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1、煤礦開采技術(shù)專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告??飘厴I(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告學(xué)生王旭剛學(xué)習(xí)中心山西潞安奧鵬學(xué)習(xí)中心專業(yè)煤礦開采技術(shù)層次高起專提交日期 2014 年 2 月 24 日煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展摘要:眾所周知,巷道掘進(jìn)是煤礦開采的重要環(huán)節(jié)。在這里我們探討一下巷道掘進(jìn)的有關(guān)技術(shù),旨在增進(jìn)對掘進(jìn)技術(shù)的認(rèn)識(shí),加強(qiáng)我們的采礦專業(yè)的專業(yè)素養(yǎng)。關(guān)鍵詞:掘進(jìn)技術(shù)礦山巷道掘進(jìn)發(fā)展在我國的自然資源中,基本特點(diǎn)是富煤、貧油、少氣,這就決定了煤炭在一次能源中的地位。 我國煤炭資源總量為 5.6 萬億噸,其中已探明儲(chǔ)量 1 萬億噸,占世界總儲(chǔ)量的 11.60%。我國煤層賦存條件復(fù)雜,呈現(xiàn)多樣性,煤層厚度從零點(diǎn)幾米到幾十米之間變化,為了開
2、采煤炭,需要開掘大量的煤巖巷道。掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié),采掘技術(shù)及其裝備水平直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。高效機(jī)械化掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)是保證礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件,也是巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。1.巷道掘進(jìn)技術(shù)20 世紀(jì) 80 年代以來,我國對礦井設(shè)計(jì)進(jìn)行了改革,取消了巖石集中巷布置方式,將開拓巷道和采準(zhǔn)巷道布置在煤層中,增加了煤巷在井巷工程中的比例。目前,煤礦掘進(jìn)巷道中大量的是煤巷,約占總掘進(jìn)巷道工程量的 70%左右。我國煤巷高效掘進(jìn)方式主要有3 種:第 1 種是懸臂式掘進(jìn)機(jī)與單體錨桿鉆機(jī)配套作業(yè)線,也稱為煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn),在我國國有重點(diǎn)煤礦得到了廣泛應(yīng)用,主要掘進(jìn)機(jī)械為懸臂式
3、掘進(jìn)機(jī),它適應(yīng)范圍廣;第2 種是連續(xù)采煤機(jī)與錨桿鉆車配套作業(yè)線,在我國神東、萬利等礦區(qū)及鄂爾多斯地區(qū)進(jìn)行了推廣應(yīng)用,主要掘進(jìn)機(jī)械為連續(xù)采煤機(jī),它需要多巷掘進(jìn),交叉換位施工;第 3 種是掘錨機(jī)組掘錨一體化掘進(jìn),僅在一些礦區(qū)進(jìn)行了使用,目前處于試驗(yàn)階段。1.1 煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)由懸臂式掘進(jìn)機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮帶式輸送機(jī)(或刮板輸送機(jī) )、單體錨桿鉆機(jī)、通風(fēng)除塵設(shè)備及供電系統(tǒng)等設(shè)備組成。懸臂式掘進(jìn)機(jī)是煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)的關(guān)鍵設(shè)備,掘進(jìn)機(jī)的性能對于提高掘進(jìn)工效和掘進(jìn)進(jìn)尺具有重要作用。我國煤巷懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研制和應(yīng)用始于20 世紀(jì) 60 年代,以3050kW 的小功率掘進(jìn)機(jī)為主, 研究
