坚硬岩层巷道快速掘进技术研究
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坚硬岩层巷道快速掘进技术研究
发布时间:2023-01-11T05:50:19.757Z 来源:《中国科技信息》2022年第33卷16期作者:王礼江武小慧
[导读] 近年来,我国的煤矿工程建设越来越多,采矿工程也在不断增加。
坚硬岩层巷道一般采用炮掘方式掘进,王礼江武小慧
陕煤集团神木红柳林矿业有限公司陕西省榆林市神木市 719300
摘要:近年来,我国的煤矿工程建设越来越多,采矿工程也在不断增加。
坚硬岩层巷道一般采用炮掘方式掘进,受到炮掘效率低、自动化程度不高等因素影响,巷道掘进速度较慢,在一定程度上制约矿井煤炭高效回采。
为实现矿井坚硬岩层巷道掘进效率,矿井通过采取更换掘进设备、优化施工组织以及炮眼布置等。
本文首先分析了煤矿巷道掘进的施工方法,其次探讨了巷道快速掘进技术,以供参考。
关键词:岩巷;炮掘;快速掘进
引言
巷道掘进与支护技术是现阶段煤矿采矿工程中主要应用的技术之一,因其技术优势,极大地提高了煤矿开采作业效率和质量,作业安全性也能得到保障。
在实际作业开展过程中,除了需要重视前期地质勘探工作以外,也要结合现场具体情况,优化巷道掘进与支护技术工序流程,减少非必要资源浪费,实现高质量煤矿资源开采。
在煤矿采矿工程中如何有效应用巷道掘进与支护技术,是目前各相关人员需要考虑的问题。
1煤矿巷道掘进的施工方法
煤矿巷道的掘进施工有一定的复杂性,通常情况下,煤矿企业会使用钻眼爆破法进行施工作业,同时企业还要运用多台煤电钻进行协作作业。
在此过程中,施工质量会受到很多因素的影响,如炮眼的深度与施工技术与组织情况有很大的关联,煤层强度会影响炮眼间的距离等,所以在进行炮眼布置的过程中,作业人员必须要遵循施工原则。
在开展掏槽作业的过程中,由于难度较低,作业人员可采用单项掏槽的方法。
在进行较深炮眼施工期间,因炮眼断面狭小,所以需要使用复合式掏槽措施。
如果在施工的过程中出现了软煤层开采环节,作业人员就需在软煤带进行掏槽作业,但若是断面太小,作业人员无需布设辅助炮眼。
在装载煤的施工阶段,作业人员还可采用装载机与装煤机协同作业,这在很大程度上都能提高施工的效果。
若巷道断面能满足实际装载要求,作业人员便可采用装载机装载煤。
如果断面太小无法达到装载要求,煤矿企业需制造小型的装卸机具,如此便可将施工效果大幅提高。
2巷道快速掘进技术
2.1综合机械化掘进作业准备
巷道掘进与支护技术应用直接关系着煤矿开采作业是否能够顺利开展,作为该工序流程的重要一环,因涉及到多种类专业机械设备使用,在正式开展现场作业前,相关人员需要做好与综合机械化掘进作业相关的各项准备工作。
例如,针对掘进机械设备选择,应综合考虑现场实际情况与地质条件,确保所选择机械设备符合巷道掘进与支护技术应用要求,并可以保证煤矿开采作业效率和质量;综合技术掘进、半煤半岩石技术掘进、全煤岩技术掘进等均属于现阶段在煤矿采矿工程中应用较为广泛的技术。
优化巷道掘进作业所需机械设备配置,如针对小断面且破岩难度较低的巷道,轻型掘进机即可满足其作业要求,因作业灵活性较高,既能控制作业成本,又能减少实际作业中设备故障发生。
而针对大断面且破岩难度较高的巷道,建议采用重型大功率掘进机,相较于轻型掘进机,前者除了具备较强的破岩能力以外,也能更好地保证实际作业中设备使用稳定性。
无论是使用轻型还是重型大功率掘进机,均要做好相应参数调试,确保掘进机使用符合现场作业需求。
同时,根据煤矿开采作业具体要求制定相配套技术应用方案,从而保障综合机械化掘进作业质量,减少实际开采作业中不必要资源浪费。
2.2连续采矿机快速掘进
