煤礦巷道修護中的機械化應用

陳 倉

(淮南礦業(yè)集團張集煤礦, 安徽淮南市 232100)

煤礦巷道修護中的機械化應用

陳 倉

(淮南礦業(yè)集團張集煤礦, 安徽淮南市 232100)

針對張集煤礦變形巷道修護的實際困難,引進應用了架柱支撐式鉆機、耙斗裝巖機、破碎修護機、氣動噴漿機等新型巷修機械,積累了大量的現(xiàn)場使用經(jīng)驗,不但滿足了巷修要求,提高了工作效率,還可每年節(jié)省巷修費用 4755萬元,具有很好的借鑒意義。

巷道修護;架柱支撐式鉆機;耙斗裝巖機;破碎修護機;氣動噴漿機

張集煤礦是淮南礦業(yè)集團的主力礦井之一,年產(chǎn)量 1200多萬 t,現(xiàn)主采煤層為 13-1#和 11-2#煤,采用前進式回采工藝,主要開拓巷道均布置在硬砂巖、中砂巖及砂頁巖層中。隨著開采深度的增加,開拓系統(tǒng)不斷延伸,采區(qū)接替周期縮短,礦壓顯現(xiàn)也越來越明顯,每年的巷道失修率都在增加,東西兩翼的大部分巷道都出現(xiàn)了不同程度的頂板下沉、底板鼓起、斷面縮小等變形,特別是布置在硬砂巖、中砂巖中的巷道,出現(xiàn)了底板整體鼓起、兩幫壓縮的現(xiàn)象。為了滿足巷道正常的使用要求,需要對變形巷道進行臥底、地錨、刷架、噴注漿等施工,但巷道堅硬圍巖性質不但給巷道修護帶來了很大困難,也大大提高了工人的勞動強度。鑒于以上情況,礦山大力引進了一批新型巷修機械,有效滿足了巷修要求,降低了勞動強度,提高了勞動效率。

1 架柱支撐式鉆機和耙斗裝巖機的應用

張集煤礦東翼 13-1煤及 11-2煤軌道大巷受采動影響出現(xiàn)了嚴重的變形,底板不斷鼓起,在半年內連續(xù)巷修 3次,采用傳統(tǒng)的臥底方式無法有效控制快速的巷道底鼓。根據(jù)巷道布置的地質條件,礦山采用了底板深孔錨索注漿加固技術,不但有效治理了巷道底鼓問題,而且還降低了巷修成本,實現(xiàn)了經(jīng)濟技術一體化。同時,在底板深孔錨索注漿加固施工中,推廣應用 ZQJJ120/2.3架柱支撐式鉆機和P30B耙斗裝巖機,不但解決了施工中存在的很多客觀困難,滿足了巷修要求,同時還積累了大量的現(xiàn)場使用經(jīng)驗。

在底板深孔錨索注漿加固技術中,首先需要對變形巷道進行臥底施工,臥底至腰線下 1760 mm,然后對臥底巷道施工 100 mm厚砼地坪,打 1000 mm深淺孔進行淺孔注漿;待底板圍巖初步加固后,使用ZQJJ120/2.3架柱支撐式鉆機施工Φ60 mm,深 6 m的錨索孔,錨孔施工完畢后注入錨索 (Φ18×6300 mm)和錨注管,然后進行鉆孔內注漿,安設工字鋼梁,最后張拉錨索加固,石渣回填。在整個底板深孔錨索注漿加固技術中,平均臥底深度達到 1500 mm,寬 5.1 m,長度達到 3000 m以上,臥底量有 22000多m3,顯然使用人工風鎬臥底、人工裝碴是不能滿足要求的,另外考慮到施工巷道的底板在以前的頻繁臥底中已經(jīng)非常破碎,礦山引進了煤礦用 P30B耙斗裝巖機進行前期的臥底施工,施工效率提高了 2倍以上,還節(jié)省了大量勞動力。

P30B耙斗裝巖機的使用經(jīng)驗主要總結如下:

(1)P30B耙斗裝巖機使用巷道高度要達到 2 m以上,斷面達到 6 m2以上。

(2)使用耙矸機的挪移步距不能大于 50 m。

(3)為保護好巷道內原有的各種風水管路、電纜等,需要把耙矸機霸王樁安設在專門設置的巷道過河繩上,并能根據(jù)耙矸區(qū)域的改變進行挪移,實現(xiàn)全斷面機械化耙矸。過河繩設置的具體方法是在巷道兩幫上各施工 2根Φ20 mm×2500 mm的錨桿,過河繩使用 6分雙股鋼絲繩牢固連接在兩側錨桿外露部份上。

(4)耙斗牽引鋼絲繩是安全生產(chǎn)的弱點,容易損壞,一般情況 3 d左右就需要更換。

(5)為了防止耙斗在運轉過程中發(fā)生跳躍,需要把直徑大于 300 mm的大塊矸石預先破碎。

ZQJJ120/2.3架柱支撐式鉆機的使用經(jīng)驗有:

