掘进专业新知识培训课件

1、依靠科技进步，不断提高 掘进技术管理水平 （掘进专业工程技术人员培训班） 2012年5月 主要内容： 第一部分第一部分 深部巷道支护技术发展深部巷道支护技术发展 第二部分第二部分 煤（半）巷综掘机机械化作业线煤（半）巷综掘机机械化作业线 第三部分第三部分 大断面岩巷机械化快速掘进大断面岩巷机械化快速掘进 第四部分第四部分 2012年掘进技术规范修改年掘进技术规范修改 第一部分第一部分 深部巷道支护技术发展深部巷道支护技术发展 一、新汶矿区深部一、新汶矿区深部巷道类型巷道类型 1、深部高地应力巷道、深部高地应力巷道 q 采深度以采深度以50m/50m/年左右的速度增加，年左右的速度增加，5 5对

2、矿井开采深度达到千米以对矿井开采深度达到千米以 下，最大采深下，最大采深1300m1300m。 q 孙村、华丰、协庄、潘西、华恒公司等。孙村、华丰、协庄、潘西、华恒公司等。 q 高地应力、高地温、开采扰动。高地应力、高地温、开采扰动。 q 巷道压力大、围岩变形大、破坏严重，前掘后修、多次翻修，巷道压力大、围岩变形大、破坏严重，前掘后修、多次翻修， 甚至冒顶片帮。甚至冒顶片帮。 q 据煤科院测算，孙村最大主应力达到据煤科院测算，孙村最大主应力达到34MPa34MPa，华丰，华丰42.1MPa42.1MPa，协，协 庄庄39.8 MPa39.8 MPa，潘西，潘西25.63 MPa25.63 MP

3、a。 一、新汶矿区深部一、新汶矿区深部巷道类型巷道类型 2 2、破碎蠕变围岩巷道、破碎蠕变围岩巷道 节理、层理、裂隙等结构面发育，围岩破碎、流变性强、稳定性差，节理、层理、裂隙等结构面发育，围岩破碎、流变性强、稳定性差， 支护困难。支护困难。 3 3、受强烈动压影响巷道、受强烈动压影响巷道 u与采煤工作面对穿巷道。上一工作面回采同时，紧邻掘进下一工作面顺与采煤工作面对穿巷道。上一工作面回采同时，紧邻掘进下一工作面顺 槽。槽。巷道受到超前支承压力动压影响。巷道受到超前支承压力动压影响。 u二次动压影响巷道。二次动压影响巷道。经受超前、采后动压影响全过程；经受超前、采后动压影响全过程；下一工作面回

4、采，下一工作面回采， 又经历一次采动影响。又经历一次采动影响。 u受二次、多次强烈采动影响，变形剧烈，传统支护无能为力，多次维修受二次、多次强烈采动影响，变形剧烈，传统支护无能为力，多次维修 翻修，安全得不到保证。翻修，安全得不到保证。 一、新汶矿区深部一、新汶矿区深部巷道类型巷道类型 4 4、特大断面巷道、特大断面巷道 巷道断面越来越大，特大断面。煤层大巷跨度6m (20m2)；顺槽 5-6m(1520m2)（新巨龙） 。 5 5、沿空掘巷、沿空掘巷 煤柱小、围岩破碎，受到动压影响，煤柱、煤体变形很大。沿 未稳定采空区掘巷，支护困难。 6 6、沿空留巷与采空区留巷、沿空留巷与采空区留巷 沿空

5、留巷、采空区留巷经历强烈采动影响，支护十分困难。 二、新汶矿区深部二、新汶矿区深部巷道支护存在的问题巷道支护存在的问题 n锚杆预应力小，支护刚度低，锚杆主动支护作用不能发挥，不 能有效控制围岩早期离层与破坏，围岩强度与完整性丧失过大， 导致顶板下沉、两帮鼓出。 n在深部复杂困难巷道，均出现不同程度的锚杆被拉断、剪断和 弯曲断裂的现象，锚杆强度偏低，锚杆受力状态不佳，锚杆材 质和结构有待进一步改进。 n锚杆虽然实现了加长与全长锚固，但只有锚杆自由段能够施加 预应力，不能实现全长预应力锚固，影响支护效果。 n对组合构件（钢筋托梁、钢带）在锚杆支护系统中的重要作用 认识不足。组合构件的强度、刚度、护

6、表面积不够。在巷道变 形量大的地段经常出现组合构件被剪断、压穿等现象，支护效 果受到严重影响。 n由于锚杆、锚索强度和刚度偏低，不得不增加锚杆支护密度， 严重影响巷道掘进速度，采掘接续紧张。 三、深部与复杂困难三、深部与复杂困难巷道围岩巷道围岩变形形式变形形式 (1)(1)弹塑性变形弹塑性变形 n由于受到原始应力的作用，巷道开掘前围岩处于弹性压 缩状态，开挖后原始应力平衡遭到破坏，一部分弹性能 得以释放，围岩就会产生向开挖空间移进的弹性变形。 n巷道开挖后径向应力得到释放，切向应力产生应力集中， 周边围岩应力往往会超过屈服极限，围岩将逐步发生塑 性变形。 n弹性变形主要发生在巷道掘进过程中，在

7、变形总量中所 占的比例不大。塑性变形由巷道的围岩应力水平与岩体 强度相对关系决定。 三、深部与复杂困难三、深部与复杂困难巷道围岩巷道围岩变形形式变形形式 (2)(2)岩层扩容引起的围岩变形岩层扩容引起的围岩变形 n 岩石的扩容性与其性质及所受的应力偏量有很 大关系。随着应力偏量增加，应力偏量体积 应变关系由线性过渡为非线性。当应力偏量超 过一定极限时，岩石就发生扩容现象。应力偏 量继续增加，则扩容也随之加大。当岩石发生 破坏之后，应力虽然降低，但体积变形一直在 增大，直至残余强度。 n 在高应力作用下，岩层扩容是引起巷道围岩变 形的一个重要原因。 三、深部与复杂困难三、深部与复杂困难巷道围岩巷