该方法是在综合机械化掘进的基础上加以改良,使掘进、转载、运输三道原本相互分离的工序实现一体化作业。
配套设备包括一体式连续采矿机、锚杆机、梭车、铲车等。
其中,一体式连续采矿机为核心装置,能够以较高速度完成矿层破碎,位于设备前端的采集装置能将破碎后的小块矿石收集起来,通过内置的输送带将其运输到装置的尾端。
在一体式连续采矿机的后面,紧跟一台梭车,将矿石及时从地下运输到地面。
该掘进方法的优点是支持快速、连续掘进,显著提高了巷道掘进效率;缺点是一体式连续采矿机的成本较高,占地面积较大,对作业环境要求较高。
2.3爆破优化
通过对爆破进行优化,可提高巷道单循环掘进进尺,同时降低循环次数以及后续辅助作业工作量。
依据掘进巷道岩层岩性、以往爆破效果等,提出通过中深孔爆破代替以往的浅孔爆破,提高破岩效率。
2.4连续采煤机掘进技术应用
大断面煤巷是煤矿开采作业中较为常见的问题,由于该类型煤巷作业环境特殊性,普通巷道掘进技术无法适应该作业环境,且作业效率缓慢,因此,需要应用连续采煤机掘进技术,发挥连续采煤机功能作用,并结合现场实际情况,合理制定掘进作业计划以及作业流程优化,不仅能够有效提升巷道掘进作业安全性与高效性,又能降低安全事故发生几率。
相较于其他机械设备,连续采煤机因自身截割宽度相对较大,可以满足集煤、装煤以及运煤作业三者同时进行的需求,省去繁琐的掘进作业流程,最大程度地减少大断面煤巷对实际掘进作业的负面影响。
在应用连续采煤机掘进技术时,需要采用分层掘进的作业方式,是实现简化掘进作业流程的关键,以画弧的方式准确定位大圆半径,进而获得预期成型效果。
此外,需要根据掘进机型号与功率选择胶带运输机等相关设备,是保证同时且连续开展掘进与装运作业的前提条件,直接关系实际作业效率。
2.5掘进机进刀方式及作业流程优化
在开展截割作业的时候,传统的掘进机首先需要截割出一个大致的巷道框架,之后再依据矿井的实际情况来进行调整,直到其满足了巷道的轮廓要求,在进行操作的时候存在极高的随机性,并且不断的修正会对掘进工作的效率产生较大的影响。
基于此,提出了一种全新的截割路径,其形状为“S”形,截割作业首先会从巷道的下端来进行,之后在逐步向上进行截割,促使巷道掘进可以完成一次成型。
在以往
的掘进工作中,巷道之内的支护及掘进工作均采取串行方式来进行,只有支护作业完全结束之后,才可以进行掘进,两种作业相互分离,导致掘进机无法形成较高的开机率,进而对掘进工作的速率也产生了极大的影响。
因此,对掘进工作进行优化,提出了一种平行作业的方法,这种方法可以有效提升掘进工作的效率及质量;通过对掘进作业的实际流程进行分析,本文提出了一种最终的优化方案,通过将迎头进行一定的滞后实现支护技术的弱化。
在整个支护过程中,首先需要在稳定性较差的顶板和顶角部位来设定锚杆,然后在将滞后安装顶板锚杆,这一环节需要在掘进机滞后完成,不能对掘进机的运行产生影响,促使两项作业可以同时进行,使掘进机具备了较高的开机率,同时也可以实现多项作业的平行作业。
通过具体实践显示,通过对截割方式进行优化及采取平行作业之后,掘进工作的效率和质量可得到显著提升。
结语
综上所述,煤矿巷道的高效掘进是煤矿企业重点关注的内容之一。
目前,中国巷道掘进除了面临技术上的问题,还面临严重的安全问题,主要有冲击地压问题、煤与瓦斯突出问题和深部巷道大变形问题。
在巷道施工过程中,巷道掘进速度受到多方面技术因素的影响,主要有掘进方式、巷道支护和施工管理。
鉴于此,可以从做好巷道掘进施工方案设计、采用掘锚一体机进行施工以及采用盾构机进行施工等方面出发,加快巷道的掘进速度。
参考文献
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