连续采煤机配套连续运输系统在长距离巷道快速掘进中的应用

连续采煤机配套连续运输系统在长连续采煤机配套连续运输系统在长 距离巷道快速掘进中的应用距离巷道快速掘进中的应用 上湾煤矿位于陕 蒙接壤处的神府东胜煤田 是神华集团 神东公司所属的大型骨干矿井之一 矿井设计生产能力 10 0mt a 2002 年 12 月开始 1 2 煤层开采的基本建设 2003 年 1 月上湾煤矿连采一队单机 3 巷掘进完成进尺 4656m 创国 内煤矿单机 3 巷掘进进尺速度新纪录 被中国企业联合会 中 国企业家协会收入第九批中国企业新纪录 1 巷道及所在煤层及围岩情况巷道及所在煤层及围岩情况 创造新纪录所掘的巷道是为服务于上湾井田西翼盘区 1 2 煤开采的 3 条集中巷 1 条作辅助运输兼进风巷 1 条作胶带运 输巷 1 条作集中回风巷 这 3 条巷道平行布置 间距在 20m 之内 均位于 1 2 煤煤层中 这为机械化掘进创造了条件 掘 进地段 1 2 煤煤厚 3 59 6 23m 煤层倾角 0 3 煤层直接顶 为砂质泥岩 厚度为 0 8 2 78m 老顶以细 粉砂岩为主 部 分地段为中粗砂岩 厚度大于 20m 直接底为泥岩 老底为砂 岩 1 2 煤 3 条集中巷均为矩形断面巷道 掘进中每隔 50 60m 布置施工一条联络巷 各巷断面尺寸 宽 高 分别为 辅助巷 5 0m 3 6m 胶运巷 5 0m 3 6m 回风巷 6 0m 3 6m 巷道布置 如图 1 所示 2 施工工艺及施工组织施工工艺及施工组织 2 1 施工方法及设备装备局部段 掘进时采用美国 joy 公司生产的 12cm15 10d 型连续采煤 机进行割 落煤 并实现自装煤 采用 dbt 公司生产的 2000 型 连续运输系统将连采机采出的煤炭破碎并转载至胶带机上 采 用澳大利亚生产的 aro 四臂锚杆机进行锚杆支护 采用 dbt 公 司生产的 488 型铲车运送材料 设备和巷道内清理的浮煤 淤 泥 由此形成连续采煤机掘进割煤 装煤 连续运输系统 胶 带机运煤 锚杆机支护 铲车搬移材料设备以及清理巷道等全 部工序的机械化施工作业方法 设备型号及参数如表 1 所示 表 1 连采掘进工作面主要生产设备技术装备参数表 序号设备名称规格 型号数量主要技术参数 1 连采机 12cm15 10d1 生产能力 15 27t min 总功率 553kw 速度 0 10 7m min 采高 2 657 4 6m 截割宽度 3 3m 电压 1100v 工作面倾角范围 5 走向倾斜度 17 2 连续运输系统 20001 功率 890kw 电压 1140v 运输 能力 2000t h 3 锚杆机 aro 40relmb cwt1 功率 2 45kw 采高 2 3 4 6m 岩石硬度 60 70mpa 综合岩层 对地间隙 250mm 最大支撑高度 4000mm 最大支撑力 20000kg 最 大进给长度 2050mm 钻杆钻速 600r min 4 铲车 un 4881 动力来源为蓄电池 128v 充电运转时间 8 10h 次 回转半径 内径 3531mm 外径 6655mm 载重 4t 5 皮带机 dsp1080 10001 运输能力 800t h 功率 160kw 长度 1000m 带宽 1000mm 带速 2 5m s 2 2 掘进与支护工艺 2 2 1 落煤 装煤工艺 采用连续采煤机进行截割煤和装煤 司机先开动采煤机调 整在巷道前进方向左侧 并按激光线确定位置 开始向前方煤 壁切割直至割入深度达 15m 然后退出 再将采煤机调整到巷 道右侧 开始截割剩余部分 连采机就是以切槽和采垛工序来 