己組煤層快速掘進(jìn)工藝的研究與應(yīng)用

王站立

摘要：本文主要研究如何用有效、經(jīng)濟(jì)和安全的方法，來破碎和開挖井巷斷面內(nèi)的巖石，并維持井巷工程斷面外的圍巖穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：快速掘進(jìn)工藝 研究與應(yīng)用

隨著礦井開采技術(shù)和裝備的發(fā)展，以及開采地質(zhì)條件的復(fù)雜化，施工難度日益增大，如何用有效、經(jīng)濟(jì)和安全的方法，來破碎和開挖井巷斷面內(nèi)的巖石，并維持井巷工程斷面外的圍巖穩(wěn)定性，也是平頂山礦區(qū)普遍存在的問題。本課題結(jié)合二礦己16煤層、己17煤層煤巖軟、巷道壓力大、難支護(hù)的實(shí)際情況，大膽推進(jìn)新工藝，改變傳統(tǒng)的工字鋼、錨網(wǎng)支護(hù)手段，嘗試使用U29可縮性拱形棚子，結(jié)合掘進(jìn)機(jī)——膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)——可伸縮膠帶輸送機(jī)的作業(yè)線，實(shí)現(xiàn)了巷道的快速掘進(jìn)，創(chuàng)下了二礦己組煤?jiǎn)卧逻M(jìn)尺最高記錄，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 支護(hù)形式

①臨時(shí)支護(hù)：架設(shè)前探梁，戴帽頂柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

②永久支護(hù)：采用礦用11#工字鋼搭抬棚（交岔點(diǎn)處）和U29可縮性拱形棚子支護(hù)。

2 支護(hù)設(shè)計(jì)選型及規(guī)格

架棚支護(hù)規(guī)格：

①交岔點(diǎn)處采用礦用11#工字鋼搭抬棚支護(hù)，其巷道支護(hù)材料規(guī)格見交岔點(diǎn)施工放大圖。棚距600mm，允許差±100mm，邦頂采用金屬網(wǎng)護(hù)邦護(hù)頂、采用小板、楔子背剎嚴(yán)實(shí)。機(jī)巷采用U29拱形棚子支護(hù)，拱梁長為2.33m（皮帶機(jī)頭處2.7m），拱腿長為2.53m（皮帶機(jī)頭處2.19m）。凈寬為3.74m（皮帶機(jī)頭處4.5m），凈高（中高）為2.8m。棚距600mm（皮帶機(jī)頭處500mm），允許差±100mm，邦頂采用金屬網(wǎng)密集護(hù)邦護(hù)頂、采用小板均勻布置背剎嚴(yán)實(shí)。（巷道支護(hù)與斷面布置圖見附圖）。

②巷支護(hù)及各種道管線吊掛布置圖

包括：巷道支護(hù)與管線布置圖；局部地點(diǎn)施工圖（1：

50）。

巷道特征及每米巷道支護(hù)材料消耗量（表1）。

3 施工方法

施工工序：交接班→安全檢查→延接皮帶→開機(jī)檢查→掘進(jìn)機(jī)切割掘進(jìn)→出碴→敲邦問頂→前移前探梁臨時(shí)支護(hù)→刷邦掛網(wǎng)→架棚永久支護(hù)→自檢。

4 掘進(jìn)機(jī)施工過程

4.1 機(jī)械配置

EBZ-160型掘進(jìn)機(jī)一部，800膠帶運(yùn)輸機(jī)兩部，風(fēng)鎬一臺(tái)，單極泵和潛水泵若干臺(tái)。

4.2 截割示意圖及說明

司機(jī)操縱掘進(jìn)機(jī)時(shí)，依靠截割臂的擺動(dòng)和切割頭的旋轉(zhuǎn)破落煤巖，所破煤巖經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)和皮帶運(yùn)輸，掘進(jìn)機(jī)切割一個(gè)循環(huán)后停機(jī)，將掘進(jìn)機(jī)退出，架棚支護(hù)。

右圖中箭頭表示切割方向，切割時(shí)先橫向切割下部煤層，然后依次向上切割，最后刷幫。

4.3 該項(xiàng)目與當(dāng)前國內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)的綜合比較（包括存在問題及改進(jìn)措施）

