井巷掘进新技术新装备及工艺

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新汶矿业 神东煤炭集团
三、岩巷快速掘进技术 3.3 岩巷盾构机掘进(TBM)
盾构机在国内隧道掘进中,取得了月最高进尺1034m的好成绩。
三、岩巷快速掘进技术
(一)工作原理
利用旋转刀盘上的滚刀挤压剪切破岩,由悬臂掘进机的“ 刨削” 优化为“磨削” 。 通过旋转刀盘上的铲斗齿卷起石渣,落入主机皮带机上向
履带式行走,作为可弯曲胶带机的牵引头车。
2.3 掘锚一体机快速掘进技术
定点弯曲,跟随连续采煤机、掘锚机的转 弯、开掘硐室要求。 变频电动滚筒多点驱动。 特制可弯曲胶带。 前进、退机采用联动控制,不需人工干预。 可弯曲胶带转载机
2.3 掘锚一体机快速掘进技术 自移动力站
变频器用于驱动胶带。 在自移机尾的刚性架上移动,采用销齿驱动,牵引可弯曲胶带机后退。
板支护机械化,劳动强度低;
作业线2:
② 需要设计调机硐室(可兼作 探放水硐室); ③ 巷道月进尺500~600m。
2.3 掘锚一体机快速掘进技术
掘锚一体机是指将掘装 功能与锚杆钻机的钻锚支护 功能有机的结合在一起,构 成整体的掘锚装备,实现切 割、装运、行走、锚杆支护 于一体,达到掘、支平行作 业,快速掘进。 同连续采煤机和锚杆钻车 交叉换位施工相比,掘锚一 体化技术适用范围更广;同 悬臂式掘进机作业线相比, 掘锚联合机组的掘进工效是 前者的2倍以上。
三、岩巷快速掘进技术
(四)工程实践
(2)配套运输系统 连续化排矸系统: 采区配套专用排矸皮带运 输系统,混合立井中布置一 套9t矸石箕斗,专用于提矸 ,实现排矸连续化。 多元化辅助运输: 平巷运输采用防爆蓄电池 机车,采区内部采用单轨吊 运输。
刀盘安装图
撑靴安装图
主驱动电机安装图
拖车组装图
2.3 掘锚一体机快速掘进技术
掘锚机
采用掘锚机完成掘 进作业。
全宽的可伸缩截割
滚筒,一次成巷。 掘锚机不支护,司
机在十臂锚杆钻车
上远程操作。
2.3 掘锚一体机快速掘进技术
十臂锚杆钻车
2.3 掘锚一体机快速掘进技术
履带式转载破碎机
铲板式装载机构,具有清理浮煤功能。 刮板机转载、滚筒式破碎功能。
2.1 综掘机快速掘进技术 ③掘进机配两臂式锚杆钻车支护
+
技术特点
①该技术适应我国一般地质条件下采用锚杆支护的巷道顶板条件;
②掘进与支护工序交替协调作业;
③掘进机与两臂锚杆钻机交叉调机,要求巷道宽度必须在5m以上。
2.1 综掘机快速掘进技术 ④综掘机配运锚机
技术特点
(1)实现掘进与支护平行作业; (2)支护工作中增加临时支护工序; (3)应用较为破碎的巷道顶板条件。
输送能力
带速2.5m/s,运量为350t/h
施工现场图
三、岩巷快速掘进技术
盾构机拆除打运路线:
在接收硐室拆除,刀盘、主机及其他配套模块 回收路线。
• 三、岩巷快速掘进技术
(四)工程实践
(1)研发、施工遇到的困难
打运:体积、重量远大于普通煤矿设备 组装:井下缺少大型安装的硐室 过断层异常区:部分顶板岩层节理发育、破碎,支护 困难。 排矸:连续性排矸量大 突出矿井“防爆” 材料、人员运输
井巷掘进新技术新装备新工艺
河南理工大学
主 要 内 容
概 述 煤巷、半煤岩巷快速掘进技术 岩巷快速掘进技术
煤巷支护技术
一、概述
由于现代矿山高 强度开采,巷道 掘进量也随之大 量增加
煤巷、半煤岩巷 、岩巷年掘进量 超过15000km
随着安全高效机 械化采矿技术在 的应用,掘进速 度和支护质量的 要求也越来越高
给料破碎机+带式输送机;
作业线2:连续采煤机+锚杆钻车+ 连续运输系统+带式输送机;
2.2 连续采煤机快速掘进技术
作业线1:
a、设备 给料破碎机 梭车
连续采煤机 锚杆钻车 铲车
2.2 连续采煤机快速掘进技术 b、工艺与设备布置
技术特点:
①适用于煤层赋存稳定的近水平中厚煤层; ②要求顶板为一般稳定顶板;
件:硬岩、地质构造简单、长距离。
三、岩巷快速掘进技术
2015年12月22日,我国第一座采用盾构机施工的煤矿斜