8、道围岩变形形式变形形式 ( (3) 3) 结构面变形与离层结构面变形与离层 n 在煤系地层中结构面是天然的力学弱面，巷道 变形失稳首先从这些弱面开始，微观表现为弱 面间的滑动和张开，宏观上就表现为围岩的离 层与位移。特别对于顶板岩层，当底面发生张 开破坏、下沉后，各层之间逐渐失去力学联系， 在岩层自重和水平力的挤压作用，离层将进一 步扩大，导致顶板岩层失稳、垮落。 n 大量的井下实测数据表明，结构面滑动、张开、 离层，以及新裂纹的产生是顶板离层的主要部 分，是巷道支护控制围岩变形的关键所在。 四、四、高预应力、强力一次支护理论高预应力、强力一次支护理论 （煤科院）（煤科院） 锚杆预应力在巷道支

9、护中的作用分析锚杆预应力在巷道支护中的作用分析 n 控制围岩强度的降低控制围岩强度的降低 o 消除锚杆构件的初始滑移量 o 在围岩中产生附加锚固应力，改变开挖边界的约束 性质 o 当围压在01MPa范围内变化时，残余强度表现 出对围压很强的敏感性，即围压稍微增大，残余强 度增长很快。 n 能够改善围岩的应力状态并提高围岩承载能力能够改善围岩的应力状态并提高围岩承载能力 n 能够改善围岩体的变形性能能够改善围岩体的变形性能 四、四、高预应力、强力一次支护理论高预应力、强力一次支护理论 （煤科院）（煤科院） 提高锚杆预紧力的技术措施提高锚杆预紧力的技术措施 n (1) 提高螺母预紧力矩提高螺母预紧

10、力矩M o 采用专门的高扭矩螺母拧紧设备 o 引进、开发锚杆台车和掘锚联合机组 n (2) 减小预紧力与预紧力矩的转换系数减小预紧力与预紧力矩的转换系数k o 降低螺母与锚杆螺纹段间的摩擦系数 （提高螺纹加工精度） o 减小螺母、垫圈端面间的摩擦系数 （采用高效减摩副） 四、四、高预应力、强力一次支护理论高预应力、强力一次支护理论 （煤科院）（煤科院） 锚杆预应力的影响锚杆预应力的影响 四、四、高预应力、强力一次支护理论高预应力、强力一次支护理论 （煤科院）（煤科院） 理论基础：理论基础： q锚杆作用控制锚固区围岩离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容锚杆作用控制锚固区围岩离层、滑动、裂隙张开

11、、新裂纹产生等扩容 变形与破坏，使围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切变形与破坏，使围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切 破坏，保持锚固区围岩完整性，减小强度降低。破坏，保持锚固区围岩完整性，减小强度降低。 q在锚固区形成刚度大的次生承载结构，阻止锚固区外岩层产生离层，在锚固区形成刚度大的次生承载结构，阻止锚固区外岩层产生离层， 改善围岩深部应力分布。改善围岩深部应力分布。 q锚杆预应力起决定性作用，确定合理预应力是支护设计关键。高预应锚杆预应力起决定性作用，确定合理预应力是支护设计关键。高预应 力要求锚杆具有高强度。力要求锚杆具有高强度。 q预应力扩散更为重要。单根锚杆预

12、应力作用范围有限，必须通过托板、预应力扩散更为重要。单根锚杆预应力作用范围有限，必须通过托板、 钢带等构件将预应力扩散到离锚杆更远围岩中。钢带、金属网等构件钢带等构件将预应力扩散到离锚杆更远围岩中。钢带、金属网等构件 在预应力支护系统中发挥极其重要的作用。在预应力支护系统中发挥极其重要的作用。 q深部及复杂困难巷道应采用高预应力强力锚杆支护，实现一次支护有深部及复杂困难巷道应采用高预应力强力锚杆支护，实现一次支护有 效控制围岩变形，避免二次支护。效控制围岩变形，避免二次支护。 金属网 钢带 托板 减摩垫片 扭矩螺母 螺纹钢锚杆 树脂锚固剂 锚杆支护构件锚杆支护构件 图图 确定支护形式与参数的原

13、则确定支护形式与参数的原则 高预应力与预应力扩散原则；高预应力与预应力扩散原则； “三高一低三高一低”原则：高强度、原则：高强度、 高刚度、高可靠性，低密度高刚度、高可靠性，低密度 临界支护刚度原则；临界支护刚度原则； 相互匹配原则；相互匹配原则； 可操作性原则；可操作性原则； 经济合理原则。经济合理原则。 四、四、高预应力、强力一次支护理论高预应力、强力一次支护理论 （煤科院）（煤科院） 五、捷玛让压锚杆（美国） 五、捷玛让压锚杆（美国） 1、高强高预应力可变性让压锚杆的特点： 强度高，预应力大；系统具有可变形让压功能；安 装简单，速度快，安全可靠；组合粱效果好；适合 于大采深，大变形，动压

14、，沿空巷道小煤柱护巷支 护。 2、截马公司的让压锚杆让压环强度如何确定： 让压环的强度一般为锚杆实际屈服强度的7085%， 20mm的 KMG 500 型锚杆让压环强度为161 吨， 22mm的为181吨。 六、新汶矿区锚杆支护发展六、新汶矿区锚杆支护发展 2004年，开始与科研院校合作，对深部巷道支护进行研究， 开展了深部巷道支护成套技术研究、锚杆支护性能监测技术 研究等项目的攻关，对深部高应力巷道的破坏机理，支护对策、 支护监测技术等方面进行研究，在采用高强锚杆、让压锚杆解决深 部高应力、动压影响下的煤巷、岩巷锚杆支护、设计等难题方面取 得了一定成绩，为快速掘进提供了支护保证。 o2005

15、年，重点加大了高预应力、高强度锚杆支护的推广力度。在、 类围岩巷道和埋深超过800m、服务年限超过5年的开拓准备巷道推 广使用高预应力、高强度螺纹钢锚杆支护成套技术。 o同时，配套使用了高强度、高刚度W型钢带，不仅显著扩大了锚杆预 应力的作用范围，而且提高了锚杆支护的整体作用。高预应力、高强 度、高刚度支护系统大幅度提高了巷道支护效果。 o为了能快速地给锚杆施加高预紧力，紧固螺母采用3800N.m型及 4000N.m以上气动扳机，锚杆安装扭矩达到600N.m以上，预紧力达到 80kN以上，真正实现了高预应力与高刚度。 七、应用实例：协庄矿七、应用实例：协庄矿1202E运输巷运输巷 3700 煤

