CN113123816A - 一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，包括以下步骤：S1、首先进行验炮、敲帮问顶和人工简易平底；S2、将锚杆钻车开至迎头进行准备支护，钻装机在后排准备平行出矸；S3、锚杆钻车机载临时支护、顶部永久支护及上部迎脸防护；S4、钻装机平行出矸；S5、退锚杆钻车、钻装机持续出矸；S6、钻装机打眼；S7、下部迎脸防护、帮部永久支护；S8、装药、爆破，完成后，从步骤S1开始重复进行下一个循环。本发明采用钻装机、锚杆钻车和皮带机结合的机械化作业，相比于现有的脚手架作业更加稳固耐用，安全有效，且相比于风锤作业噪声更较小、降低了职工劳动强度、避免了出现片帮掉顶伤人的风险、施工人员数量更少，真正实现“人少则安”。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全生产技术领域，具体为一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法。
背景技术
煤矿岩巷通常采用两种方式进行巷道掘进，一种是综掘机截割掘进+衔接牵引式二运皮带+主运皮带机出矸，如专利CN102213094A公开了一种煤矿岩巷掘进的施工系统和施工方法。但是该方法综掘机截割速度慢，综掘机截割头等零配件磨损严重，故障频繁，零配件消耗量大，且综掘粉尘大，治理困难，严重影响职工的身心健康，因此在煤矿硬岩掘进时，均不采用综掘机截割的施工方式。另一种是风锤打眼放炮掘进+耙矸机出矸+主运皮带机出矸，如专利CN106401599A公开了一种大断面岩巷掘进系统及施工方法。但是采用风锤打眼，油烟大，噪声大，积水多，需要人工多，作业环境差，存在迎脸抽片伤人等安全风险；采用耙矸机出矸，噪声大，倒矸时间长，出矸慢，视野小，故障多影响大，视线模糊视野小，易引发安全事故，具有较大的安全威胁。同时，掘进工作面迎头施工与后方出矸平行作业，人工需求量大，交叉作业安全风险大，平行作业时间有限，岩巷进尺缓慢风锤打眼和耙矸机出矸的传统生产工艺有待进一步升级改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的岩巷掘进技术存在机械化程度低、职工劳动强度大、安全风险大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，包括以下步骤：
S1、首先进行验炮，敲帮问顶和人工简易平底；
S2、将锚杆钻车开至迎头进行准备支护，钻装机在后排准备平行出矸；
S3、锚杆钻车机载临时支护、顶部永久支护及上部迎脸防护：将锚杆钻车开至工作面并使用机载临时支护保护巷道顶板，两臂施工顶部永久支护锚杆、锚索，然后两臂进行上部迎脸支护；
S4、钻装机平行出矸：锚杆钻车支护的同时，钻装机开始由后向前出矸，至锚杆钻车后方位置后停止继续出矸，同时将皮带机机尾前方矸石清空；
S5、退锚杆钻车、钻装机持续出矸：将锚杆钻车后退至皮带机机尾处，钻装机继续向工作面迎头推进出矸，直至将工作面矸石清空；
S6、钻装机打眼：钻装机清空矸石后，调整至合适位置后两钻臂开始同时钻眼，全断面一次性将所有炮眼施工完毕；
S7、下部迎脸防护、帮部永久支护：将钻装机后退至避炮位置，将锚杆钻车二次开至工作面，施工工作面下部迎脸及帮部锚杆，施工完毕后后退至避炮位置；
S8、装药、爆破，完成后，从步骤S1开始重复进行下一个循环。
本发明采用钻装机、锚杆钻车和皮带机结合的机械化作业，相比于现有的脚手架作业更加稳固耐用，安全有效，且相比于风锤作业噪声更较小、降低了职工劳动强度、避免了出现片帮掉顶伤人的风险、施工人员数量更少，真正实现“人少则安”。
优选地，所述锚杆钻车前段装配有三弧支撑顶；通过在锚杆钻车前段加装三弧支撑顶，三弧支撑顶可升降、可伸展，实现锚杆钻车支护“机载临时支护”，更加高效、安全、便捷。