井——神华神东补连塔矿2号副井顺利贯通,这标志着我国矿用
斜井设计施工与装备技术达到世界先进水平。
三、岩巷快速掘进技术
未来煤矿全断面硬岩盾构机(TBM)发展方向: 小型化 轻量化 智能化 断面可调 整合前探和超前注浆设备 模块化组装 矸石减排井下处理、应用
(3)掘锚一体机主要在晋陕蒙宁各大矿区广泛使用。
2.3 掘锚一体机快速掘进技术
作业线2:
太原煤科院与神东煤炭公司合作,设计研发世界首套单巷快速掘进系统, 主要由五种设备组合而成,月均进尺1500~2000m,主要技术特点: (1)单巷实现掘进、运输、支护三套系统协同独立工作,大幅提高巷道掘 进效率; (2)顶、底板中等稳定,允许一定空顶,煤层倾角≤3度; (3)适应巷道断面宽度5.4~6.0m,高度3.5~4.5m。
2.2 连续采煤机快速掘进技术
连续采煤机快速掘进技术是近年来我国引 进发展可用于煤巷快速掘进的一种先进工艺技
术,是一种新型的巷道掘进设备,具有巷道掘
进速度快、成型好、掘进工艺简单等优点。
巷道掘进方式主要以双巷和多巷掘进为主。
2.2 连续采煤机快速掘进技术
(1) 双巷及多巷快速掘进与支护
采用双巷或多巷掘进,掘进与支护平行作业,掘进效率 高,掘进速度快,月进尺1000m以上。 目前主要有两种配套作业线: 作业线1:连续采煤机+锚杆钻车+梭车+
三、岩巷快速掘进技术 (三)主要参数
名称 数值
主机长度
50米
总重量
推力 扭矩 刀盘直径 刀盘转速 推进速度 整机装机功率 驱动功率
350吨
最大推力:12000kN(1200吨) 最大扭矩2100kN.m 脱困扭矩2500kN.m 4.5m 最大推进速度10.7rpm/min 100mm/min 2000千瓦 360*4kW
EBH315型岩巷掘进机,目前为国内机重最大、截割能力最强、自动化
程度最高的岩巷掘进机。
全岩掘进机应用情况
主 要 参 数 机型 巷道断面/m2 硬度系数/f 月进尺/m 使用单位
山特维克 AHM105
EBH315 EBH315
25.2
25.2 21.3
10
10~14 6~10
90
90 175
新汶矿业
操作控制室
三、岩巷快速掘进技术
(四)工程实践
巷道进尺:
1月10日~3月12日,700m巷道完工并准确实现贯通,耗
时52天。 平均单进13.5m/d,最高日进尺30.7m( 3月4日)。 综合单进404m/月。
三、岩巷快速掘进技术
第二条试验巷道施工情况 巷道名称:张集矿1415A高抽巷。 工程量:1308米。 2015年7月5日掘进,10月10日完工。 掘进时间97天,进尺1308米,9月份单进达到560米, 创造淮南矿业集团硬岩巷道掘进最高纪录。
三、岩巷快速掘进技术
煤矿全断面硬岩掘进机(TBM)最适于硬岩掘进,最能发挥设备效能。试
验巷道遇到软分层,总长度260米,软岩滑面发育,帮、顶岩石在弧顶和 肩窝掉落,影响掘进。
过软分层应对措施:
超前支护,缩短顶板暴露时间,具备支护条件的地方立即支护。 关注推力及进度数值变化,岩石较软地段降低转速,减少刀盘振动对围
③ 每隔60~80m需掘联巷,巷道宽度在5.5m以上。
2.2 连续采煤机快速掘进技术 (2)连采机单巷快速掘进与支护
单巷快速掘进配套作业线主要有以下两种: 作业线1:连采机+两臂锚杆钻车+掘锚后配套
作业线2:连采机+四臂锚杆钻车+梭车
2.2 连续采煤机快速掘进技术
作业线1:
技术特点:
① 支护与掘进交替作业,顶
与破碎机联动。
2.3 掘锚一体机快速掘进技术
通讯控制
以十臂锚杆钻车为操控中心,集中显示工作面视频及设备状态 信息。 设备之间配备测距传感器,相互定位,实现掘、锚、运多个作 业单元联动。
三、岩巷快速掘进技术
3.1 岩巷钻装机组快速掘进 凿岩及装运两项功能于一体,解决设备交叉换位的空间和效率问题, 实现岩巷快速掘进。
三、岩巷快速掘进技术
1、综掘工作面的综合配套能力,进一步加强和完善。掘进机
机载锚钻系统、机载临时支护系统、机载除尘系统等,通过多
