普掘迎头临时支护实施方案.doc

兖州煤业股份有限公司2013年科技项目实施方案项目名称：掘进拱形支护自动化设备承担单位：兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿合作单位：北京双泰气动设备有限公司编写时间：2013年10月15日目 录一、项目的必要性：现状分析，国内外同类技术发展状况，目的、意义1二、研究开发内容.1三、主要经济技术指标、项目最终目标.1四、关键技术及创新点.2五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤.2六、技术、经济可行性及可靠性分析、论证.3七、对安全、环境、健康的影响性分析.3八、现有基础、技术条件，保证体系.3九、经济、社会效益分析.3十、项目实施进度计划.4十一、经费计划.4十二、项目负责人、项目组成员及分工.5一、项目的必要性：现状分析，国内外同类技术发展状况、目的、意义1）立项的必要性、目的和意义临时支护是掘进巷道施工中的一项重要施工工序。目前采用的临时支护形式主要是前探梁的形式，即先将吊环拧在最前排顶部锚杆上，然后将前探支护梁（一般为2寸钢管）穿在吊环内，再用小杆、道木接顶背实。临时支护作业为纯人工操作。不仅作业时间长（支护时间约30-40分钟），支护强度低，基本无初撑力，而且钻装完锚杆后，还要人工拆卸整个支护，费时费力，因此有必要研制一套普掘迎头机械化临时支护装置，提高自临时支护至吊挂支护网阶段的安全性和效率，实现机械化一次性支护，使得施工人员可以安全、连续地钻装锚杆，缩短临时支护时间，提高掘进效率。在煤炭行业竞争日益激烈的今天，用机械化替代手工操作是发展的必然趋势。2）国内相关产品与技术现状，国内已取得的最新阶段成果和达到的技术水平。普掘迎头临时支护的问题从采矿至今一直困扰着煤炭开采的安全问题、生产进度和效率的问题。曾经有不少煤矿企业都试图解决这一老大难的问题，但都因种种原因无功而返，目前国内还没有可以实现机械化作业的普掘临时支护。二、研究开发内容本次研发的主要内容是采用气动单轨吊拖动的普掘迎头临时支护装置。研发的内容大致分以下五个阶段：1）按临时支护要求和方案改造气动单轨吊车的部分结构。2）支护装置设计方案及优化。3）支护装置制造。4）支护系统井上联调模拟。5）支护系统井下实地操作试车。三、主要经济技术指标、项目最终目标1）与现有产品、技术、装备的对比分析相对于原来的前探支护梁形式，不仅操作实现了机械化，减轻了职工的体力劳动，提高了临时支护速度，而且临时支护强度大，安全性高。2）要达到的技术性能指标和参数可在临时支护的工作进程中，前后打两排锚杆，周向打5-8根锚杆，支护机构一次性进出完成整件的临时支护。临时支护初撑力可达到0.4吨，承载可达到1吨，确保人员在临时支护下工作安全。临时支护系统由但气动单轨吊拖动，实现机械化作业，并且可前后移动40m，保证响炮时能退回到耙装机后，防止响炮打坏。四、关键技术及创新点本项目是通过单轨梁气动拖车来驱动整个支护装置前进和后退的。支护装置在未运行到空顶区域时，人工将连接锚杆的钢筋梯按规定置于支护框架相应凹槽内，根据施工需要铺密纹防护网。支护装置运行至空顶区域后，气缸作用剪刀叉竖直方向伸长，推动拱形支护框架与空顶区域接触，完成临时支护。工人钻装完锚杆后，支护框架下落于单轨梁和耙装机之间，支护装置由气动拖车驱使撤离工作区，整个支护完毕。关键技术： （1）改造单轨梁气动拖车，满足临时支护系统的要求。（2）临时支护采用气动升降可满足不同断面大小的支护，一次可打双排锚杆。（3）在气动单轨吊车的牵引下，能沿巷道前后移动，离开爆破工作面。创新点：（1）采用单轨吊拖动临时支护，完成机械化临时支护，降低人工繁琐而危险的工作环境。（2）用气动单轨吊车完成爆破和采掘面的所有物料搬运和其他设备的吊装。五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤。（1）靠气动单轨吊拖动支护架体在巷道上方的单轨上移动，靠气动气缸实现支起、拖拽的功能。