4、開發(fā)和生產(chǎn)使用都處于試驗(yàn)階段。80年代初期,為適應(yīng)煤礦機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展的需要, 我國引進(jìn)了 AM50 型、S-100型掘進(jìn)機(jī)兩種為代表的機(jī)型, 對發(fā)展我國綜掘機(jī)械化起到了推動(dòng)作用。同時(shí),國內(nèi)加強(qiáng)對引進(jìn)機(jī)型的消化吸收工作,積極研制開發(fā)了適合我國地質(zhì)條件和生產(chǎn)工藝的綜合機(jī)械化掘進(jìn)裝備。經(jīng)過近 30 年的消化吸收和自主研發(fā),目前,我國已形成年產(chǎn)1000 余臺(tái)的掘進(jìn)機(jī)加工制造能力,研制生產(chǎn)了20 多種型號(hào)的掘進(jìn)機(jī),初步形成系列化產(chǎn)品,基本能夠滿足國內(nèi)市場的需求。AM50 型、 S-100型掘進(jìn)機(jī)均為國外20 世紀(jì) 70 年代的產(chǎn)品,設(shè)備功率小、機(jī)重輕、破巖能力低及可靠性差,僅適合在條件較好的煤巷中使用。
5、近年來,我國相繼開發(fā)了以EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)為代表的替代機(jī)型,在整體技術(shù)性能方面達(dá)到了國際先進(jìn)水平,正在推廣應(yīng)用。EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)于 2002 年通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織的鑒定,2003 年獲中國煤炭工業(yè)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng),2004 年獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),目前已應(yīng)用 500 多臺(tái)。我國研制的新一代煤巷掘進(jìn)機(jī)具有以下技術(shù)特點(diǎn):整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理;機(jī)身矮、重心低、工作穩(wěn)定性好;生產(chǎn)能力大、破巖能力強(qiáng)、適應(yīng)性好;采用液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡單,工作穩(wěn)定,可靠性高,減少了維護(hù)量 ;采用無支重輪履帶行走機(jī)構(gòu)和履帶導(dǎo)向輪黃油缸張緊裝置,提高了履帶行走機(jī)構(gòu)的可靠性;液壓系統(tǒng)簡單可
6、靠,增設(shè)了自動(dòng)加油裝置,提高了液壓系統(tǒng)的可靠性 ;電氣系統(tǒng)采用了PLC控制,具有工礦檢測和故障診斷功能。近幾年,國產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)在煤巷掘進(jìn)中取得了較好的成績,實(shí)際年進(jìn)尺可達(dá) 60008000m,基本滿足了煤巷高效掘進(jìn)的需要。 2004 年潞安礦業(yè)集團(tuán)常村煤礦綜掘一隊(duì)采用 EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī),在大斷面煤巷掘進(jìn)中創(chuàng)月進(jìn) 680m 的好成績。 2005 年金峰集團(tuán)寸草塔煤礦使用 EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)最高日進(jìn)尺為72m,月進(jìn)尺 905m。2005 年鄂爾多斯宏景塔礦使用 EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)日進(jìn)尺達(dá)到了40m。懸臂式掘進(jìn)機(jī)在我國重點(diǎn)煤礦已普遍使用,發(fā)揮了重要作用。但由于是單巷掘進(jìn),且采用