功能的集成,实现了单机成巷速度和安全生产的目标。 2、掘锚一体化技术代表了煤矿快速掘进技术的发展方向,是 未来高产高效矿井技术的重要组成部分,有广泛的应用前景。 3、引进盾构隧道掘进技术,研制煤矿硬岩掘进机 4、逐步建立掘进技术规范标准,补充完善《煤矿安全规程》 有关条款,实现科学设计、安全高效回采。
2.1 综掘机快速掘进技术 ①综掘机配单体气动锚杆钻机支护
技术特点:该技术是我国目前 应用最为广泛,技术比较成熟,适 应一般地质条件的巷道掘进与支护 。其存在的问题主要是掘进与支护 交替顺序作业,掘进效率低,劳动 强度大。
+
②综掘机配机载式锚杆钻机支护
技术特点:该技术是在掘进机上 增加两个锚杆钻臂,实现掘进与支护 平行作业。虽在一定的程度上降低了 劳动强度,但机载钻机支护范围受限 ,较难单独完成整个工作面的巷道支 护任务。
③底板要求稳固、平整、无积水;
④每隔60~80m需掘联巷,巷道宽度大于4.5m。
2.2 连续采煤机快速掘进技术
作业线2:
a、设备
连续采煤机 连续运输系统
锚杆钻车 铲车
2.2 连续采煤机快速掘进技术 b、工艺与设备布置
Hale Waihona Puke 技术特点:① 适应赋存稳定的中厚煤层,中等稳定顶板;
② 适应煤层倾角在12度以下,局部坡度不超过16度;
近年矿山科技的迅速发展,科研院校、企 业等就巷道快速掘进技术进行了研发,将新 工艺、新技术、新装备应用于安全高效的现 代化煤矿中。
二、煤巷、半煤岩巷快速掘进技术
2.1 综掘机快速掘进技术
① 综掘机配单体气动锚杆钻机支护 ② 综掘机配机载式锚杆钻机支护 ③ 综掘机配两臂式锚杆钻车支护 ④ 综掘机配运锚机
掘 锚 一 体 机
国内掘锚一体机相配套的生产作业线主要有两种:
作业线1:掘锚一体机+掘锚后配套 作业线2:掘锚一体机+八臂锚杆钻车+转载运输皮带
2.3 掘锚一体机快速掘进技术
作业线1:掘锚一体机+掘锚后配套
技术特点:
(1)集掘进、支护、运输、破碎、缓冲转载功能于一体,实现连续平行 作业;
(2)掘进25m向前拉移一次皮带,掘进与运输效率大大提高;
四、巷道支护技术发展
引言
第一阶段
第二阶段
被动支护
主动支护
第三阶段
结语
主动、被动联合支护
CMZY1型岩巷钻装机组
CMZY2型岩巷钻装机组
技术特点: (1)用人少,效率高,安全性能好,劳动强度低,工作环境改善; (2)不受岩石硬度的限制,适用于中小断面硬岩巷道的掘进; (3)钻装一体化,经济性能好,月均进尺100m,月最高进尺220m(双鸭 山三矿)。
三、岩巷快速掘进技术
3.2 岩巷重型掘进机掘进
后输送,通过后方的二运、三运皮带机运走。
设计适用岩石单轴抗压强度 30~160 Mpa。
硬岩盾构机(TBM)厂房实物图
硬岩盾构机(TBM)厂房实物图
三、岩巷快速掘进技术
(二)TBM主要构成
主要构件: 设备由刀盘、驱动、护盾、大梁、撑紧推进机构、后支撑机构、 后配套拖车等主要构件组成。 主要系统: 设有出渣系统、防尘系统、支护系统、物料输送系统、导向系统 、液压系统、润滑系统、水系统、电气系统等。 与常规隧道盾构机的不同点: 出渣(梭车-胶带机)、支护(管片-锚杆)、物料(梭车-单轨吊 )、电器(普通-防爆)。
岩的破坏,放缓推进速度、减少步进距离。
掘进支护后巷道情况
三、岩巷快速掘进技术
煤矿全断面硬岩盾构机(TBM)的应用,是煤矿掘进技
术的重大创新,进尺指标创造了淮南矿业集团硬岩巷道掘进
新纪录,同时也是我国煤炭行业、世界煤炭行业新纪录,标 志着世界首条立井煤矿全断面硬岩盾构机(TBM)试验取得 成功,是岩巷快速掘进的一个里程碑。 煤矿全断面硬岩盾构机(TBM)充分发挥效能的 三个条
近几年,我国在吸收、借鉴国外掘进机先进设计理念和制造技术
,研究、设计、开发了EBZ300、EBH300、EBH315、EBH350大功率硬 岩掘进机,国产系列大功率岩巷掘进机的研制成功,代表了掘进机
的发展趋势,为煤矿岩巷的快速掘进提供了较为成熟的装备。主要
技术性能达到国际同类产品的先进水平。
三、岩巷快速掘进技术
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