16、（2.4m） 强力锚杆 （25mm，2.4m） 埋深埋深1200m, 原支护前掘后修。原支护前掘后修。 新支护参数：新支护参数： 1. 25mm、2.4m强力锚杆强力锚杆 2. 高预紧力高预紧力(80-100kN)、 破断力破断力 (400kN) 3. 280、5mm强力钢带强力钢带 4. 取消锚索取消锚索 5. 排距排距0.8m增大到增大到1m 七、应用实例：协庄矿七、应用实例：协庄矿1202E运输巷运输巷 q巷道变形大幅度降低。顶底板、两帮移近量、顶板下沉量降低巷道变形大幅度降低。顶底板、两帮移近量、顶板下沉量降低70%70%、 79%79%、80%80%；顶板离层为原支护；顶板离层为原支

17、护5%5%。 q巷道支护状况发生本质改变，围岩完整、稳定。巷道支护状况发生本质改变，围岩完整、稳定。 q一次支护有效控制超千米巷道变形，基本消除巷修。一次支护有效控制超千米巷道变形，基本消除巷修。 锚杆支护类别锚杆支护类别 两帮移近量两帮移近量 /mm 顶底板移近量顶底板移近量 /mm 顶板下沉量顶板下沉量 /mm 顶板离层顶板离层 /mm 原有锚杆支护原有锚杆支护77993019580 强力锚杆支护强力锚杆支护173281404 降低值降低值77.8%69.8%79.5%95% 七、应用实例：协庄矿七、应用实例：协庄矿1202E运输巷运输巷 原锚杆顶板破碎下沉大原锚杆顶板破碎下沉大强力锚杆顶

18、板完整下沉小强力锚杆顶板完整下沉小 七、应用实例：七、应用实例：孙村矿孙村矿1100二采回风石门穿层掘进二采回风石门穿层掘进 o巷道地质条件：巷道地质条件：该巷道埋深为1275.6m，位于煤4顶板至煤6 顶板砂岩内，上覆2221工作面、2421工作面已结束。该巷道 位于煤4顶板砂岩至煤6顶板砂岩中，层厚平均73m。 o永久支护及质量要求：永久支护及质量要求：采用锚网喷一次支护作为永久支护，支 护材料为高强度螺纹钢锚杆（规格222200mm），两支 树脂药卷（28350mm、28600mm各一支）锚固， 锚杆间排距为800m。6 mm钢筋网，网格100100 mm， 沿巷道周长方向布置，用双股1

19、0铁丝每200 mm连网一次。 喷射混凝土：喷层厚度150mm，混凝土强度不小于C20。 o 支护效果：支护效果：经开挖后65天表面位移观测，累计顶底板移进量 为100mm、两帮累计移近量为60mm。从表面位移观测数据 及巷道宏观状况总体来看，巷道表面位移不大，巷道无明显的 变形特征，锚杆受力稳定，无明显起伏不定，说明对围岩的控 制是有效的，其支护形式能够满足围岩控制要求。 七、应用实例：七、应用实例：华丰矿华丰矿-1100西岩巷西岩巷 -1100m水平西大巷埋深为1200m，穿层掘进，揭露岩性为煤7（1） 至煤9之间的煤岩层。层理发育，夹细砂层条带，泥质胶结，稳定性差。 直墙半圆拱断面，宽3

20、.7m，高3.85m，墙高2.0m。 试验支护段试验支护段1： 经过数值模拟分析，确定-1100西岩巷采用树脂加长锚固强力锚杆支护系统配合喷 射混凝土支护。 o锚杆：选用左旋无纵筋锚杆螺纹钢筋，规格为252400mm，杆尾螺纹为M27；采 用高强螺母M273，配合高强托板、调心球垫和尼龙垫圈；托板规格为 15015012mm，承载能力不低于400kN。 o锚固剂：每根锚杆均用两支树脂药卷进行加长锚固：规格分别为K2835和Z2860。 o护板：采用W型钢护板护顶、护帮。护板规格：厚度5mm，宽280mm，长度300mm。 o网：巷道全断面铺设冷拔黑铁丝经纬网，底板不铺网。铁丝为10#，其规格为

21、长宽 =50001000mm，网孔规格为8080mm。网与网之间要有100mm搭茬，每 200mm采用双股铁丝扭结。两帮必须有不少于100mm的基础。 o顶、帮锚杆间排距为800800mm。底板锚杆三根，间距1000mm，排距800mm 试验支护段试验支护段2： o 原有支护不变，强力锚杆变为：杆体为22#左旋无纵筋锚杆专用螺纹钢筋，锚杆规格为 222400mm，杆尾螺纹为M24。 七、应用实例：七、应用实例：华丰矿华丰矿-1100西岩巷西岩巷 o支护效果分析 o (1) 一测区采用252400mm的强力锚杆支护，巷道进入稳定阶段后，围岩变形趋 于减弱。顶底移近量主要是以底鼓为主，两帮移近量也

22、逐渐变小。 o (2) 二测区采用222400mm的强力锚杆支护，巷道进入稳定阶段后，围岩变 形不稳定，顶板移近量、两帮移近量变形速度变化较缓，顶板移近量、两帮移近量相比 一测区较大。 o (3) 二测区巷道在深部地压下，围岩属高应力软岩，受重力影响，承受较大压力， 巷道顶板压力通过两帮传递到底板，底板又是无支护的自由面，从而导致应力在底板中 释放，所以巷道底鼓量较大。 o (4) 一测区采用252400mm的强力锚杆支护，加强了顶板、两帮整体支护强 度，从而顶板下沉量、两帮移近量较小。252400mm的强力锚杆支护能够有效控制 巷道整体位移，巷道变形满足生产要求。 o (5) 巷道围岩变形经