完成巷道的掘进 无论是切槽还是采垛工序 连采机截割时 首先将采煤机截割头调整至巷道顶部 将截割头切入煤体 然 后逐渐调整截割头高度 由上向下截割煤体 当割到巷道底板 时 采煤机稍向后退 割完底煤 使巷道底板平整 并装完余 煤 再将采煤机截割头调整至巷道顶板 接着进行下一个循环 这样截割循环往复进行 直至掘进进尺达到规程规定的掘锚循 环进尺 一般为 15m 时 连采机就得移到下一条巷道进行作 业 装煤采用连续采煤机自装煤方式 连采机割煤时 煤落入 采煤机铲板的收集头上 装在收集头上的圆盘耙爪连续运转 将煤装入采煤机自带的中部运输机 中部输送机将煤装卸到搭 接在连续采煤机后面的连续运输系统给料破碎机内 2 2 2 连续运输工艺及相关工序的应用 通常的连采掘进工作面使用连续采煤机落煤 然后通过梭 车或蓄电池运煤车等后配套设备运输到胶带输送机上运输出去 而实现连续运输工艺的连采掘进工作面与通常的连采掘进工作 面不同的是使用了连续运输系统这种新型 先进的后配套设备 实现了掘 装 运连续作业 为快速掘进提供了条件 上湾矿 所使用的连续运输系统由 dbt 公司生产 总功率 890kw 供电 电压 1140v 运输能力 2000t h 该系统由 8 10 个独立的运输 转载单元 mbc 和 pbc 和一条刚性结构皮带机尾 rfm 和 rfm tp 组成 见图 2 如为 8 个独立单元 则包括 4 台移动式 桥式输送机 mbc 和 4 台跨骑式桥式输送机 pbc 搭接后 的总长度为 86 3m 其中 第 1 台移动式桥式输送机装有给料 破碎机 mbc fb 紧跟连采机 直接转载破碎连采机开采的 煤炭 最后 1 台跨骑式桥式输送机在 90m 长的刚性结构胶带机 的机尾架 rfm 上搭接并滑移 刚性结构架 rfm 在机尾 部分与胶带机通常的中间架相连接 作为胶带机的一部分运行 使用 掘进煤经过连采机的运输机转载至连续运输系统的第 1 台 带有给料破碎机的移动式桥式输送机 mbc fb 上 之后再经 过互相搭接的 4 台跨骑式桥式输送机 pbc 3 台移动式桥式 输送机 mbc 胶带机尾刚性架 rfm 皮带输送至胶带机 的皮带上 在掘进工作面 视连续运输系统在刚性结构架上的滑移位 置 决定巷道及胶带是否需要向前延伸 1 2 煤 3 条集中巷在施 工时 为了给集中胶运巷安排与掘进平行作业的铺砼底板工程 将掘进用胶带铺在了回风巷内 掘进时 将回风巷 胶运巷超 前 并将联络巷掘出 之后掘进辅运巷且必须保证与联络巷贯 通 然后前移延伸胶带 通过联络巷尽量将辅运和胶运巷按照 连续运输系统的延展长度掘进到位 然后又送出回风巷 掘进 联络巷并与辅运巷贯通 开联络巷时 为了便于连续运输系统 顺利通过 可将开口处抹角按 2 2m 的区域抹成圆弧状 同时 需将联络巷与正巷布置成呈 60 左右的夹角形式 以方便连续运 输系统通过 清煤选用 488 型铲车清理巷道内的浮煤 淤泥 保证巷道 干净 畅通 2 2 3 锚杆支护工艺 选用 aro 四臂锚杆机来完成打眼和安装工作 锚杆机与连 续采煤机平行作业 锚杆支护尽可能及时 减少巷道顶板悬空 空顶时间 一旦采煤机退出一条割煤巷时 锚杆机便立即进入 进行支护作业 打眼前依据激光线将锚杆机调整在巷道的合适位置 同时 将钻架主托架移到距工作面最近一排锚杆 调整排距 停止行 走 放下稳定靴 进行前探梁支护 作为临时支护 根据设计 好的锚杆的间 排距 将要打锚杆的位置预先标好 并在钻杆 上标出钻进的深度 之后在钻箱上装好钻杆 钻眼达规定的深 度 退出钻杆 先给眼内塞进树脂药卷 推到孔底 然后将已 上托板和螺母的锚杆尾部套上钻机 