7、單體錨桿進(jìn)行錨桿支護(hù),掘進(jìn)和支護(hù)不能平行作業(yè),影響了掘進(jìn)速度的進(jìn)一步提高。1.2 大斷面煤巷連續(xù)采煤機(jī)高效掘進(jìn)連續(xù)采煤機(jī)是一種具有較大截割寬度的集落煤、裝運(yùn)及行走為一體的綜合機(jī)械化掘采設(shè)備,在國外廣泛應(yīng)用于矩形斷面的雙巷或多巷快速掘進(jìn),以及短壁開采,已成為現(xiàn)代高產(chǎn)高效礦井的重要設(shè)備。我國引進(jìn)連續(xù)采煤機(jī)始于1979 年,迄今為止大體經(jīng)歷了單機(jī)和成套設(shè)備引進(jìn)兩個(gè)階段。目前我國神東公司、晉城煤業(yè)、萬利公司、晉神公司、魯能集團(tuán)、伊東公司及伊泰公司等礦區(qū)使用連續(xù)采煤機(jī)近60 余臺(tái),用于大斷面煤巷的掘進(jìn)和短壁開采。連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工作面設(shè)備配置按工作面運(yùn)輸方式一般分為兩種:一種是間斷式運(yùn)輸方式,工作面配置為
8、連續(xù)采煤機(jī)、運(yùn)煤車或梭車、給料破碎機(jī)、錨桿鉆車、鏟車及膠帶輸送機(jī);另一種是連續(xù)運(yùn)輸方式,工作面配置為連續(xù)采煤機(jī)、錨桿鉆車、連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)、鏟車及膠帶輸送機(jī)。連續(xù)采煤機(jī)在大斷面煤巷掘進(jìn)時(shí),連續(xù)采煤機(jī)與錨桿鉆車采用交叉換位作業(yè)方式,如圖1 所示,連續(xù)采煤機(jī)在運(yùn)輸巷道掘進(jìn)的同時(shí),錨桿鉆車正在回風(fēng)巷道進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè),當(dāng)連續(xù)采煤機(jī)完成一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)時(shí),與錨桿鉆車交換位置。為滿足機(jī)器調(diào)動(dòng)和運(yùn)輸?shù)囊螅瑑蓷l巷道之間每隔50m 掘一條聯(lián)絡(luò)巷。2.巷道掘進(jìn)影響因素巷道掘進(jìn)是一個(gè)系統(tǒng)工程,影響因素較多,該系統(tǒng)中包含人(施工者和管理者 )、技術(shù)裝備、生產(chǎn)技術(shù)以及管理、安全、技術(shù)革新的影響等諸多因素所構(gòu)成的綜合復(fù)雜體系
9、?,F(xiàn)將其歸納以下三個(gè)主要方面:(1)人的因素 (施工人員的基本素質(zhì)和管理組織形式);(2)施工機(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)因素 ;(3)施工工作地點(diǎn)安全因素 (即環(huán)境因素 )。三者之間如 “木桶理論”一樣,任何一個(gè)環(huán)節(jié)的欠缺都會(huì)影響到整個(gè)掘進(jìn)施工的進(jìn)度。下面就制約巷道快速掘進(jìn)諸因素探討分析:1.人的因素1.1 施工人員的素質(zhì)培養(yǎng)一項(xiàng)工程如果沒有人的參與,其永遠(yuǎn)不可能實(shí)現(xiàn)。無論是全自動(dòng)機(jī)械化作業(yè)還是全人工原始施工,施工人員是關(guān)鍵因素,在施工過程中起積極能動(dòng)作用,超過其他任何因素,其具體包括以下兩點(diǎn):1.2 勞動(dòng)者的素質(zhì)勞動(dòng)者的素質(zhì)主要包括受教育程度、技術(shù)熟練程度、勞動(dòng)者的生產(chǎn)積極性、安全教育等幾個(gè)方面。影