23、过开挖影响阶段后，基本处于稳定阶段，说明现在的支护方 式能够满足1100西岩巷的支护要求。 o (6) 浅部范围离层量占巷道顶板总离层量的2/3，说明巷道主要在浅部（2m范围 内）产生离层。 o (7) 本次试验表明，巷道采用25mm的强力锚杆比采用22mm的锚杆变形小。 25mm的强力锚杆加强了顶板、两帮整体支护强度，支护效果明显好于二测区支护段。 因此，在类似条件的巷道应推广使用25mm的强力锚杆，以提高巷道整体支护强度。 第二部分第二部分 煤（半）巷综掘机机械化作业线 集团公司在2000年开始试验煤巷综掘机械化，直 至2003年，在综采事业得到快速发展后，逐步推进综 掘机械化进程，在随后

24、的五年时间，综掘机得到迅速 发展，并开展综掘机应用攻关，完成了综掘机的后运 输配套、综掘机过断层技术、开切眼技术，拐弯技术 研究，逐步形成了综掘机配皮带的综合技术机械化作 业线。截止到2008年，集团公司累计购置综掘机92 台，投资25412万元。（包括省外煤矿及各矿自购） 一、综掘机的应用进程 n2000年2月份，翟镇矿引进佳木斯煤机厂生产的S-100型综掘机，在 3402西运输巷进行井下工业性试验，3月份完成进尺402米，月进首次 突破402米。 n2002年11月份，翟镇矿引进佳木斯煤机厂生产的S-150J型综掘机， 2003年11月份在11103西运输巷完成进尺453米，2004年5月

25、份在 3205东轨道巷完成进尺511米，月进首次突破500米。 n2005年12月份，翟镇矿在3203E中间巷引进佳木斯煤机厂生产的EBZ- 160TY型综掘机，连续3个月保持进尺在400米以上。 n2006年5月份，华丰矿应用太原煤机厂生产的EBJ120TP型综掘机在 21603下巷完成进尺631米，月进首次突破600米。 n2006年9月，协庄矿在11108E运输巷应用试验EBJ135型掘进机，并召 开了全国煤炭系统EBJ135型掘进机使用现场鉴定会。 n2008年11月份，翟镇矿引进三一重工研制的EBZ160掘锚支一体机在 3404E轨道巷试验应用，初步实现了掘锚一体化。 经过几年的发展

26、和应用，新矿集团的综掘机逐步由原来的破岩能 力差、掘进效率不高的EBJ-50型、S-100型掘进机，经过不断调研 选型改进，逐步发展到S150J、EBJ-120TP、BEZ-132SH、 EBJ160型、EBZ200-H、EBZ220TY半煤岩掘进机。 二、综掘机的应用情况 o新矿集团老区2003年，综掘机在籍10台，在用7台，综掘进尺 完成7331米；2004年，在籍22台，在用19台，综掘进尺完 成27710米，占总进尺14.17%，占煤巷、半煤巷进尺 21.45%； o2005年，在籍35台，在用20台，综掘进尺完成57371米，占 总进尺30.13%，占煤巷、半煤巷进尺46.36%；2

27、006年，在 籍40台，在用27台，综掘进尺完成71682米，占总进尺 36.78%，占煤巷、半煤巷进尺58.19%； o2007年，在籍40台，在用29台，综掘进尺完成66794米，占 总进尺36.43%，占煤巷、半煤巷进尺52.01%； o2008年，在籍40台，在用34台，综掘进尺完成72557米，占 总进尺38.23%，占煤巷、半煤巷进尺53.57%。 三、综掘机应用： EBZ160TY型综掘机 EBZ160TY掘进机 o 截齿采用镐形截齿，数量36把，截割头平均直径946mm， 全长900mm。截齿切割硬岩效果较好。在硬度f6的岩石中，每班 4m以上。采用600mm宽的整体式履带板及

28、无支重轮行走机构，履带 行走速度015m/min,驱动功率240kW，设计最大驱动力2275KN， 比压减小,牵引力和爬坡能力增强，适合相对复杂地质条件的巷道。 o EBZ160TY型掘进机液压系统采用带负载敏感控制的恒功率 变量泵及比例多路换向阀等新元部件，工况适应，系统发热量小。 星轮转速为45r/min，装载马达排量为2000ml，装载能力大，输出 扭矩大，过载能力强。 o 其内、外喷雾装置，能有效抑制粉尘、消灭火花及冷却截 齿。通过多循环内喷雾试验，旋转水封浮动装置，解决了由于旋转 轴与水封不同心及切割振动造成的旋转水封过快失效等问题，使旋 转水封的使用寿命从几十个小时提高到300小时

29、以上。 三、综掘机介绍： EBZ160TY型综掘机 o液压系统主泵站由一台90KW的电动机驱动一台三联柱塞泵，液压系统有多套液压回路 输出，可为诸多设备提供动力。在液压系统回路中的三个回路都分别设置了锚杆钻机回 路，当各自回路中的执行元件不工作时，其回路中的泵可为相应的锚杆钻机提供动力源， 使液压锚杆机能够正常工作，实现了掘锚一体化。掘进与锚杆打眼、安装的有机结合， 极大地提高了巷道的掘进速度、掘进效率以及支护作业的安全性。 o 电气系统采用了可编程控制器（PLC），并采用电子保护和智能保护相结合的方式， 有效地保护了掘进机电气的正常工作，提高了掘进机的稳定性。 o 该机采用恒功率双速电机，截

30、割功率不变，额定功率可稳定在160KW，输出转速有 高、低两档。低速时，输出扭矩大，用于截割硬岩，高速时输出转速高，扭矩较小，用 于截割软岩及半煤岩，因此在复杂地质条件下具有很好的适应性。为掘进机过断层等提 供了很好的解决方案。这种恒定功率的双速电机在国产掘进机上应用尚属首例。从实际 应用情况看，效果很好。 o 掘进机自身携带的刮板输送机位于机身中部，采用低速大扭矩液压马达直接驱动， 在液压回路上设有安全阀，即使有大块的岩石卡在龙门上，也不会因过载而损坏机器。 翟镇煤矿在3203中间巷应用EBZ160TY型综掘机，此后三个月分别完 成486 m、408 m及405 m的集团公司创水平进尺，根据

