三位一体高强充填式复合支护设备——国投新集能源公司口孜东煤矿

1、千米深井“三位一体”高强充填式复合支护设备国投新集能源公司口孜东煤矿一、概况国投新集口孜东矿位于安徽省阜阳市颖东区杨楼镇境内，设计生产能力5.0Mt/a ，服务年限 60.2a 。采用立井开拓方式，工业广场内布置主井、副井、风井 3 个井筒，中央并列式通风。矿井布置一个水平， 上山开采， 水平标高为 -967m （地面标高为 +27.00m ）。国投新集口孜东矿属千米深井，围岩为覆盖有巨厚松散层（平均厚度 591.60m ）的高温（第 1 水平最低地温 38.8 ）、高地应力下软岩， “前掘后修、”“边掘边修、”“多次返修”等现象屡屡发生，巷道支护困难，严重制约和影响矿井的安全生产。据统计，

2、井下 90% 巷道至少经过一次修护， 部分巷道经过多次修护。因此，研究更合理、更大支护能力的巷道支护技术就显得尤为重要。经过了一系列的支护研究与实践，得出充填式复合支护（先锚网索喷、再套棚、最后充填）可有效控制巷道围岩变形。这种支护同时配套有相关的先进设备。二、支护和维护装备名称1德国达尔曼公司的BTRK2 液压双臂钻车2德国 GTA 掘进自动化支护平台3德国 DH-L2000侧卸式铲车4德国沙尔夫公司单轨吊5德国 GTA 公司 AMG2700型架棚机6德国 OLKO 公司全自动物料输送系统7三一重工EBZ200 掘进机三、主要技术特点1液压双臂钻车是德国DH 矿业公司生产的全新一代凿岩台车，

3、行驶速度为0.3m/s ，总重量约 24T ，长 13.35m ，宽 1.70m ，高 1.75m 。该钻车配有两个各驾驶室、两个机械箱，每个机械箱都有一个双泵系统，专门用于在采矿和隧道工程中钻孔和安装锚杆。该钻车的最大特点是能够两人同时作业，进行钻孔和安装锚杆，大大提高了工作效率，为提升矿井自动化建设水平、建设快速自动化掘进线奠定坚实的基础。原掘进采用风锤打眼，全断面需要56 部风锤， 10 12 人；现在采用液压双臂钻车打眼，仅需57 人；而且每循环打眼时间由原来的超过3 小时减少为现在的1 个多小时，大大提高了施工工效。2在我国首次引进德国GTA掘进自动化支护平台。德国 GTA 公司在巷

4、道支护过程中实现了自动化，把工人从繁重的体力劳动中解放出来，使巷道掘进达到了安全、省力、高速，这正是所有我国煤矿企业掘进自动化均需要达到的效果和目标。可实现全断面一次爆破，避免分层分台阶施工，减少了排底炮工序，工效大大提高。3引进德国 DH-L2000 侧卸式装岩机，该装岩机是德国 DH 公司全新一代的产品，属履带行走的无轨装载设备，操作方便灵活，主要用于煤巷、半煤岩巷、全岩巷中煤、岩及其它物料的装载。该产品具有插入力大、机动性好、全断面作业、安全性好、一机多用等特点。其装卸能力最大为2.2m3/ 分，功率90kW ，可以实现软岩一次性卧底800 1000mm ，排矸效率大大提高。除完成装载作

5、业外，还可充当支护时的工作平台，完成工作面短距离运输、卧底、清帮等工作，大大提高了劳动生产效率，降低了工人的劳动强度。4物流输送系统采用柴油机单轨吊，工作面迎头采用气动单轨吊。在物料运输方面，地面装载运输采用轨道输送，入井后在井下用德国沙尔夫单轨吊换乘站，用单轨吊向掘进迎头配送物资。提高了运输效率，减少了巷道变形对运输的影响，使运输更加灵活、便捷。如原来采用矿产运输每人每车卸料时间为 20 分钟，休息 20 分钟方可卸下一车料， 采用气动单轨吊后，卸一车料只需 5 分钟，且不用休息，运输效率大大提高。同时工作面迎头采用气动单轨吊操作平台，可上下平行作业，实施全断面一次成巷，大大降低了职工的劳动

6、强度，提高了工作效率，巷道炮掘单进水平进一步提高。5德国 GTA 公司生产的 AMG2700 型架棚机具有机械化程度高，可一次架 3 棚连续作业，避免了人工架棚时一次性只能架设 1 棚的现状，同时工人劳动强度也大大降低。该架棚机广泛应用于西方发达国家矿井快速掘进。此架棚机的应用，将大大提高口孜东矿掘进的机械化水平。6全自动物料输送系统由地面站、中转站、工作面站、管路和控制系统五个部分组成，其中中转站根据矿井建设的延伸可分为一级中转站、二级中转站和三级中转站等。整个系统采用干燥后的压风作为输送充填材料动力。OPCSERVER图 1. 全自动充填材料输送系统图1.地面站 2.控制系统3.一级中转站

7、4.管路 5.二级中转站6.工作面站7.混凝土泵干料通过混领土罐装车运输至地面站，通过罐装车自带压风系统压送至地面站筒仓，再运用风力将干料经井筒管路输送至井下后，水平输送 100 150m 至第一个中转站 ,通过合金耐磨管路和软管输送给其他中转站，然后至移动工作面站。工作面站再将干料输送到搅拌和泵压系统中，混合搅拌后即可充填至预留空间中或回填。该系统在口孜东矿主要用于巷道延伸 （壁后充填、 回填、喷射浆混凝土） 。该系统将干料运输至工作面设备全过程采用无人化的自动操作模式，只有操作混凝土泵以及在维护和检修时才需人员参加。该系统采用气力输送方式，用于输送干料，所输送的干料必须是可流态化的颗粒物料

8、，以便于气力输送，其螺杆料仓装置上只能处理最大颗粒直径为4mm的粉末状和颗粒状充填材料（水泥和石英砂）。该物料输送系统中可以通过控制地面总站的给料器，根据生产的需要补充干料，控制井下工作站针对不同移动工作台站需求，将分配的干料输送面控制室，也可以实行双向通信，发出需求信息。同时，还可以对充填材料的成分添加全自动控制完成，保证了干料质量和稳定性。7 EBZ220TY型掘进机是在分析了当前国内外掘进设备发展趋势，汲取了多种同类掘进机的优点，积多年研制掘进机的经验，最新开发、设计、制造的一种重型悬臂式掘进机。它的可经济截割硬度 90MPa, 主要适用于半煤岩及岩巷的掘进，也适用于条件类似的其他矿山及工程巷道的掘进。该机主要特点是整机吨位大，切割硬度高， 装载效率高，动力消耗低，机器稳定性好，操作方便，可靠性高等。四、实际应用情况目前这几种设备已用于口孜东矿西翼轨道大巷的掘进。五、单体设备价格表 1. 设备价格表设备名称规格型号价格/ 万元备注液压双臂钻车BTRK2800德国达尔曼公司巷道支护操作台M2000EHB800德国 GTA公司侧卸机L2000500德国 DH公司防爆柴油机单轨吊2300德国沙尔夫公司，2 台架棚机AMG2700260德国 GT