挖煤机器施工方案

煤矿井下机械化掘进施工方案一、工程概况本工程为煤矿井下主运输巷道机械化掘进项目，设计年产量120万吨，服务年限25年。施工区域位于地下480-620米深度，巷道设计总长度2800米，包含主运输巷道（断面规格4.5m×3.8m）、回风巷道（断面规格4.2m×3.5m）及3个联络巷。地质勘察显示施工区域存在砂岩与页岩互层结构，煤层平均厚度3.2米，倾角8-12°，局部含瓦斯浓度0.3-0.8%，涌水量约8m³/h，地温维持在28-32℃，煤尘爆炸指数18.6%，无冲击地压危险性。施工执行标准主要包括《煤矿安全规程》（2022版）、《金属非金属矿山安全规程》GB16423-2020、《煤矿井巷工程施工质量验收规范》GB50213-2010及《煤矿机电设备安装工程施工及验收规范》GB50411-2007。工程采用综合机械化掘进工艺，计划总工期180天，平均日进尺15.6米，月最大进尺480米。二、施工组织架构（一）管理团队配置项目经理（1人）：全面负责施工组织与资源调配，需具备一级建造师资格及安全资格证，5年以上井下施工管理经验。技术负责人（1人）：主导施工方案制定与技术难题攻关，要求采矿工程专业高级职称，熟悉EBZ200系列掘进机性能参数及智能化掘进技术。安全总监（1人）：负责安全体系建立与隐患排查，需注册安全工程师资质，精通煤矿瓦斯治理与应急处置流程。施工队长（3人）：分班组织掘进作业，要求5年以上井下施工经验，具备掘进机操作与支护工艺双重技能。机电工程师（2人）：负责设备选型与故障排除，机电专业中级职称，熟悉矿用防爆设备维护标准。测量工程师（2人）：实施施工轴线控制与断面复测，需具备测绘专业执业资格，能熟练操作全站仪与陀螺仪。（二）作业班组构成掘进班组：3个班组（每班12人），配置掘进机司机2名（持特种作业证）、支护工4名、出矸工3名、信号工2名、班组长1名。机电班组：2个班组（每班8人），负责设备安装调试与日常维保，包含电工3名、钳工3名、液压工2名。辅助班组：包含通风工4人、排水工3人、运输工6人，保障通风系统稳定、掌子面排水及物料转运。三、施工机械设备配置（一）主要施工设备悬臂式掘进机（EBZ200型，2台）：截割功率200kW，定位截割高度4.98m，宽度5.96m，最大截割断面28m²，爬坡能力±18°，可经济切割抗压强度≤80MPa的煤岩。配备无线遥控系统，切割头转速46/23rpm，卧底深度300mm，伸缩量650mm。液压锚杆钻机（MQT-130/3.2型，4台）：额定扭矩130N·m，钻孔直径42-50mm，推进力3.2kN，采用中空注浆设计，配套钻杆长度1.8-2.5m。混凝土喷射机（PZ-5B型，2台）：生产能力5m³/h，工作压力0.4-0.6MPa，配备速凝剂添加装置，喷射距离可达15m。刮板输送机（SGZ630/220型，3台）：运输能力400t/h，链速0.9m/s，电机功率2×110kW，中部槽规格1500×630mm。转载机（SZZ764/132型，1台）：与掘进机配套使用，爬坡角度≤18°，卸载高度1.6m，采用液力耦合器软启动。（二）辅助设备配置局部通风机（FBDNo6.3/2×15型，4台）：风量250-500m³/min，风压1500-4000Pa，配套Φ800mm阻燃风筒。瓦斯传感器（KJ90X型，8台）：实时监测CH₄浓度（0-4%）、CO（0-1000ppm）及温度（0-40℃），数据传输延迟≤10s。激光指向仪（YBJ-1200型，3台）：射程≥1200m，光斑直径≤50mm/100m，具备防爆认证与抗电磁干扰设计。乳化液泵站（BRW400/31.5型，2台）：流量400L/min，工作压力31.5MPa，配备自动配比装置，乳化液浓度控制在3-5%。四、施工步骤（一）施工准备阶段地质超前探测：采用地质雷达与钻探结合方式，探明工作面前方30m范围内地质构造，重点分析断层、裂隙发育情况及涌水通道。对探测发现的异常区域，提前制定注浆加固方案。设备安装调试：掘进机下井前进行解体检查，关键部件（截割头、减速器、液压系统）进行空载试运行。安装后进行三维定位校准，确保截割断面与设计偏差≤±100mm。通风系统构建：采用"双风机双电源"通风方式，风筒末端距工作面距离≤5m，风速控制在0.25-4m/s，按每人每分钟4m³标准配置风量。