31、现场实际应用 情况看，采用该综掘机割煤，确实起到了事半功倍的效果。 三、综掘机介绍： EBZ135掘进机 o主要技术参数： EBZ-135掘进机长8.9米，宽2.8米，高1.48米， 机重38.8吨，卧底深度200mm，可掘进巷道断面9-18m2 ，可 掘最大高度4米，最大宽度5.1米，适应巷道坡度18度，电机功 率为135千瓦，装运能力200 m3/h。 o 主要特性： n 机身矮、自重量大、结构紧凑，稳定性好, 适合于中等断面巷道的 掘进。 n 采用小直径截割头，单刀力大，破岩能力强，截割稳定性好。 n 履带对地摩擦力大,行走爬坡能力强，拐弯转动灵活。 n 采用液压马达直接驱动星轮装载结构

32、，性能可靠，维修量较小。 n 电气系统采用可编程控制器和电子保护和断路保护器相结合的方式。 n 液压部采用恒功率控制，具有压力切断，负载敏感技术功能。 n 后支撑装置实现大跨据支撑，提高机器稳定性。 四、实现快速掘进的基本原则 基本原则生产系统、装备方案和施工管理 三者的统一协调、效能匹配。 o 2.1 生产系统从矿井设计、采区设计、 巷道设计入手，进行系统优化，保证主运和副提通 过的连续性和缓冲能力。 o 2.2 装备方案根据生产系统的通过能 力，选用主要掘进装备，并保证后运输方案的配套 性。 o 2.3 施工管理强化现场管理和掘进准 备管理，保证每个循环的有效性和施工的连续性。 2.1 生

33、产系统 o 主运系统掘进煤尽量直接进入原煤系统，保证掘进工作 面排矸后运输的快速、连续通过。 o 半煤巷掘进巷道排矸直接进入原煤系统时，应建立和完善煤 矸分离系统，减少白矸进入系统，保证原煤煤质。 o 煤巷、半煤巷掘进巷道无法满足排矸（煤）直接进入原煤系 统时，应建立大容量的移动水平煤仓，保证后运输的快速和高缓 冲能力。 o 副提系统由于副提系统不能保证连续提升或排矸能力不 足，掘进工作面的排矸，特别是岩巷掘进排矸，必须有较大的矸 石缓冲能力，满足迎头矸石暂存要求。例如：建立水平矸石仓、 矸石卸载坑、移动矸石仓。 2.2 装备方案 o 根据掘进施工的开岩、排矸、支护、辅助四大主要工序划分，装备

34、方案的选型 必须在符合相应生产系统的前提下，保证各工序装备之间的能力匹配和有效衔接性。 2.2.1 开岩工序 o煤巷、半煤巷掘进在认真分析煤岩层覆存条件和巷道设计的基础上，经过优化选型，淘汰了 EBJ-50、S100等切割能力差、效率低的机型，重点调研引进了破岩能力较强的EBJ-120TP、EBZ- 150、S150、EBJ-135、EBJ-132 、EBJ-160TP、EBJ-200 等机型。 2.2.2 排矸工序 o煤、半煤巷的排矸以能实现连续运输的皮带运输为主。当原煤系统无法满足要求时，增加水平 缓冲煤仓。 2.2.3 支护工序 o煤巷、半煤巷的锚杆支护以推广液压、风动锚杆钻机为主，巷道

35、断面较大时，采用掘锚一体机或增加 机载锚杆钻机。新矿集团液压锚杆钻机主要有MYT100型、MYT120型、MYT160型，以及MQT-120型 风动锚杆钻机 ；YT-28、7655、7665型风钻用于打顶帮孔 。 2.2.4 辅助工序 o辅助工序主要包括人员的运送和材料的运输。 o人员运输上下山推广猴车、单向猴车。 o材料运输采用皮带运输的巷道采用机轨合一布置，巷道断面较小时，使用双向皮带，实现底皮带的 材料运输。 2.3.施工管理 o2.3.1 加强现场管理 o 通过加强现场工序管理和优化，实现工序在时间、空间和 人员上的最佳配合，不断提高工时利用率。 o2.3.2 优化劳动组织调整 o 基

36、本原则：整合掘进区队职能，强化专业化管理，提高掘 进效率和专业化服务质量。 o2.3.3 加大设备维修人员和操作人员的培训力度，提高业务技 能水平。 o2.3.4 建立完善的设备维护保养制度，实施设备点检制。实行 专人包机进行定点定时检修和保养，提高设备的开机率。 三、现场施工技术和经验交流 o3.1 综掘进快速截割方法 o 基本原则：根据煤层顶底板岩性， 采用不同的施工方案，实现快速割 煤 o 由于掘进机对岩石的切割能力 有限，对于半煤岩或煤层倾角大的 巷道，必须根据煤层顶底板岩性， 选择岩性强度小的进行放顶或起底 施工。 o 如协庄矿1202E运输巷，顶板为 砂质页岩，复合顶，软硬岩层互层

37、， 采用圆弧拱型断面，沿底放顶的施 工方法。 三、现场施工技术和经验交流 o 在协庄矿1401E回风巷，顶底板均为 砂质页岩，较坚硬，采取沿顶起底的 施工方法，巷道采用切圆拱型断面。 挑部分顶板，起部分底板。 o在协庄矿3418 E回风巷，顶板为坚硬 砂岩，我们采取留顶起底的施工方法， 巷道采用倒梯形断面。 o在协庄矿十一层巷道中，煤层顶板较 为砂质页岩，软为松软,底板坚硬， 采取了挑顶留底的施工工艺，巷道采 用圆弧拱型断面，煤层放在下部，割 顶部砂质页岩。 三、现场施工技术和经验交流 o3.1.2在截割次序上 o 在煤层较硬时，割煤 方式采用自上而下，先割 煤，然后卧底。 o 在煤层较软或压

38、力大 时，为了防止切割岩石时 震动使两帮煤层片落，截 割方式采用自下而上，先 割底板岩石，然后割煤层， 从而减轻对两帮的震动破 坏。掘进机炮头旋向应保 证截割上帮时由上向下切 割，以保持巷帮煤体的完 整性，以减弱截割对煤壁 的破坏。 三、现场施工技术和经验交流 o3.2. 尖锥探梁临时支护 o 尖锥探梁临时支护系 统的组成：包括18kg/m的 钢轨制作的探梁，专用吊 环及 DWB-28-30/100轻型 支柱。采用尖锥探梁临时 支护后，取消了探梁木接 顶过顶的工艺，缩短了循 环时间。另外采用单体支 柱作补强支护后，对顶板 能够产生较大的初撑力， 有效地控制顶板变形，因 此该项技术的应用能够为