优选地，所述锚杆钻车上装配有后支撑装置。
优选地，所述钻装机上装配有后支撑装置；由于钻装机与锚杆钻车，吨位相对较大，爬坡能力有限，沉陷处理难度大，通过给钻装机与锚杆钻车加装后支撑，可有效提高设备的爬坡能力，并为处理沉陷、爬陡坡等问题提供强有力的支撑帮助。
优选地，所述钻装机的二运机尾设置有红外感应装置；通过钻装机二运机尾安设红外感应装置，达到人员靠近即断电的目的，向本质安全型机械化作业迈进了一步。
优选地，所述钻装机的出矸方式为推进式出矸方式。
优选地，所述皮带机包括主运皮带和钻装机悬浮式二运皮带。
优选地，所述步骤S5中采用钻装机、悬浮式二运皮带和主运皮带依次连接配合使用进行出矸；通过采用钻装机+悬浮式二运皮带+主运皮带出矸，可充分利用悬浮式二运皮带的灵动性，进行上下左右调节，达到高效便捷出矸的目的。
优选地，所述步骤S6中钻装机打眼，为全断面一次性打全茬眼，不分上下部，无需搭设脚手架。
优选地，所述步骤S8中在爆破前将锚杆钻车及钻装机后退至距迎头30-40m位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用钻装机、锚杆钻车和皮带机结合的机械化作业，相比于现有的脚手架作业更加稳固耐用，安全有效，且相比于风锤作业噪声更较小、降低了职工劳动强度、避免了出现片帮掉顶伤人的风险、施工人员数量更少，真正实现“人少则安”。
2、锚杆钻车机载临时支护通过在锚杆钻车前段加装“可升降、可伸展三弧支撑顶”，实现锚杆钻车“机载临时支护”，操作简单便捷，效率更高，临时支护强度更大，安全性更高。
3、由于钻装机与锚杆钻车，吨位相对较大，爬坡能力有限，沉陷处理难度大，本发明通过给钻装机与锚杆钻车加装后支撑，可有效提高设备的爬坡能力，并为处理沉陷、爬陡坡等问题提供强有力的支撑帮助。
4、通过钻装机二运机尾安设红外感应装置，达到人员靠近即断电的目的，向本质安全型机械化作业迈进了一步。
5、通过采用钻装机+悬浮式二运皮带+主运皮带机出矸，可充分利用悬浮式二运皮带的灵动性，进行上下左右调节，达到高效便捷出矸的目的。
附图说明
图1为本发明实施例的锚杆钻车机载临时支护状态的结构示意图；
图2为本发明实施例的钻装机出矸状态的结构示意图；
图3为本发明实施例的钻装机打眼状态的结构示意图；
图4为本发明实施例的下部迎脸防护和帮部永久支护状态的结构示意图；
图5为本发明实施例的爆破前将锚杆钻车及钻装机后退至距迎头30-40m位置状态的结构示意图；
图6为本发明实施例的岩巷炮掘机械化进尺统计示意图；
图7为本发明实施例的岩巷炮掘作业折合日进尺示意图；
图8为本发明实施例的炮掘施工停头收尾时间示意图；
图9为本发明实施例的炮掘施工关键工序施工人员数量示意图。
图中标号说明：
1、巷道；2、锚杆钻车；3、钻装机；4、工作面；5、皮带机。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
1、正规循环作业体系创建
岩巷炮掘机械化研磨过程中，将“配套设施多样，工艺工序繁杂”的岩巷炮掘作业线，重新梳理排序，走正规循环作业的路线：验炮→敲帮问顶→人工平底→锚杆钻车2开至迎头→锚杆钻车2机载临时支护→顶板永久支护(钻装机3出货平行作业)→上部迎脸防护→退锚杆钻车2→钻装机3出矸→帮部临时支护→钻装机3打眼→下部迎脸防护→帮部永久支护→装药放炮。
2、平行作业体系创建
采用“钻装机3+锚杆钻车2”机械化作业线，将迎头作业人员分成“A、B两组”，分别由迎头班长和跟班队长带队，走“专业化、系统化、模块化”路线分工协作，在“人少则安”的基础上，真正意义上实现了平行作业。
上述的施工流程具体包括以下步骤：
S1、首先进行验炮，然后对巷道1内部进行敲帮问顶和人工简易平底；
S2、将锚杆钻车2开至迎头进行准备支护，钻装机3在后排准备平行出矸；
