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“第三十七屆科技論文交流會”三等獎論文11

青青草AV在线 www.sinomag.net 綜掘巖巷高效優質施工探討  

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摘 要: 通過在大興礦N2-1203底板瓦斯道掘進工作面使用EBZ-260型綜掘機、雙160KW電機1米變頻阻燃皮帶和梭式礦車擴容等技術改造下,面對著防突打鉆、層位探孔、煤矸分運、運輸系統長、設備檢修工程量大以及幫頂破碎等制約因素;經過合理組織,精細檢修設備,實現高效優質綜掘巖巷月進尺313米,刷新了集團公司巖石巷道單月最高記錄。切實解決了大興礦“一面兩巖巷”制約生產接續的重大難題,為綜掘巖巷優質施工總結出一套高效的管理方法。  

關鍵詞:綜掘 高效 優質  

1 問題的提出  

面對日益緊張的采掘接續現狀,為了更好的保障采掘生產接續,針對大興礦特殊的地質條件、防突打鉆、層位探孔、煤矸分運以及幫頂支護破碎補強以及“一面四巷”防突治理模式等制約因素,工程量的增加和不可預見性給正常的采掘接續帶來了一定的困難,因此切實的解決可能會影響施工進度的不利因素,做到科技創新、集思廣益,總結完善綜掘巖巷高效優質施工方法,從而保障采掘接續的有序進行。  

2 工作面概況  

大興礦N2-1203底板瓦斯道全長1691m。本工作面為12煤層首采工作面,四周均未采動。該巷道用途是為N2-1203工作面采取穿層消突采區打鉆。位于大興礦-600水平、井下標高-690-630m。工作面地表北部為興隆屯村,已動遷;南部為大孤榆樹村;東西部為農田地。工作面地表為采煤沉陷區,該積水區在回采9煤層時已進行了安全論證。工作面地表中部有4條高壓線和2條礦區公路、1條礦區鐵路、1條瓦斯管路通過。工作面東側為F15-1fN2-3號斷層;工作面西側為F44號斷層;南側為主副井工業廣場保護煤柱;北側為F15號邊界斷層,與大隆井田相鄰。工作面上鄰10-2煤層,不可采,一般煤厚為0.43m,與12煤層間距在57.6971.76m之間,12煤層上部小范圍內發育有12-1煤層,煤厚1.09m12煤層間距為5.34m,僅614號地質鉆孔實見;本工作面從拉門掘進時,巷道位于14-1層煤中,隨著巷道向前掘進,將巷道頂板控制在距14-1煤層底板7-10m范圍。巖層硬度(?)45  

本工作面水文地質條件簡單,老頂粗砂巖為微弱承壓直接充水含水層,含孔隙水,裂隙水。本工作面不受水害威脅。  

要實現快速、高效施工,一定要根據現場實際情況,預想施工中可能造成制約生產的每個環節,采取切實有效的措施,保障員工身體健康和正規生產循環,攻堅克難,確保安全生產。  

3 采取相應的技術方案  

3.1 “一面一議”綜合進行巷道支護設計  

根據與本工作面位于同一采區,同一煤層,頂底板巖性相接近的N2集中皮帶道工作面施工情況,采用工程類比法進行該工作面錨桿支護設計,巷道采用錨桿+尾繩鋼帶+金屬網+錨索聯合支護。  

                                                                               

1 巷道綜合柱狀  

           

2 巷道支護斷面示意圖  

3.2 綜掘機選型  

該工作面巖性主要以細、中砂巖為主,相對堅硬,要實現快速掘進綜掘機的選型是施工的必要條件,EBZ260型綜掘機截割穩定性好,可充分利用自身重量作業能力強,運貨速度快,操作簡單易懂。雖然N2-1203底板瓦斯道4m寬、3m高就可以滿足消突打鉆空間施工要求,考慮到綜掘機與風筒的高度和綜掘機本身3.6m寬度,因此我礦針對該工作面進行一面一議的設計理念至關重要,巷道設計為寬度4.2m,高度3.2m,既滿足了大機型綜掘設備的使用空間,又很好的提高了工作效率。該綜掘機的使用可完成不退車分次截割實現一次成巷。  

       