39、综掘机快速掘进提供有利 条件。 三、现场施工技术和经验交流 o3.3 EBJ-120掘进机大坡度巷道施工技术 o EBJ-120型综掘机的最大爬坡能力为16。良庄矿针对21514切眼坡度 大的实际，经过反复研究试验，成功实现了21514切眼26大坡度拐弯爬 坡安全施工。 o 改进综掘机的行走马达，由原来的斜轴式柱塞马达A2F63W6.1A1改 为A2F80W6.1A1马达，加大制动装置动力，增加使用了高分子戗棚，提高 综掘机的爬坡能力。 o 采用综掘机和皮带分隔式前移，减轻综掘机爬坡负荷。即：综掘机 切割时，只带动综掘机本身用小皮带，使用20t回绞提升前移大皮带。施 工时，使用400mm标准回

40、头轮，并将所捆钢丝绳用4个标准绳卡上紧卡牢， 可直接上在机尾架或迎头底板岩石中，打四根20*2000mm全螺纹钢等强 锚杆, 锚杆垂直于巷道底板（每根锚杆必须做拉拔力试验，强度不低于 130kN），锚深不得小于1.5m，锚固长度不得小于0.6m，并用厚度不小于 12mm的压板（强度不低于200kN）固定牢固，固定钢丝绳直径不小于提升 绳直径、强度大于提升绳的强度，插接长度不少于三花半。 o 大皮带运输时，由于皮带速度快，加上皮带停止或起动时的惯性， 可能造成皮带跑矸现象，为此，在人行道一侧安装一道铁丝防护栏，防止 跑矸，确保行人安全。 三、现场施工技术和经验交流 o3.4 掘进机过断层施工方法

41、 o 做好地质资料的预测预报工作，根据断层特征及巷道顶底板岩性差异， 采用提前调顶或卧底的方式一次性通过断层。有部分露头硬岩时，应首先 截割其周围部分，使其坠落。掘进机截割岩时，不需超负荷操作。机器行 走时，不允许进行切割，防止加大切割载荷，造成切削减速机损坏。在切 割时，特别是切割硬岩时，要使铲板及后支撑接地良好，减少震动，防止 截齿超前磨损或影响切割效率。切割头必须在旋转状况下，才能截割岩。 切割头不许带负荷启动，推进速度不宜太大，禁止超负荷运转。切割头在 最低工作位置时，禁止将铲板抬起。 o 迎头过断层，特别是过下压正断层时，采用后退卧底法，即下盘卧底、 上盘挑顶，严格按腰线设计进行施工

42、，下盘巷道超高处及时补打锚网进行 支护，上盘挑顶掘进并确保巷道高度，同时要在两盘结合处补打锚索加强 支护。 o 当巷道过上跳正断层时，采用了直接割顶法，即掘进机直接将上盘顶 板或下盘煤挑至顶板、下盘可根据断层落差来确定卧底量，避免了因下盘 煤层恋顶，施工时冒落伤人现象的发生。 o 翟镇矿2006年6月份，在3203E中间巷施工过程中，连续过落差2.0米 至5.0米大小不等5条断层的，施工全岩150余米，当月完成进尺406米。 o3.7 拐弯皮带和中间驱动装置 o 通过改进皮带中间驱动及拐 弯装置，不仅可以实现皮带0- 180转弯，且可以压带，避免飘 带。 o安装方便:地锚、点柱、混凝土 基础均

43、可实现 o适用性强:可以与任何规格、各 类安装形式的皮带机配套使用。 o 原皮带机安装转弯装置后， 其各种输送参数特性不会改变， 对于巷道总长小于1000米的工作 面，可实现一部皮带连续运输， 一次性掘完一个工作面，解决了 频繁安撤掘进机致使其性能降低 的难题,还节约了安撤时间。 三、现场施工技术和经验交流 运输皮带 掘进机迎头 轨道巷 运输巷 转弯装置 中间驱动装置 转弯装置 拐弯皮带和装中间驱动装置 o3.8皮带技术改造 o 架式皮带改为绳式皮带进行底运料，更加适应巷道变化条件，将传统使用的下直 托辊，改为三节托辊配可调式固定架，使物料运输更加及时、方便.安装、延长皮带更加 高效、快捷。同

44、时，在皮带机尾安装由清扫器改装的限位自动卸料装置，避免了因底皮 带运料拉过位置造成事故，提高了安全性。 o 综掘机小皮带跑道轮支撑架高度的改造，避免了因条件变化造成综掘机小皮带磨 大皮带现象，减少了对皮带的磨损，提高了设备的使用寿命，极大地改善了皮带的运行 状况。 o 改造皮带机头固定装置，通过安装在卸载滚筒架两侧可调节丝杠，进行调节，消 除了皮带跑偏现象，具有操作简单、性能可靠等特点，提高了皮带的运行质量和设备面 貌。 o 改造皮带储存装置，使一次储存皮带达到120米，提高掘进效率。 o 改进小跑道搭接，使跟机皮带实现曲线运输，提高了皮带运输的适应能力。 o 改进皮带固定，为防止皮带松弛，对

45、绳式皮带进行分段固定，每隔150米一个固定 点，始终保持皮带的吊挂质量达到标准。 o 将二运原有的固定连接改为轴连接，解决了在巷道变坡情况下二运皮带迁移困难 及搁浅问题，使二运设备能够较好地适应地质条件的变化；同时，使二运皮带机直接与 胶带运输机搭接，并在二运皮带机头出增加调节式挡板，有效地解决了转载过程中皮带 跑偏、落煤量大的问题，减小了人工清理工作量，取得了良好的效果。 三、现场施工技术和经验交流 o3.9 EBZ-135型综掘机直接开门技术 o 巷道开门的角度为大于90度的钝角时，可以直接用掘进机开门。开扩片 口段采用EBZ-135型掘进机割煤，扒装机（机身）机械扒装配合刮板输送机外运