参阅图1，S3、锚杆钻车2机载临时支护、顶部永久支护及上部迎脸防护：将锚杆钻车2开至工作面4并使用机载临时支护保护巷道1顶板，两臂施工顶部支护锚杆、锚索，然后两臂进行上部迎脸支护；
本实施例的锚杆钻车2上装配有后支撑装置，锚杆钻车2前段装配有三弧支撑顶，通过在锚杆钻车2前段加装三弧支撑顶，三弧支撑顶可升降、可伸展，实现锚杆钻车2支护“机载临时支护”，更加高效、安全、便捷；
S4、钻装机3平行出矸：钻装机3的出矸方式为推进式出矸方式，锚杆钻车2支护的同时，钻装机3开始由后向前出矸，至锚杆钻车2后方位置后停止继续出矸，同时将皮带机5机尾处矸石清空；
本实施例的钻装机3上也装配有后支撑装置；由于钻装机3与锚杆钻车2，吨位相对较大，爬坡能力有限，沉陷处理难度大，通过给钻装机3与锚杆钻车2加装后支撑，可有效提高设备的爬坡能力，并为处理沉陷、爬陡坡等问题提供强有力的支撑帮助；
且本实施例的钻装机3的二运机尾设置有红外感应装置；通过钻装机3二运机尾安设红外感应装置，达到人员靠近即断电的目的，向本质安全型机械化作业迈进了一步；
参阅图2，S5、退锚杆钻车2、钻装机3持续出矸：将锚杆钻车2后退至皮带机5机尾处，钻装机继续向工作面4迎头推进同步出矸，直至将工作面4矸石清空；
本实施例的皮带机3包括主运皮带和悬浮式二运皮带，采用钻装机3、悬浮式二运皮带和主运皮带依次连接配合使用进行出矸；通过采用钻装机3+悬浮式二运皮带+主运皮带出矸，可充分利用悬浮式二运皮带的灵动性，进行上下左右调节，达到高效便捷出矸的目的；
参阅图3，S6、钻装机3打眼：钻装机3清空矸石后，调整至合适位置后两钻臂开始同时钻眼，全断面一次性将所有炮眼施工完毕；
参阅图4，S7、下部迎脸防护、帮部永久支护：将钻装机3后退至避炮位置，将锚杆钻车2二次开至工作面，施工工作面1下部迎脸及帮部锚杆，施工完毕后后退至避炮位置；
S8、装药、爆破：巷道全断面一次性爆破，如图5所示，爆破前将锚杆钻车2及钻装机3后退至距迎头30-40m位置，防止炮崩；
完成后，从步骤S1开始重复进行下一个循环。
采用“钻装机3+锚杆钻车2”机械化作业线，将迎头作业人员分成“A、B两组”，分别由迎头班长和跟班队长带队，走“专业化、系统化、模块化”路线分工协作，在“人少则安”的基础上，真正意义上实现了平行作业。
本发明相比现有技术存在以下优点：
其一、显著提高安全可靠度
(1)锚杆钻车2机载临时支护比液压单体临时支护，更加稳固耐用，安全有效；
(2)机械作业平台比脚手架作业平台更加稳固，实用，简便；
(3)机械化作业比风锤打眼、支护，噪声更较小，现场作业环境更佳；
(4)机械化作业相对风锤作业，施工人员距离顶板迎脸距离远，人员站位更高，减少了接触未支护顶板和迎脸机会，避免了出现片帮掉顶伤人的风险；
(5)机械化作业相比风锤作业，施工人员数量更少，真正实现“人少则安”；
(6)机械化作业相对风锤作业，职工劳动强度小，操作更舒适。
其二、减人增效成绩显著
(1)参阅图6，具体为某矿的开拓二区于2019年6月至12月期间在试用钻装机3联合液压锚杆钻车2作业以后，岩巷炮掘机械化进尺统计和岩巷炮掘作业折合日进尺，根据图6的结果可以看出，本实施例实施钻装机3联合液压锚杆钻车2作业突破人员不足带来的进尺局限，其中2019年10月份实现月进尺86m；
(2)参阅图7，可以看出，相比于传统的炮掘和只采用钻装机作业的方式，本实施例采用钻装机3打眼出矸联合液压锚杆钻车2支护作业，岩巷炮掘钻支机械化作业线采用钻装机3打眼出矸、锚杆钻车2支护，简化了作业流程、提高了岩巷炮掘单进；
(3)炮掘钻支机械化作业线一次性成巷，不需停头收尾时间，改正了传统炮掘收尾时间长，收尾工作量大的缺点；
如图8所示，可以看出，相比于“耙斗式”耙矸机作业的方式，本实施例采用钻装机3打眼出矸联合液压锚杆钻车2支护作业，大大缩短了炮掘施工停头收尾时间。
(4)采用钻装机3打眼出矸联合液压锚杆钻车2支护作业，简化了作业流程、提高了劳动效率、改善了作业环境，真正实现了“人少则安”的目的；