3 綜掘機截割示意圖  

3.3 皮帶機選型  

N2-1203 瓦斯道坡上為07度。采用160Kw雙電機拖動,皮帶采用1000mm寬阻燃皮帶。皮帶開關采用KT400變頻開關,運行速度設置為30Hz。使用變頻開關節能效果十分明顯,延長皮帶布置距離:N2-1203底板瓦斯道掘進長度1691m,只布置一條皮帶就滿足了生產需要。根據綜掘機內部刮板輸送機運輸能力進皮帶進行選型,皮帶運行頻率為30Hz就能滿足運輸需求,每小時可節約電量120kw。降低皮帶設備損耗。使用變頻器后,啟動瞬間的沖擊力變小了,從而延長了設備的使用壽命。  

3.4 梭式礦車選型與改造  

N2-1203 底板瓦斯道掘進斷面積為13.5m2,碎漲系數取1.6,循環進尺2米,則平均每班出矸43.2 m32SD-14型的梭車搭接使用,組合容積為28m3,因此需要進行技術改造,在梭車內部增加抽匣進行車身內部二次分運矸石,安設一個油缸兩次伸縮達到開關抽匣,實現了連續出矸,集中排放,達到擴大容量的目的。該工作面由于巖石堅硬,截割時間大約在120分鐘左右,安設后可起到臨時儲存貨物。因此,掘進生產時不需要向上一部皮帶排矸就能進行掘進,生產不受運輸系統限制,可按照煤矸分運的要求進行定時排放。  

根據實際情況,梭車組合排空時間為11分鐘,梭車至上一部北翼集中皮帶矸石倉共3條皮帶,連接長度1320m,皮帶速度3.15m/s,拉空共需要18分鐘。由此可見:每個循環運輸相同數量的矸石,使用梭車時,只需要開2次皮帶36分鐘即可。如果不使用梭車需要1320米皮帶同時工作120分鐘。該設備有效減少皮帶運行時間。N2-1203底板瓦斯道在梭車使用和改造技術上,既提高工作效率,又保證了煤矸分運并節省了電力資源。最重要的是切實解決了煤矸分運的同時,保障了外部皮帶系統因故障或檢修影響工作面正常掘進的問題,梭車的安設與擴容改造,切實保障了矸石運輸、儲存,是保障綜掘高效施工的重要因素。  

3.5 局部通風機選型  

按瓦斯涌出量計算:Q1=125q瓦絕·k=125×0.4×2=100m3/min  

       

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按掘進工作面同時作業最多人員數量計算:本掘進工作面同時作業的最多人數為9人,Q2=4N=4×9=36m3/min  

按照二氧化碳涌出量計算: Q3=67×qbc×kbc=67×0.167×2=22.38m3/min  

按除塵風機風筒與壓入式風機風筒重疊段風速計算,根據集團公司“一通三防”管理制度要求,必須保證除塵風機風筒與壓入式風機風筒重疊段的風速滿足《煤礦安全規程》要求,并保證無瓦斯超限現象。本掘進工作面為巖巷進工作面,最低風速為0.15 m/minQ重疊段0.15×60·S斷面0.15×60×10.595m3/min  

       

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    綜合掘進工作面風量和重疊段風量,以及除塵風機實際處理風量,計算本掘進工作面需要風量:Q4 = Q重疊段+ Q除塵風機吸入=95+280=375m3/min  

N2-1203 底板瓦斯道工作面,掘進期間采用兩臺(一臺運轉、一臺備用)型號為FBDNO.6.0/2×30KW煤礦用隔爆對旋局部通風機壓入式通風。根據計算確定掘進工作面的需風量為375m3/minN2-1203底板瓦斯道掘進期間最大供風距離為1691m,百米漏風率按0.2%計算所以局部通風機吸入風量應該大于582m3/min,所以在掘進期間使用22×30kw,型號為FBDNO.6.0/2×30的對旋式局部通風機,一臺運轉、一臺備用。風機額定供風風量為360m3/min 560m3/min,風機雙級運轉,滿足N2-1203底板瓦斯道掘進期間供風要求。  