46、煤矸。在扒装机一侧铺设一部刮板输送机，刮板输送机再与其它运输设备相搭 接，迎头煤矸经掘进机自备机械扒装后，卸载至掘进机后巷道内，再经固定在 掘进机后扒装机（机身，机身安设在掘进机后1012米处）机械扒装扒入铺设 在扒装机一侧的刮板输送机内，经转载设备及运输系统外运煤矸。 o 当掘进拐弯过程中，综掘机利用炮头的旋转根据巷道中线左右的尺寸进 行拐弯，如图所示:这时综掘机后的溜尾延长到巷道拐弯处，扒装机移到溜尾后 测，拐弯10米掘进后的煤矸利用扒装机扒入溜子运走。当掘进大于10米后铺设 一部溜子，随掘进溜子以上安设二运跑轨架子，随综掘机的掘进延长溜子达到 排矸目的。当掘进大于50米后撤除溜子安装皮带

47、，二运皮带跟在综掘机后达到 正常排矸。 o 若巷道开门夹角是锐角，根据现场条件和掘进机拐弯曲率半径设计出斜 通道，仍用上述开门方法掘进，调整掘进机前进方向，达到了综掘机钝角拐弯 到原设定的中线上来，拐弯与开门方式同上，解决了综掘机的回转掘进，取消 了综掘机的开门放炮。 三、现场施工技术和经验交流 5402补巷平面示意图 综掘机开门位置 综掘机拐弯位置 5402补巷 综掘机组 装位置 综掘机现位置 352运输上山 综掘机拐弯示意图 135综掘机 扒装机扒装机 刮板输送机 120 综掘机锐角拐弯示意图 综掘机 135 135 斜通道 新汶矿业集团公司 华丰矿21603下平巷快速掘进施工介绍 工工

48、程程 概概 况况 21603下平巷位于华丰煤矿三水平二采区，下平巷标高为 -380m，巷道埋深510m，沿十六层煤走向布置，走向长度710m。 主要为开采21603、04工作面时通风、行人、运输之用。 2006年5月份完成进尺631米，日最高进尺28.8米。 -450二采区16层柱状图 徐灰 粉砂岩 11 10 泥灰岩 煤17 粘土岩 煤16 煤15(2) 粉砂岩 粘土岩 煤15(1) 6 8 9 7 5 4 3 2 岩 性 粉砂岩1 16.1m 7-8m 3.9m 1.35m 1.7m 0.2m 0.85m 0.3m 1.8m 1.0m 11m 层厚 21603E工作面 下平巷地质构造总 体

49、较为简单，煤层 厚度1.35米，走向 变化不大，一般在 108左右，煤层 倾角25-26。 华丰矿21603下平巷快速掘进施工介绍 支护参数 根据巷道用途、围岩性质及现有技术装备条件，21603下平巷选用直墙半圆拱断面，EBJ- 120TP掘进机掘进，全面断一次成巷的施工方法，吊环式钢管前探梁作临时支护，锚带网作永 久支护。主要支护参数如下： 巷道尺寸：净宽3400mm，净高3000mm。 锚杆：222000mm螺纹钢等强锚杆。锚杆螺母拧紧力矩不少于400NM，锚固力130KN。锚杆 间排距：800800mm。 锚固剂：树脂药卷，规格为Z23（8）35，每根锚杆配2块加长锚固。 金属网：采用规

50、格为3200850mm的10#铁丝编制的金属菱形网，网格为5050mm。 托盘：规格为1201208mm的“M”型托盘，力学性能与锚杆杆体配套。 钢带：规格为36002004mm及19002004mm“M”钢带，每排使用3根将所有锚杆相互联结。 施工工艺 掘进机破岩【EBJ120TP】临时支护打锚杆眼安装锚杆成巷。 MQT-120锚杆钻机2台，ZSM-60型风煤钻2台。 采用“三八”制单班循环作业方式，三班掘进支护组织生产并对机械设备进行维修保养， 采用正规循环作业形式。循环进尺0.8米，最大空顶1.0米，最小空顶0.2米。 3200850 202000 直墙半圆拱型 煤16 1350 310

51、0 3000 17001300 3600 1003400100 1200500 7001000 800 支护说明表 800M托盘 锚杆排距 800 托 盘 锚杆间距 单 位 mm 比 例 1：50 8.96M净 断 面 巷道形状 掘进断面 9.77M 两帮 顶部 锚杆规格 金属菱形网 锚杆名称螺纹钢锚杆 锚固剂 锚杆用量 Z2335树脂药卷两块 13.75套/米 Z2835树脂药卷两块 （1）采用预应力可升降临时支护吊环。临时支护采用3根吊环式前 探梁；每根前探梁配2个螺纹钢预应力可升降吊环，施工中交替前移； 掘进机切割完毕，摘除悬矸危岩后，立即将前探梁前移至迎头，在前 探梁上方铺上金属网，按

52、锚杆排距固定好钢带，在网、钢带与前探梁 之间垫上方木接实顶板，并用专用工具予紧。经检查确认安全后，在 前探梁掩护下，直接在钢带孔中打支护锚杆眼。工序占用时间8分钟左 右，临时支护操作简单，方便快捷。 （2）应用大功率气扳机，避免了人工紧锚杆,保证了锚杆安装质量， 每根锚杆的安装时间减少5分钟以上，大大减少了支护时间，提高了锚 杆的初锚力和可靠程度，提高了巷道单进水平。 （3）应用大功率锚杆钻机，配套使用了锚杆扭矩放大器，利用锚杆 机打孔、搅拌药卷、安装锚杆紧固螺母，实现了钻锚一体化作业。 （4）锚杆安装推广使用了扭矩放大器。利用捷马锚杆快速安装技术， 由原先人工安装锚杆变为采用锚索钻机安装，定