如图9所示，可以看出，相比于传统的炮掘和只采用钻装机作业的方式，本实施例采用钻装机3打眼出矸联合液压锚杆钻车2支护作业，在打眼、出矸和支护的工序中大大缩减了施工人员的数量。
其三、社会效益意义深远
(1)岩巷炮掘机械化作业线从破岩、支护、装岩、运矸四大方面入手，实现了钻装机3打眼、破岩、装岩，锚杆钻车2支护顶板、迎脸、帮部等掘支全机械化施工；
(2)将作业人员从繁重的体力劳动解脱出来，降低了职工劳动力强度，提高了劳动效率、改善了职工作业环境，实现了减员增效保安全的目的；
(3)职工对岩巷机械化工艺流程和安全注意事项逐渐熟悉，并能掌握基本的操作和技巧；本次岩巷机械化示范线的建设培养了一批“新技术、新设备、新工艺”的技术型职工，为进一步推广岩巷机械化作业线提供经验参考；
(4)职工尝到了岩巷机械化的甜头，对机械化的使用由排斥、到接收、再到欢迎的态度转变，机械化施工的积极性空前高涨。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、首先进行验炮、敲帮问顶和人工简易平底；
S2、将锚杆钻车开至迎头进行准备支护，钻装机在后排准备平行出矸；
S3、锚杆钻车机载临时支护、顶部永久支护及上部迎脸防护：将锚杆钻车开至工作面并使用机载临时支护保护巷道顶板，两臂施工顶部永久支护锚杆、锚索，然后两臂进行上部迎脸支护；
S4、钻装机平行出矸：锚杆钻车支护的同时，钻装机开始由后向前出矸，至锚杆钻车后方位置后停止继续出矸，同时将皮带机机尾处矸石清空；
S5、退锚杆钻车、钻装机持续出矸：将锚杆钻车后退至皮带机机尾处，钻装机继续向工作面迎头推进同步出矸，直至将工作面矸石清空；
S6、钻装机打眼：钻装机清空矸石后，调整至合适位置后两钻臂开始同时钻眼，全断面一次性将所有炮眼施工完毕；
S7、下部迎脸防护、帮部永久支护：将钻装机后退至避炮位置，将锚杆钻车二次开至工作面，施工工作面下部迎脸及帮部锚杆，施工完毕后后退至避炮位置；
S8、装药、爆破，完成后，从步骤S1开始重复进行下一个循环。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于：所述锚杆钻车前段装配有三弧支撑顶。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于：所述锚杆钻车上装配有后支撑装置。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于：所述钻装机及锚杆钻车上装配有后支撑装置。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于：所述钻装机的二运机尾设置有红外感应装置。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于：所述钻装机的出矸方式为推进式出矸方式。
7.根据权利要求6所述的一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于：所述皮带机包括主运皮带和钻装机悬浮式二运皮带。
8.根据权利要求7所述的一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于：所述步骤S5中采用钻装机、悬浮式二运皮带和主运皮带机依次连接配合使用进行出矸。
9.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于：所述步骤S6中钻装机打眼，为全断面一次性打全茬眼，不分上下部，无需搭设脚手架。
10.根据权利要求1所述的一种煤矿岩巷炮掘机械化施工方法，其特征在于：所述步骤S8中在爆破前将锚杆钻车及钻装机后退至距迎头30-40m位置。
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