(1)ZQJJ120/2.3架柱支撐式鉆機的穩(wěn)固裝置不足,需另外加工頂板穩(wěn)固支架。

(2)鉆頭滑道偏軟,鉆孔超過 3 m深度后,鉆機機身搖擺厲害,需對滑道進行特備加固。

(3)鉆機安設時,需使用保險帶吊掛,防止鉆機液壓穩(wěn)固裝置意外卸壓傾倒。

2 煤礦用破碎修護機的應用

張集煤礦西翼 13-1軌道大巷及東翼 11-2膠帶機大巷布置在硬質砂巖中,由于采動影響,圍巖大面積整體來壓,為保證巷道正常使用,需要進行臥底、刷架等巷修施工。在施工的過程中,由于巖性太硬,使用風鎬根本挖不動,人工使用風錘打排眼不但施工效率低下,勞動強度也非常巨大,后期進行放炮和膨脹施工效果也不理想。鑒于以上情況,礦山引進了 XPY-750/30L型煤礦用破碎修護機,在西翼13-1軌道大巷砼地坪臥底和東翼 11-2膠帶機大巷臥底刷架施工中成效顯著。該設備的引進有效解決了硬巖臥底刷架施工過程出現(xiàn)的各種難題,大大提高了工作效率,每班的施工進度比原來提高了 1倍多;同時減輕了勞動強度,改善了施工條件,結束了以前臥底中風鎬響不停、釬子不停換的現(xiàn)象。

在礦用修護破碎機引進和使用過程中,主要經(jīng)驗有:

(1)使用巷道高度≮2.5 m,斷面≮8 m2。

(2)使用巷道需要鋪設軌道,以滿足出碴要求。

(3)對原裝破碎機破碎部進行了改良,加裝了可以拆卸的液壓挖斗,實現(xiàn)了機械化出碴。

(4)加大了破碎機錘頭在垂直面內的旋轉角度,盡量實現(xiàn)刷架過程中破頂?shù)氖┕ひ蟆?/p>

(5)在使用過程中,由于原裝破碎機井下對液壓油的風冷效果不好,出現(xiàn)了長時間工作液壓油油溫過高,局部油管漏油的現(xiàn)象,對液壓油的冷卻方式改為水冷后,解決了漏油問題。

3 氣動噴漿機的應用

由于張集煤礦前進式的采區(qū)布置方式,現(xiàn)在的東西兩翼早期掘進的煤層回風大巷全部到了使用年限的后期,巷道變形嚴重,為了滿足正常通風要求,需要對回風大巷進行噴注漿施工加固。另外張集煤礦被認定為高瓦斯礦井,對回風大巷內的電氣使用也有更嚴格的要求,在前期的少量局部范圍進行噴漿施工時,多采用把電動噴漿機安設在進風巷道內,使用噴漿管引到回風大巷的施工方法,以滿足實現(xiàn)高瓦斯礦井回風大巷的安全要求。后來隨著施工范圍的擴大,這種方法顯然不能適應施工要求了,所以專門引進了 PQC6 I氣動噴漿機進行煤層回風大巷的噴漿施工,不但有效解決了回風大巷設備使用的安全要求問題,還避免了電動噴漿機拆接火、鋪設電纜、進行停送電的繁瑣程序,增加了正常噴漿的時間,提高了工作效率,降低了工人的勞動強度。

實踐經(jīng)驗主要有以下幾點:

(1)PQC6 I氣動噴漿機對風壓的要求很嚴格,要求風壓標準不能小于 0.5 MPa,當井下局部地點風壓達不到標準要求或接入噴漿機風管不匹配時,會造成噴漿機不工作。

(2)進氣系統(tǒng)采用的快速連接裝置操作方便,但容易損壞、漏氣,引起噴漿機不工作。

(3)進料口與出料口在交接班或短期不使用時,必須清理干凈,并防止混合料過分潮濕。

4 結 論

在礦山大力引進并使用改良新型巷修機械的過程中,形成了一系列與之配套可行的巷修新工藝,有效滿足了巷道修護要求,減低了勞動強度,提高了勞動效率,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

(1)在技術應用上,實現(xiàn)了安徽省首例中深孔底板錨注技術的成功應用,并在全省范圍內推廣;煤礦用 P30B耙斗裝巖機過河繩的發(fā)明,有效實現(xiàn)了全斷面機械化臥底;XPY-750/30L型煤礦用破碎修護機和 PQC6 I氣動噴漿機改變了傳統(tǒng)的巷修工藝,解決了長久以來的硬巖巷修和高瓦斯礦井電氣使用安全問題。以上新型巷修機械的應用技術已經(jīng)非常成熟完善,并已在全局范圍進行推廣。

(2)在經(jīng)濟分析上,以前的巷道修護中,由于存在反復修復的現(xiàn)象,所以巷修的投入相當巨大,主要巷道修護量為每年臥底巷道 21000 m,刷架巷道3200 m,局部噴注漿巷道 2500 m,按平均巷修成本3500元 /m計,總費用高達 9345萬元。而在引進新型巷修機械后,施工效率提高了 2倍多,每年巷道修護的總量降到了 18000 m,每米巷道平均巷修成本降到了 2600元,總計僅為 4680萬元,節(jié)約成本 4755萬元,總體實現(xiàn)了現(xiàn)代煤礦經(jīng)濟技術一體化。

2010-09-08)

陳 倉 (1981-),男,河南周口人,助理工程師,主要從事煤礦修護技術工作,Email:chencang1234@yahoo.cn。