53、锚杆时采用锚索钻机， 借助扭矩放大器（将输出扭矩放大到3.5倍），使定锚杆、紧锚杆两个 工序紧密连接，提高了锚杆的安装速度，降低了劳动强度，大大缩短 了安装锚杆、紧锚杆的工序时间。 1 1、积极推广支护新技术、新工艺和掘进新装备，、积极推广支护新技术、新工艺和掘进新装备， 提高综掘工作面技术装备水平提高综掘工作面技术装备水平 华丰矿21603下平巷快速掘进施工介绍 2、优化施工方式，实现平行作业 o（1）顶锚杆支护与帮底部锚杆平行作业 o 为方便施工，两帮煤岩体相对完整时，两帮底部两根锚杆滞后 顶锚杆34排进行。掘进机切割后，在施工顶锚杆的同时，自上而 下由外向里施工两帮滞后锚杆。顶锚杆与帮锚

54、杆支护平行作业，减 少了支护占用时间。 o（2）延长胶带与施工锚杆平行作业 o 掘进机与胶带输送机之间通过桥式胶带转载机形成连续运输系 统。桥式胶带转载机安设滑靴在可伸缩胶带机尾上滑行，实现准确 卸煤矸。当掘进机切割完后，在打顶、帮锚杆同时，将机尾延长， 延长机尾一般需要20min。 o（3）在保证安全生产情况下尽量安排平行作业。 o 割煤、补后部锚杆、运料、胶带调整平行作业；打顶帮锚杆、 延长胶带机尾、皮带机检修、机电设备检修、延长电缆、维护掘进 机平行作业；交接班与接风水管平行作业。这样，每个工序互不影 响，保证了正规循环的进行。 华丰矿21603下平巷快速掘进施工介绍 3 3、配套完善综

55、掘工作面后部运输系统，提高施工效率、配套完善综掘工作面后部运输系统，提高施工效率 o 根据21603下平巷现有生产条件，掘进煤炭直接进入-380煤 仓，矿车供应不及时时，煤炭在煤仓中存储，从而保证了综掘 机施工不受后部系统影响，提高了掘进机工作效率；形成了比 较完善的综掘机机械化作业线，最大限度发挥了综掘机效能， 提高了施工效率； o 在快速掘进中，由于掘进速度太快，对各种支护材料消耗量 很大，采用人力扛运体力消耗大、效率低，无法满足快速掘进 的要求。应用双向胶带输送机，使煤矸运输与支护材料运输合 为一体，上胶带运煤矸，通过底胶带将支护材料轻松地运到迎 头，充分发挥了机械化作用，减轻了工人的体

56、力消耗，促进了 快速掘进； o 加强后路辅助运输设备的检修质量，保证运输设备的正常运 行。 华丰矿21603下平巷快速掘进施工介绍 4 4、加强设备的维修保养，保证设备的正常运转，为、加强设备的维修保养，保证设备的正常运转，为 掘进创水平活动提供可靠的设备保障掘进创水平活动提供可靠的设备保障 o（1）加强设备管理是保证开机率的重要保证。坚持正常的设备 维护和检修，严格执行班检、日检、旬检、月检制度，对综掘 机、转载机、皮带机等设备进行强制检修，保证机械设备在完 好状态下运行，从而保证快速掘进，不发生中断事故，改变了 过去出现事故现抢修的方法，为提高日进尺，保全月生产起到 了决定性作用。 o（2

57、）加强油脂管理，对变质油脂立即更换，定期清理油箱、过 滤器和液压系统的污染物，油箱口应密封好，由专职机修人员 每天清理掘进机卫生，定期对掘进机各部注油孔加油，以增加 其润滑性。 华丰矿21603下平巷快速掘进施工介绍 o（3）对各种设备实行包机制管理，确定一名专职机电副区长全面负责， 每个生产班配备三名专职司机，司机直接受机电副区长管理，掘进机 司机及维修工的工作量、维修质量与个人的收入直接挂钩考核。在月 施工结束后，整体进行考核，根据事故的影响程度，在工资分配上给 予适当的调整，事故影响最少司机、维修人员和事故影响多的司机、 维修人员的工资给予大差额的浮动。由于责任明确、奖罚分明，杜绝 了设

58、备故障影响生产的现象。 o（4）专职机修人员每天要主动向司机及跟班维修工询问综掘机运行情 况，有针对性的重点检修，消除事故隐患，将事故控制在萌芽状态。 o（5）建立完善的综掘机管理制度，掘进机司机和跟班维修工在生产结 束后，认真填写设备日志，并将当班设备运转情况向接班司机交待清 楚，存在问题共同处理，严禁设备带故障运行，以保证综掘机效能的 发挥。 o（6）项目部制定了管理人员点检制。要求每名管理人员，根据“设备 点检、运行日志、交接班记录”上的内容，每天对设备点检情况检查 一遍；并将岗位点检执行情况、排查的设备隐患填入各自的“管理人 员精细化管理A卡”，发现问题及时处理。 华丰矿21603下平

59、巷快速掘进施工介绍 4 4、加强设备的维修保养，保证设备的正常运转，、加强设备的维修保养，保证设备的正常运转， 为掘进创水平活动提供可靠的设备保障为掘进创水平活动提供可靠的设备保障 5 5、加大对操作人员的安全技术培训力度、加大对操作人员的安全技术培训力度 （1）针对综掘司机及维修技术人员少，且素质较低的实际，加大对司机及维修 人员的安全技术培训力度，有针对性地对职工进行系统的、正规的、理论知识 和基本技能的培训，特别是选派责任心强、有上进心的职工到安培中心进行综 掘机司机等特殊工种培训，区队也充分利用每周1、3、5安全学习日加强对机电 维修工、班组长、综掘机司机的操作技能培训； （2）提高其

60、现场操作技能及处理事故的能力，针对技术人员少，我们及时把新 分的技校生充实到检修班组，充分发挥传、帮、带的作用，增加区队的技术力 量，缓解因技术人员匮乏造成影响单进水平的现象发生； （3）配备机电技术员，专职负责综掘机的维护和安装、配件管理，有力的保证 了综掘机的正常使用，同时专业要求技术员每周开展一次关于综掘机的专题培 训，提高职工的素质。 华丰矿21603下平巷快速掘进施工介绍 6 6、引入竞争激励机制、引入竞争激励机制 21603下平巷施工前，专业组织各掘进项目部进行了竞标活动。本着公开、公 平、公正的原则，矿建各项目部经理、包队经理助理、甚至班组长代表参与竞标， 最后，矿建一部2队以6