10、響地下礦山井巷掘進(jìn)的因素很多,比如操作人員沒有按照規(guī)程作業(yè),操作人員文化水平比較低,對生產(chǎn)工藝不熟悉,對生產(chǎn)設(shè)備的性能了解不夠,操作不熟練等等。因此,在施工前和勞動(dòng)過程中,加大對工人的技能培訓(xùn)尤為重要,勞動(dòng)者的勞動(dòng)技能獲得改善,可極大提高工作效率。在新工藝施工前,要對職工進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),使工人盡快掌握每一道工序及要求,這樣才能保證此施工工藝順利進(jìn)行。在掘進(jìn)施工中,在人員配備上做到工種齊全、分工明確、密切配合,各工程銜接緊密,有效地利用工時(shí),提高工效、提高工人素質(zhì),培養(yǎng)出盡可能多的多面手,只有這樣才能使其掘進(jìn)效率保持較高的水平。1.3 管理者的能力管理者,特別是基層直接管理者的技術(shù)水平、組織能力、
11、管理能力、培訓(xùn)能力等方面在施工組織中尤為重要。施工過程中,作業(yè)規(guī)程編制及技術(shù)交底質(zhì)量差,對生產(chǎn)的指導(dǎo)性不強(qiáng);安全規(guī)程不完善,現(xiàn)場管理不到位或制定的管理制度未認(rèn)真貫徹;技術(shù)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)低,巷道掘進(jìn)設(shè)計(jì)不合理,生產(chǎn)工藝不完善,支護(hù)設(shè)計(jì)不合理等都會(huì)給生產(chǎn)造成隱患,從而影響施工的順利進(jìn)行。1.4 管理組織形式基本管理制度健全和堅(jiān)持以崗位責(zé)任制為中心的各項(xiàng)管理制度,是施工技術(shù)措施、施工設(shè)備和施工組織得以順利實(shí)施的保證,是加快施工速度、降低生產(chǎn)成本、保證施工質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)。合理的施工方法對于巷道掘進(jìn),采取一次性開挖成型或多次開挖成型方式,根據(jù)圍巖情況進(jìn)行超前支護(hù)或初期支護(hù),必要地段加強(qiáng)支護(hù),以保證安全。
12、在支護(hù)過程中,改善施工藝,如采用濕噴工藝、發(fā)揮圍巖自承能力的錨桿支護(hù)等,既減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度,又改善施工環(huán)境??茖W(xué)的施工組織 科學(xué)地施工組織要求作到以下幾點(diǎn): 確定每個(gè)工序作業(yè)時(shí)間和循環(huán)時(shí)間,盡量壓縮關(guān)鍵線路上關(guān)鍵工序外時(shí)間 ; 多工序平行作業(yè) ; 編制合理高效的循環(huán)圖表,優(yōu)化勞動(dòng)組織; 合理選擇施工作業(yè)方式和循環(huán)方式; 確定循環(huán)合理的循環(huán)進(jìn)尺。2.施工機(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)因素2.1 機(jī)械設(shè)備鉆眼、爆破與裝運(yùn)是巷道施工中主要工序,而鉆眼與裝運(yùn)設(shè)備的合理選擇及使用將直接決定巷道掘進(jìn)速度。(1)鉆眼當(dāng)前巷道掘進(jìn)普遍使用的仍是氣腿鑿巖機(jī)(如 7655 型、YT-28型、YTP26型等 ),由于氣腿鑿巖機(jī)
13、輸出功率小,鉆速低,所鉆炮孔深度淺,要想提高工作面鉆孔速度,就得多機(jī)作業(yè),但掘進(jìn)工效仍無法提高。我國部分工程項(xiàng)目已采用單臂、雙臂或三臂鑿巖臺(tái)車進(jìn)行施工,但就我國鑿巖設(shè)備使用及更新程度來說,大部分仍停留在第一、第二代水平,即氣腿鑿巖機(jī)或半液壓鑿巖臺(tái)車水平。而國外在大斷面巷道中已基本采用盾構(gòu)機(jī)或 TBM 掘進(jìn)機(jī),小斷面內(nèi)均采用鑿巖臺(tái)車,使得鉆孔時(shí)由換釬、定位、開 換行 孔鉆孔、返釬均全部自動(dòng)化控制。另外, 60 年代美國第一臺(tái)直徑 3.1m 的全斷面掘進(jìn)機(jī)試驗(yàn)成功 (頁巖中月進(jìn)尺達(dá)到2087.6m),給巷道掘進(jìn)帶來新的革命。又經(jīng)近五十年來不斷研究,從技術(shù)角度出發(fā),它已能在任何巖石中鉆進(jìn)。由于全斷面