排水系统布置：在距工作面50m处设置临时水仓（容积20m³），配备BQW30-100/2-15型潜水泵（扬程100m，流量30m³/h），管路采用Φ108mm无缝钢管。（二）核心施工流程1.割煤作业（循环进尺1.2m）截割参数设定：根据煤岩硬度调整截割头转速（软煤46rpm/硬岩23rpm），截割深度控制在0.8-1.0m/循环，采用"由下向上、由左至右"的S形截割路径，截割头卧底量200mm。装载运输协同：掘进机铲板与星轮配合，装载能力4m³/min，刮板输送机链速控制在0.6m/s，确保截割与运输能力匹配。瓦斯实时监控：当CH₄浓度≥0.8%时自动预警，≥1.0%时切断掘进机电源，启动局部通风机增风，待浓度降至0.5%以下方可恢复作业。2.支护作业（滞后掘进面3-5m）临时支护：采用前探梁支护（长度4.5m，Φ108mm无缝钢管），每循环推移一次，控顶距≤1.5m，配合Φ20mm×2.5m锚杆（间排距800×800mm）。永久支护：顶板：Φ22mm×2.8m左旋螺纹钢锚杆（预紧力≥120kN）+W型钢带（长4.0m）+金属网（1.0×2.0m）+锚索（Φ17.8mm×6.3m，每2m一根）帮部：Φ18mm×2.0m玻璃钢锚杆（间排距1000×1000mm）+塑料网（1.0×1.5m）喷射混凝土：C25混凝土，厚度100mm，初凝时间≤15min，28天抗压强度≥25MPa3.循环作业组织采用"三八制"作业模式（每班8小时），每个循环包含：割煤（120分钟）临时支护（30分钟）出矸（60分钟）永久支护（90分钟）设备检查与准备（30分钟）实行正规循环作业，日循环数6个，设计日进尺7.2m，月进尺216m（考虑设备检修与地质变化影响，按25个工作日计算）。五、安全技术措施（一）瓦斯防治监测系统：在掘进面、回风流、局部通风机附近各设置1台瓦斯传感器，数据实时上传地面监控中心，传感器每7天标校一次。分级管控：CH₄浓度0.5-0.8%：加强通风，限制作业人数≤8人0.8-1.0%：停止掘进，启动备用风机，撤离非本质安全型设备≥1.0%：立即切断电源，全员撤离至新鲜风流处，实施瓦斯抽放抽放措施：采用顺层钻孔预抽（Φ94mm，孔深30m，间距5m），抽放负压≥13kPa，瓦斯抽采率≥40%。（二）顶板管理矿压监测：在巷道两帮安装应力传感器（每50m一组），监测围岩变形量（日允许变形≤50mm），采用深基点位移计测量顶板下沉量。特殊地段处理：过断层：提前10m打探眼，断层落差≥2m时采用注浆加固（水泥-水玻璃双液浆，压力2-3MPa）破碎带：缩短循环进尺至0.8m，采用U型钢支架（29U，间距600mm）+注浆锚杆联合支护老空区：保持30m超前探测，采用远距离爆破揭开（一次起爆药量≤20kg）（三）机电安全设备防爆管理：所有电气设备必须取得MA标志，电缆接头采用防爆接线盒，密封圈完好无损伤，间隙≤0.2mm。漏电保护：设置三级漏电保护系统，总馈电开关动作电流≤200mA（0.2s），支线开关≤30mA（0.1s）。掘进机操作：司机必须经过专业培训，熟悉紧急停机按钮位置（机身3处，遥控器1处）切割前确认切割范围内无人，发出声光信号（持续30s）遇到硬岩（f≥8）时，采用"浅截深、高转速"方式，严禁强行切割（四）防尘措施综合降尘：掘进机内喷雾（水压≥3MPa，雾粒直径≤50μm）外喷雾（水压≥1.5MPa，覆盖截割头120°范围）转载点设置喷雾（3道，间距1.5m）风流净化水幕（距工作面50m、100m各一道，雾化长度≥巷道宽度90%）个体防护：作业人员佩戴自吸过滤式防尘口罩（KN100级别），每2小时更换一次滤芯，粉尘浓度控制在2mg/m³以下。六、质量控制（一）工程质量标准巷道断面：宽度偏差：0-+150mm（中线至任一帮距离）高度偏差：0-+100mm（腰线至顶底板距离）断面平整度：≤50mm/2m（用2m靠尺检查）锚杆支护：锚杆角度：与岩面夹角≥75°（偏差≤5°）外露长度：10-50mm（螺母外）拉拔力：顶板锚杆≥120kN，帮部≥80kN（每300根抽样1组，每组3根）喷射混凝土：厚度：平均≥设计值，最小处≥80%设计值强度：28天抗压强度≥25MPa（每50m³留置1组试块）表面平整度：≤50mm/2m（二）过程控制措施测量控制：采用全站仪按导线点控制（每50m设一个永久测点），腰线采用水准仪标定，允许闭合差：高程≤±50mm/km，平面≤±150mm/km。