①推動(dòng)了煤炭行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，尤其是掘進(jìn)工作面迎頭頂板、瓦斯、防治水管理的技術(shù)創(chuàng)新。②施工人員在復(fù)雜地質(zhì)條件下應(yīng)用新型設(shè)備、新技術(shù)、優(yōu)化工藝施工作業(yè)，提高了掘進(jìn)工作面迎頭施工的安全系數(shù)。③該項(xiàng)目成功實(shí)施，提高了掘進(jìn)工作面各項(xiàng)工作的安全可靠度，杜絕了各類事故的發(fā)生。實(shí)現(xiàn)了礦井高度集中化生產(chǎn)，安全管理工作得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，提高了礦井安全系數(shù)，從技術(shù)上改善了礦井的安全生產(chǎn)環(huán)境，有利于礦井安全生產(chǎn)和礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展和礦區(qū)和諧穩(wěn)定。為二礦樹立和落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀創(chuàng)建安全高效礦井奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.4 經(jīng)濟(jì)效益情況

①提高了掘進(jìn)工時(shí)利用率，工作面每月單頭可多進(jìn)尺304m，在投入同等掘進(jìn)費(fèi)用的條件下，掘進(jìn)工作面2009年共多生產(chǎn)原煤（掘進(jìn)煤）4.3萬噸。

②減少了材料消耗。據(jù)測(cè)算，掘進(jìn)工作面單頭單月雷管消耗節(jié)省450發(fā)，炸藥消耗節(jié)省900千克，單價(jià)按雷管每發(fā)2.2元、雷管每千克10元計(jì)算。掘進(jìn)工作面單頭單月截齒消耗降低了150個(gè)，120型截齒按單價(jià)每個(gè)125元計(jì)算。年節(jié)約材料消耗：

W2=11×（2.2×450+10×900）=109890元；

W2=11×125×150=206250元；

W2=109890元+206250元=316140元=31.6萬元；

式中：11——1年按生產(chǎn)11個(gè)月計(jì)。

③減少了工傷醫(yī)護(hù)費(fèi)。掘進(jìn)工作面新設(shè)備新技術(shù)的應(yīng)用，杜絕了人員在迎頭施工、運(yùn)料時(shí)的工傷事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每一個(gè)掘進(jìn)工作面月減少工傷的醫(yī)治的護(hù)理費(fèi)8100元，掘進(jìn)工作面年節(jié)約工傷醫(yī)護(hù)費(fèi)：

W3=8100×12=97200元=9.7萬元。

④2009年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益：

W=W1+W2+W3=642.6+31.6+9.7=683.9萬元。

4.5 社會(huì)效益

①推動(dòng)了煤炭行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，尤其是掘進(jìn)工作面迎頭頂板、瓦斯、防治水管理的技術(shù)創(chuàng)新。

②施工人員在復(fù)雜地質(zhì)條件下應(yīng)用新型設(shè)備、新技術(shù)、優(yōu)化工藝施工作業(yè)，提高了掘進(jìn)工作面迎頭施工的安全度。

③該項(xiàng)目成功實(shí)施，提高了掘進(jìn)工作面各項(xiàng)工作的安全可靠度，杜絕了各類事故的發(fā)生。實(shí)現(xiàn)了礦井高度集中化生產(chǎn)，安全管理工作得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，提高了礦井安全系數(shù)，從技術(shù)上改善了礦井的安全生產(chǎn)環(huán)境，有利于礦井安全生產(chǎn)和礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展和礦區(qū)和諧穩(wěn)定。為二礦樹立和落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀創(chuàng)建安全高效礦井奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.6 應(yīng)用情況

①新型綜掘設(shè)備快速掘進(jìn)與普通綜掘設(shè)備及施工方法相比，具有掘進(jìn)生產(chǎn)效率高、減少對(duì)圍巖的震動(dòng)破壞、安全有保障、巷道返修率低、作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度低等許多優(yōu)點(diǎn)。

②該技術(shù)實(shí)踐成功的吸收、運(yùn)用了一系列錨桿支護(hù)的先進(jìn)、成熟技術(shù)；科學(xué)合理地安排了施工工藝和多種工序；實(shí)行了“皮帶運(yùn)料”，很好地解決了大量材料的供應(yīng)問題；克服了頂板破碎、上幫片冒以及過斷層、煤層變薄等不利因素的影響。2009年8月實(shí)現(xiàn)了瓦斯異常區(qū)域、地應(yīng)力大復(fù)雜地質(zhì)條件下創(chuàng)造己組煤?jiǎn)芜M(jìn)304m的新紀(jì)錄。中平能化集團(tuán)在同行業(yè)處于領(lǐng)先水平。

③為復(fù)雜地質(zhì)條件下，推廣應(yīng)用綜掘技術(shù)樹立了信心，提供了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。

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