起动钻机捅破药卷并搅拌 同时将杆体推至孔底 搅拌后拧紧螺母 使其扭矩 锚固力达 到要求 为了配合长距离巷道的快速掘进 在掘进和运输设备生产 能力有保障的情况下 研究加快支护速度 提高支护质量显得 尤为重要 在 2003 年的基建生产中 上湾煤矿连采队在施工 1 2 煤巷时 遇到巷道淋水 涌水量大而且支护跟不上的问题 采取了几个面多台锚杆机平行作业的方式 此时相应增加锚杆 机作业人员 减少调机时间和次数 协调好支护与空顶的数 量关系 缩短空顶时间 支护质量一次达标不返工 以保证安 全 曾创单机日掘进 225m 的最好成绩 2 3 施工组织 实行 三八 作业制度 3 班作业 检修视皮带延伸等情况而 定 各班人员安排如表 2 所示 表 2 各班组人员安排及工种配置 工种及班次生产一班生产二班生产三班检修班合计 班长兼采煤机司机兼采煤机司机兼采煤机司机兼包机 采煤机司机 1111 包机 4 运输系统司机 5555 包机 20 锚杆机司机 2222 包机 8 皮带机司机 1111 包机 4 电工兼皮带司机兼皮带司机兼皮带司机 22 辅助工 44 管理人员 4 合计 人 9991546 3 技术措施技术措施 3 1 选择锚杆支护 各巷道及联络巷均采用树脂锚杆支护方式支护顶板 锚杆 为反麻花端头锚固 锚杆规格为 16mm 1800mm 材质为 a3 圆钢 m16mm 螺母 树脂药卷规格为 23mm 350mm 铁托 盘为 120mm 120mm 8mm 方托盘 发现顶板有裂隙 离层 易冒落等特殊情况时 加钢筋钢带 金属网和锚索等加强支护 其中 集中胶运巷锚杆布置为矩形 每排 4 根 间排距 1000mm 1200mm 集中辅运巷锚杆布置为矩形 每排 4 根 间排距为 1000mm 1200mm 集中回风巷锚杆布置为矩形 每排 5 根 间排距为 1000mm 1200mm 联络巷锚杆布置为矩形 每排 4 根 间排距为 1000mm 1200mm 3 2 解决长距离通风 3 条巷道掘进头为局部通风 掘到一定距离 通过对联络 巷进行密闭 可实现两进一回 每条巷道各使用 1 台对旋隔爆 轴流式通风机 利用局部通风机进行通风 解决密闭未到之处 的通风问题 通过逐段密闭联络巷 逐段前移风机的方式 解 决长距离局部通风问题 上湾矿掘进中选用的局部通风机技术特征如表 3 所示 表 3 对旋隔爆轴流式通风机技术特征 型号 2bkj no5 6 转速 2930r min 功率 2 18 5kw 风量 400 200m3 min 电压 380 660v 全风压 350 4000pa 3 3 主 辅运输 巷道掘到足够长的距离后 为了保证煤炭运输的连续性 可以每向前延伸 1000 1200m 布置 1 台胶带机相互搭接 提 高掘进效率 同时加大胶带的维护力度 各部胶带都安设自动 控制系统 防跑偏 防堆煤 防烟雾装置等保护齐全 便于检 修人员发现问题及时处理 从而有效地保证了胶带的正常运转 辅助运输采用无轨胶轮车 解决长距离送人和材料等工作 长距离掘进时 3 条巷道中 1 条铺设胶带 其余 2 条均可作为 掘进期间的辅助运输巷道 施工砼底板时 可交替逐段施工 逐段投入使用 两巷之间通过联络巷改变行车线路 做到行车 施工两不误 3 4 供 排水 掘进中供排水管路紧跟掘进面 最多滞后两个联络巷 掘到足够长的距离后 视供水出水口压力 加设管道加压泵 根据排水情况 选择标高较低的联络巷 打设水仓 通过自流 或水泵接力排出污水 4 结语结语 高产高效矿井建设的发展要求 势必对机械化掘进提出更 高的要求 随着井田的大型化 工作面长度的加长 推进速度 的加快 要求在采掘关系上 掘进能