（2）技术调研 方案设计 方案论证 方案确定 图纸拆分细化设计 零部件加工检验 零部件组装整体联调 井下工业性试验 评议验收六、技术、经济可行性及可靠性分析、论证目前气动单轨吊装置已是十分成熟产品，该装置可负载2吨以上的重物爬20以上的斜坡，平巷、斜巷、拐弯均可运行，具有安全、可靠、灵活、与轨道运输不冲突等特点，非常适用于普掘迎头的物料运输，因此，在气动单轨吊基础上增加一套临时支护系统，实现机械化临时支护在技术和经济上是完全可行的。七、对安全、环境、健康的影响性分析（1）该装置采用压缩空气作为动力源，不仅对井下空气没有污染，而且天然具有防爆性，因此非常适用于煤矿井下使用。（2）该装置是以气动单轨吊为基础平台，气动单轨吊装置经过多年的运行使用，设备成熟可靠。（3）该装置不仅可以提高临时支护的强度，确保施工人员在临时支护区域的安全性，减少临时支护时间，而且可以实现迎头物料搬运的机械化，正常施工时需要的锚杆、钢筋梯等支护材料以及移机时需要抬扛的水泥枕、铁路等重物不需再用人工抬运，可以由单轨梁气动拖车直接运送到迎头，将极大的节省职工的体力劳动。八、现有基础、技术条件，保证体系（1）兴隆庄煤矿是煤炭行业的知名企业，对巷道掘进有着50年以上工作经验，对为何要机械化、如何机械化有着深刻理解。（2）北京双泰公司是气动起重设备在国内行业的龙头企业。主要产品有气动葫芦、气动行车、气动旋臂起重机、气动单轨吊车，是目前有煤安生产资质的单位。九、经济、社会效益分析经济效益：采用该装置可以实现迎头迎头临时支护和物料搬运的机械化，每班可节约支设临时支护和搬移物料人工2人，按四六制作业，每天可节约人工8个，每年将节约人工2400个，每个人工按108元计算，则每个掘进头每年可节约人工费约26万元。社会效益：单轨梁气动拖车驱动的拱形巷道爆破面临时支护装置研制试验成功后，不仅可以提高临时支护的强度，确保施工人员在临时支护区域的安全性，减少临时支护时间，提高掘进速度，而且可以实现迎头物料搬运的机械化，正常施工时需要的锚杆、钢筋梯等支护材料以及移机时需要抬扛的水泥枕、铁路等重物不需再用人工抬运，可以由单轨梁气动拖车直接运送到迎头，将极大的节省职工的体力劳动。十、项目实施进度计划1）2013年4月前：完成资料的搜集、设备调研工作。2）2013年5月：进行临时支护方案设计、交流、研讨修正，最终定稿整体方案。3) 2013年6月：进行细化方案，分单元优化设计，单元结点强度校核，并完成图纸的拆分工作。4）2013年8月：完成机加工制造、组装及现场联调并模拟支护现场。5）2013年910月：进入井下实地现场实施操作试车。6）2013年11月：完成井下联调的修正工作，技术图纸的整理，总结经验，编写技术报告。十一、经费计划1）项目总资金与年度资金预算（资金构成及构成比例）；项目总资金20万元，2013年资金20万元，属自筹资金。2）资金使用范围和资金使用明细表资金使用明细表：项目调研费 1万元临时支护平台方案设计费 2万元临时支护平台单元结构优化设计、单元结构强度校核费 1万元气动单轨吊车的改造设计费 1万元支护系统整体制造费 10万元支护系统整机联调试验费 3万元资料整理费 1万元整体管理费 1万元合计 20万元十二、项目负责人、项目组成员及分工（1）各自承担的主要工作承担单位：兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿 协助北京双泰气动设备有限公司现场调研、收集资料； 负责本项目现场实施的相关工程准备、生产和现场试验工作； 主持或组织项目的论证和验收或鉴定工作。主要协作单位：北京双泰气动设备有限公司 采集归纳信息，方案设计； 深入煤矿生产一线，对方案测评； 针对测评修正方案，完善功能； 定稿后组织生产加工； 建造试验平台，组织地面模拟试验； 配合兴隆庄煤矿完成井下现场试车。（2）技术力量和人员结构项目负责人：课题负责人（单位、姓名、职称、职务）：刘洪儒 高工 副总工程师 兖州煤业股份有限公司谢强珍 研究员 副部长 兖州煤业股份有限公司陈建峰 高工 副总工程师 兖州煤业股份有限公司周文川