工序检验：实行"三检制"（自检、互检、交接检），重点检查：截割断面（每班2次，采用激光投线仪检查）锚杆安装质量（每循环检查10%，不少于3根）混凝土配比（水泥:砂:石=1:2:2.5，水灰比0.45）质量记录：建立《掘进循环质量验收表》，详细记录：截割时间、进尺、断面尺寸支护材料规格、数量、安装参数检测数据、整改情况、验收结论七、应急预案（一）瓦斯突出应急处置预警指标：出现喷孔、顶钻、瓦斯忽高忽低（波动≥0.3%/min）等征兆时，立即启动预案。处置流程：现场人员立即佩戴自救器（压缩氧式，使用时间≥45min），沿避灾路线撤离至新鲜风流处班组长向调度室报告（说明地点、征兆、撤离人数）矿调度启动一级响应，切断灾区电源，设置警戒（半径100m）救护队佩戴呼吸器进入灾区探查，实施远距离爆破卸压避灾路线：掘进工作面→运输巷→井底车场→副井→地面（全程设置反光标识，每50m安装应急照明）（二）透水应急处置前兆识别：工作面出现挂红、挂汗、空气变冷、水叫声等现象，涌水量突然增大（≥10m³/h）。处置措施：立即停止作业，关闭巷道防水闸门（Φ800mm，承压≥1.6MPa）启动备用排水系统（增设2台BQW150-100/2-90型水泵，总排水能力200m³/h）采用物探手段（瞬变电磁法）探明水源与导水通道实施注浆堵水（采用水泥-水玻璃浆液，配比1:0.8，注浆压力3-5MPa）（三）机电故障应急处理掘进机卡链处置：立即切断电源，检查卡链位置（常见于机尾或溜槽弯曲段）拆除附近刮板，清理异物，调整链条张紧度（下垂量15-20mm）点动反转（每次≤5s），严禁强行启动（防止电机过载烧毁）液压系统故障：压力异常：检查溢流阀、液压泵，油液污染度控制在NAS8级以下油温过高（≥60℃）：停机冷却，检查冷却器（水量≥20m³/h），更换液压油（黏度指数≥140）八、设备维护与保养（一）日常维护掘进机：每班检查：截齿磨损量（≤5mm）、履带张紧度（下垂量20-30mm）、液压油位（油箱1/2-2/3）每日检查：减速器油位（游标卡尺测量）、冷却系统（进出水温差≤8℃）、制动系统（制动距离≤3m）每周检查：截割臂摆动间隙（≤2mm）、铲板连接螺栓扭矩（350N·m）支护设备：锚杆钻机：每日清理钻杆内煤岩粉，检查液压管路有无渗漏（压力降≤0.5MPa/h）喷射机：每次使用后清洗料斗与输料管，检查喷头磨损量（≤10mm）（二）定期检修月度检修（停机24小时）：更换截割头轴承（温升≤40℃）、刮板机链条（伸长量≤2%）检测液压系统（压力测试：主泵25MPa，油缸18MPa）校准瓦斯传感器、激光指向仪季度大修（停机72小时）：解体检查掘进机减速器（齿轮啮合间隙≤0.3mm）更换乳化液泵站柱塞（磨损量≤0.2mm）全面校验安全保护装置（动作值误差≤±5%）九、施工进度计划（一）里程碑节点准备阶段（第1-15天）：设备下井与安装（5天）通风排水系统构建（5天）人员培训与技术交底（5天）主体施工（第16-195天）：1-30天：完成400m掘进（平均日进尺13.3m）31-90天：累计完成1000m（通过第一个断层带）91-150天：累计完成1600m（进入稳定煤层段）151-195天：完成剩余800m（含3个联络巷施工）收尾阶段（第196-210天）：设备回撤与检修（7天）工程质量验收（8天）资料归档与总结（5天）（二）进度保障措施资源保障：备用设备：储备1套截割头、2套刮板链、50根截齿材料库存：锚杆、锚索、金属网等支护材料满足15天用量人员储备：关键岗位配备1:1备用人员，定期开展轮岗培训技术保障：采用智能化掘进系统（远程监控+自动截割），提高纯作业时间利用率（≥65%）优化爆破参数（周边眼间距400mm，装药量0.3kg/孔），减少超挖量（≤150mm）应急赶工：当进度滞后≥5%时，启动：增加作业班次（改为"四六制"）调配备用掘进机（从相邻工作面调入）优化支护工艺（采用快速安装锚杆机，减少支护时间30%）十、环保与节能措施（一）粉尘控制高效除尘系统：在掘进机配备湿式除尘风机（风量300m³/min，除尘效率≥95%），配合布袋除尘器（过滤精度1μm），使总粉尘浓度控制在2mg/m³以下。废水处理：设置三级沉淀池（总容积50m³），采用混凝沉淀（PAC投加量50mg/L）+过滤工艺，处理后水质达到《煤矿井下消防洒水水质标准》（MT/T1096-2008），回用率≥80%。（二）节能措施设备能效优化：选用变频调速刮板输送机（节电率20-30%）局部通风机采用双速电机（低负