中线和腰线的设置，S4、探放水作业，该作业在出现异常时需要采取安全措施，S5、冲击破岩、巷道掘进，其中运输系统在整个作业过程作为内运材料与外排矸石的渠道，一直处于流通状态。以上所述步骤在整个工艺流程中循环交替工作，最终完成巷道的掘进与凿通作业。

根据本发明的施工工艺流程图，准备工作S1为开始前的材料、设备及人员分配和布置；通风系统和电力系统向前推进和布置S2作为整个施工工艺的安全和能源保障，二者向前延设布置于定位及掘进工作之前，二者可以同时进行。

所述通风系统包含通风方式、通风方法及通风网络，在整个施工工艺中为巷道输送足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要；同时可冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产；在满足安全性的条件下可调节井下气候，创造良好的工作环境。良好的通风系统可以有效减少工作人员职业病发生的几率。

所述电力系统的延设工作涉及到整个电力系统的正常运转，电力系统又是整个煤矿生产的根本，电力系统在满足大功率机组工作要求的同时满足便于布置的要求。在岩巷掘进过程中，仅破岩作业所需功率便高达几百千瓦，因此所述供电系统还需要设置过流保护、漏电保护和接地保护三大保护。

根据本发明的施工工艺流程图，布置定位工作S3包括布置中线和腰线，用于定位掘进方向和高度二者的设定作为掘进过程中的探水安全保障；探放水作业S4一次作业后探水距离在80米左右，一次探放水作业S4之后，会有多次电力系统、通风系统、掘进系统和运输系统的延设和布置，该作业步骤位于冲击破岩巷道掘进S5之前。具体在整个施工工艺的运用过程中，以上五个工作步骤需要在巷道向前掘进过程中间断性循环作业。

根据本发明的一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，包括冲击破岩巷道掘进S5。具体破岩工作如图3所示，表示为冲击破岩作业流程图，具体实例施工如下。锤头开始接触岩石，然后开始施加振动冲击荷载对岩石进行破碎，智能破碎锤可以对软岩及硬岩进行分析达到最省时省功的破碎效果，所接触部分岩石破碎后继续对周边岩石进行破碎，如此循环，直到完成一个工作面的施工。具体振动冲击破岩示意图如图4所示。

根据本发明的一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，附图5是本发明的冲击掘进头部示意图。破碎过程中随着液压锤头1的振动，布置在液压锤头1上的感应装置2会对冲击破岩效果进行分析，从而可以判断出下一步操作：当液压锤头1碰到硬岩时，感应装置2反馈结果，由此可以通过延长冲击行程来增大单次冲击功，进而提高液压锤头1的破碎能力；当液压锤头1遇到软岩时，感应装置2反馈结果，由此可以适当提高冲击频率，降低冲击功的同时增大破岩速度，以上两种情况在感应装置2的调节下，可以降低一定程度的能量损耗。

根据本发明的一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，在完成一定距离的冲击破岩及巷道掘进工作之后，需要对岩巷进行支护作业及喷浆作业，所述支护作业包括锚杆和锚索支护，在完成锚杆锚索支护之后需要对支护作业处做喷浆处理。

根据本发明的一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，所述以上内容为对本发明的一部分实施例的详细介绍。

尽管上面已经出示和描述了本发明的实施例，需要理解的是，以上均为示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变形。

Claims (7)

1.一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，其特征在于，包括：

步骤1：准备作业S1，主要包括设备安装、人员准备及材料准备等，此步骤在不影响正常施工的条件下需要过盈准备，防止出现因缺少必要装备及材料而停工的现象；

步骤2：电力系统和通风系统向前推进和布置S2，作为岩巷掘进过程中能源及安全的保障，需要在每次岩巷的工作面推进一段距离后向前延设布置，良好的通风系统及电力系统可保障岩巷掘进工作高效安全的运行；

步骤3：定位工作S3，定位工作为岩巷的掘进提供一个正确的导向，其导向内容分为掘进方向和掘进高度，体现在定位工作时中线和腰线的布置；

步骤4：探放水作业S4，出于安全角度考虑，该步骤作为煤矿建设施工过程中必不可少。一次探放水作业可保证一定距离的安全掘进工作，并且，在探放水作业出现异常时，需要采取必要的安全措施；

步骤5：冲击破岩、巷道掘进S5，作为掘进过程中主体内容，冲击破岩提供了一种全新的破岩方式，并且结合了自动控制技术，在提高工作效率的同时考虑到能量的损耗问题。

2.一种煤矿岩巷快速掘进施工工艺，其特征在于，运输系统的不间断工作。运输系统提供的工作方式包括矿车运输和皮带运输，其中材料和设备等主要通过矿车运输，矸石的外排主要通过皮带运输。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷快速施工工艺，其特征在于，准备作业S1是其余作业的基础，电力系统和通风系统向前推进和布置S2、定位工作S3均作为冲击破岩、巷道掘进S5的之前部署作业。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷快速施工工艺，其特征在于，探放水作业S4一次作业距离在80米左右，每进行一次探放水作业S4可伴随多次其余作业的进行。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷快速施工工艺，其特征在于，冲击破岩、巷道掘进S5作为掘进工程的主要工作内容，包含了顶部支护、冲击破岩、侧边支护及混凝土喷浆等工作。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿岩巷快速施工工艺，其特征在于，破岩及掘进工作采用了冲击破岩和自动控制结合技术，可在提高效率的同时减少能量损耗。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿岩巷快速施工工艺，其特征在于，所述冲击破岩和自动控制结合技术体现在，感应装置2设置在液压锤头1上，可以对液压锤头1的冲击破岩效果进行评估并做出适时反应。

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