14、掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)速度快,成本低,工效高,巷道掘進(jìn)質(zhì)量好,又安全可靠,所以其勢必將取代其他鑿巖設(shè)備。(2)裝運(yùn)裝巖工序在平巷掘進(jìn)中占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的3050%,當(dāng)前國內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。從五十年代到現(xiàn)在,我國工程施工中裝運(yùn)機(jī)械共進(jìn)行了四個(gè)階段的更新,在裝巖上總的趨勢是從效率低的裝載設(shè)備為主的間斷出碴設(shè)備配套,向高效率連續(xù)出碴設(shè)備配套發(fā)展,即采用連續(xù)作業(yè)的蟹爪式或立爪式裝載機(jī)與皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)和礦車配套,或采用的無軌鏟運(yùn)機(jī)出碴或與大噸位自卸汽車配套出碴,其可把掘進(jìn)工效提高12 倍,采準(zhǔn)時(shí)間縮短7580%。2.2 生產(chǎn)技術(shù)根據(jù)我國井巷掘進(jìn)當(dāng)前施工水平,廣泛采用的仍是鉆爆法施工,而支護(hù)方式基本為錨噴支護(hù)。該方法
15、在施工速度、安全質(zhì)量、勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)成本方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的架棚支護(hù)和砌碹支護(hù)方式。但施工中仍存在一些問題,如由于巷道成形欠佳造成網(wǎng)、噴質(zhì)量差,錨桿安裝質(zhì)量不好等,對于圍巖較差地段不但會(huì)存在安全隱患,而且還會(huì)制約井巷掘進(jìn)進(jìn)度。(1)改進(jìn)光爆技術(shù),加強(qiáng)巷道成形當(dāng)前巷道爆破均采用光面爆破,而大多為淺孔爆破,為提高進(jìn)尺,可從加大孔深和孔徑入手,并且經(jīng)多年實(shí)踐,中深孔(5m)爆破也是可行的。同時(shí),為加強(qiáng)巷道成型,由于加大孔徑而減少的擴(kuò)炮孔數(shù)量可轉(zhuǎn)移至周邊,即增加周邊眼數(shù)量,保證光爆效果。而且,增加孔深和炮眼數(shù)可以提高臺(tái)車的純鉆眼時(shí)間,充分發(fā)揮高效設(shè)備的利用率。(2)合理選擇錨桿,提高安裝質(zhì)量錨桿是否發(fā)揮作
16、用,最關(guān)鍵是選型是否正確及安裝規(guī)范與否。不同圍巖需選用合理的錨桿,如砂漿錨桿、樹脂錨桿、中空注漿錨桿及預(yù)應(yīng)力錨索、對穿頂應(yīng)力錨索等。錨桿安裝角度、錨墊板是否貼緊巖面及注漿是否飽滿,都將直接影響錨固質(zhì)量。(3)選用合格材料,保證網(wǎng)噴質(zhì)量金屬網(wǎng)主要增加噴砼的抗彎強(qiáng)度和韌性,但其安裝時(shí)必須緊貼巖面。選用合格的噴漿料生產(chǎn)砼,并選擇濕噴工藝,不但可提高噴漿效果,減少回彈率,還可改善工作環(huán)境。3.施工地點(diǎn)安全 (環(huán)境因素 )(1)自然因素地下突水、瓦斯、高地溫及高壓力圍巖變形等自然災(zāi)害將直接危害巷道施工安全,其在施工中可借助相關(guān)設(shè)備(如地質(zhì)雷達(dá)、 紅外線設(shè)備等 )進(jìn)行監(jiān)測,采取必要措施達(dá)到安全條件,但其勢必影響施工進(jìn)度。(2)人為因素平巷掘進(jìn),基本為獨(dú)頭施工,掌子面空間狹小,人員、機(jī)械較多,空氣質(zhì)量差,特別是鉆眼和出碴時(shí)。對此必須加強(qiáng)通風(fēng),保證空氣質(zhì)量及能見度,減少安全隱患。人在施工中的隨意性,是最不安全因素。在保證個(gè)人施工能力及操作規(guī)范性同時(shí),安排合理工作時(shí)間、保持施工人員的良好施工狀態(tài),也是安全施工必備條件。我國平巷掘進(jìn)發(fā)展方向鑿巖爆破方面,在中小型礦山進(jìn)一步推廣半液壓鑿巖臺(tái)車,在先進(jìn)
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