3.6 除塵風機選型及改造  

本掘進工作面主要粉塵來源在掘進和支護工藝中產生,混入到工作面風流中,為確保員工的身體健康,實踐中使用水除塵效果顯著,選取的除塵設備為KCS-550D型煤礦用濕式過濾旋流除塵器(簡稱除塵風機),主要由過濾除塵段、配套風機、旋流脫水段等三部分組成。除塵風機安設在距工作面不大于80m處,使用Φ800mm骨架風筒接引至綜掘機前部,骨架風筒吊掛在頂板上,跟隨掘進前移。直接由巷道內的水管接引高壓膠管,為除塵風機供水,水壓要求不小于1MPa,水量不小于18L/min,設置有調控閥門,除塵風機廢水直接排出。  

       

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為了保證除塵風機凈化效果和避免故障發生影響生產,改造為同時采取2臺配套使用,將1臺風機開啟,1臺備用;開啟的風機將排風口用Φ800mm骨架風筒與備用風筒連接,形成可以同時使用2臺除塵風機過濾網,增加了1次過濾,同時每班接班后都認真將2臺過濾網進行沖洗,從而除塵效果更為明顯。  

4 防突與層位管理  

N2-1203 底板瓦斯道工作面在北翼采區14-1煤層下部巖層中,煤巖形態總體為一單斜構造,產狀為193243°∠610°。根據地質鉆孔和9煤層已回采工作面實見資料看,本工作面斷層構造非常復雜。工作面東側發育有F15-1FN2-3號斷層,斷層產狀分別為:268°∠40°H=014米;112°∠45°H=07m,這2條斷層在工作面回順掘進期間對工作面的掘進有一定影響。工作面西側為F44號斷層,斷層產狀為62°∠47°H=024m,該斷層對工作面的布置有較大影響。工作面北側為F15號邊界斷層,斷層產狀米222°∠60°H=50m,預計對工作面掘進無影響。  

由于復雜的地質條件,采取每10m頂板施工一個垂直探孔,掌握準備14-1煤層準確位置,巷道距14-1煤層底板710m,切實做好層位管理。同時由于該工作面有斷層出現,避免因斷層影響誤穿煤層,垂直工作面迎面施工13個超前探孔,每個探孔不得小于15m,始終保持5m超前距,防止誤揭煤。  

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4 頂板探孔與超前探孔示意圖  

5 勞動組織  

作業方式:隊、班實行“四班三倒”、 “三、八”工作制,出勤率95%。每班按照生產要求進行精細設備檢修,同時利用電、鉗工檢修時間施工超前探孔,做到生產安排有條不紊,按照正規生產循環每天可完成1011m進尺,綜掘機最長截割時間為120分鐘,如果巖性發生變軟,截割時間縮短,節省的時間可實現單排1m小循環作業,20163月份共31天,共完成快速、優質綜掘巖巷月進尺313m,實現了大興礦1990年建礦以來綜掘巖巷單月最高成績,同時也刷新了集團公司綜掘巖巷單月最高記錄。  

6 經濟效益分析  

由于受地質條件變化和防突等不可預見性因素影響,綜掘巖巷平均生產進尺為120150米左右,通過技術創新及設備改造,近一年平均進尺為180240米;大興礦現有2個巖巷綜掘工作面,每月每個工作面可提高進尺50米左右,按照每米人工費4631元計算,一年取得的經濟效益為55.57萬元。取得良好經濟效益的同時更重要的是保證了采掘接續的有序進行。  

7 結論  

N2-1203 底板瓦斯道經過精密籌劃,從地質構造分析、防突打鉆、優化斷面與支護設計、綜掘機選型、皮帶變頻設備投入、梭車擴容改造、主備除塵風機改造配合使用等多方面創新。通過人員有序安排、機電設計精簡精修和全體技術人員共同努力,很好的完成了掘進施工任務,克服困難,實現全年月巖巷平均進尺216m,日最高進尺15m,月最高進尺313m的好成績!更重要的是掌握與總結出一套行之有效、安全可靠的施工方法,為綜掘巖巷高效、優質施工提供了寶貴的工作經驗。  

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作者簡介 李廣 (1981.3-) ,男,工程師,畢業于遼寧工程技術大學采礦工程專業,現在鐵煤集團大興煤礦生產科擔任副科長。聯系電話:15241005841

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