煤礦采掘生產(chǎn)新技術(shù)新裝備新工藝及新材料應(yīng)用課件

煤礦采掘生產(chǎn)新技術(shù)、新裝備、新工藝及新材料應(yīng)用目錄CONTENTS煤礦采掘生產(chǎn)新技術(shù)應(yīng)用煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備煤礦采掘生產(chǎn)新工藝煤礦采掘生產(chǎn)新材料應(yīng)用01.02.03.04.煤礦采掘生產(chǎn)新技術(shù)應(yīng)用PART01大采長、大儲量綜采工作面技術(shù)深部軟巖巷道控制技術(shù)急傾斜煤層長壁綜采技術(shù)偽傾斜柔性掩護支架采煤法水平分段放頂煤采煤法采面長度超過300m的壁式采煤工作面、一面三巷→一面兩巷錨、網(wǎng)、索、噴、架、注錨架聯(lián)合加固技術(shù)底板卸壓支護技術(shù)大采長、大儲量綜采工作面技術(shù)主要研究綜采工作面采場圍巖控制、工作面頂板巖層的變形和破壞規(guī)律特征。圍巖控制技術(shù)工作面內(nèi)、上下兩巷超前段圍巖控制難度提升,兩巷和中間巷的支護及中間巷回采過巷等難點神東礦區(qū)建成全國第一個2億t商品煤生產(chǎn)基地有多個煤礦工作面長度達400m以上發(fā)展現(xiàn)狀中間巷最佳布置位置為工作面中心偏左或偏右60m范圍內(nèi)超前應(yīng)力和側(cè)向應(yīng)力分布年度工作概述大采長、大儲量綜采工作面技術(shù)某礦2803工作面采用“一面三巷”大采長布置方式。工作面對應(yīng)地面標高為+34.92m,工作面標高為-585~-708m。工作面走向長1306~1315m,傾斜長368m,總面積為46.9萬m2。工作面煤層賦存穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡單,屬半亮型;煤層厚度最小為1.2m,最大為3.07m,平均厚2.75m;工作面可采儲量為157.4萬t。某礦采用“一面三巷”大采長工作面大采長、大儲量綜采工作面技術(shù)2803工作面巷道布置圖采用綜合機械化采煤工藝,一次采全高、長壁后退式采煤方法,全部垮落法管理頂板;循環(huán)進度800mm,平均每天生產(chǎn)5刀,日推進進尺4m,月平均產(chǎn)量為12.3萬t;工作面布置有2803上平巷、2803下平巷及2803中間巷,采用“兩進一回”的Y形通風(fēng)方式,即2803下平巷擔負出煤及進風(fēng)任務(wù),2803中間巷擔負輔助進風(fēng)任務(wù),2803上平巷擔負輔助運輸及回風(fēng)任務(wù)。工作面選用MG500/1170-AWD型采煤機、ZY5000-16/35型液壓支架、SGZ800/2×700型刮板輸送機,兩巷超前選用ZQL2×3200/16/32型超前支護支架。某礦采用“一面三巷”大采長工作面大采長、大儲量綜采工作面技術(shù)2803工作面柱狀圖2803中間巷設(shè)計斷面為梯形斷面,巷道凈斷面:寬×高=4600mm×2400mm。錨桿支護方案:巷道頂板采用“錨桿+金屬網(wǎng)+M鋼帶+錨索梁”支護,兩幫采用“錨桿+金屬網(wǎng)+M鋼帶”支護,頂板和幫部均采用?22mm×2200mm高強錨桿,頂板錨桿間排距為800mm×800mm,幫部錨桿間排距為700mm×800mm。錨索加強支護方案:在錨桿支護的基礎(chǔ)上,頂板上補打3根錨索,所用規(guī)格為?21.6mm×6300mm鋼絞線錨索,間排距為1500mm×1600mm;兩幫補打2根錨索,所用規(guī)格為?21.6mm×6300mm鋼絞線錨索,間排距為1000mm×1600mm。某礦采用“一面三巷”大采長工作面大采長、大儲量綜采工作面技術(shù)2803中間巷支護圖大采長、大儲量綜采工作面技術(shù)深部軟巖巷道控制技術(shù)急傾斜煤層長壁綜采技術(shù)偽傾斜柔性掩護支架采煤法水平分段放頂煤采煤法采面長度超過300m的壁式采煤工作面一面三巷→一面兩巷錨、網(wǎng)、索、噴、架、注錨架聯(lián)合加固技術(shù)底板卸壓支護技術(shù)急傾斜煤層長壁綜采技術(shù)(1)采區(qū)巷道布置(2)掩護支架的結(jié)構(gòu)(3)回采工作①準備回采②正常回采③收尾工作偽傾斜柔性掩護支架采煤法1—采區(qū)運輸石門;2—采區(qū)回風(fēng)石門;3—采區(qū)溜煤眼;4—采區(qū)運料眼;5—采區(qū)行人眼;6—區(qū)段運輸平巷;7—區(qū)段回風(fēng)平巷;8—采煤工作面;9—溜煤眼;10—開切眼。偽傾斜柔性掩護支架采煤法巷道布置急傾斜煤層長壁綜采技術(shù)與水平分層及倒臺階采煤法相比,具有產(chǎn)量高、效率高、工序簡單、操作方便、生產(chǎn)安全、掘進率低等優(yōu)點;采煤工作面可三班出煤,不需要專門的準備班。優(yōu)點掩護支架的寬度不能自動調(diào)節(jié),難以適應(yīng)煤層厚度的變化缺點當煤層厚度為1.5~6.0m,傾角大于5°,在一個條帶內(nèi)煤層比較穩(wěn)定的條件下,應(yīng)優(yōu)先選用偽傾斜柔性掩護支架采煤法,其工作面?zhèn)蝺A斜角度一般不小于25°,工作面長度一般為30~60m,年進度可達480~660m。急傾斜煤層長壁綜采技術(shù)在急傾斜特厚煤層中,水平分段放頂煤采煤法類似于水平分層采煤法,其差別是按一定高度劃分為分段,在分段底部采用水平分層采煤法的落煤方法(機采或炮采),分段上部的煤炭由采場后方放出運走。各段依次自上而下采用放頂煤采煤工藝進行回采。水平分段放頂煤采煤法急傾斜煤層長壁綜采技術(shù)大采長、大儲量綜采工作面技術(shù)深部軟巖巷道控制技術(shù)急傾斜煤層長壁綜采技術(shù)偽傾斜柔性掩護支架采煤法水平分段放頂煤采煤法采面長度超過300m的壁式采煤工作面、一面三巷→一面兩巷錨、網(wǎng)、索、噴、架、注錨架聯(lián)合加固技術(shù)底板卸壓支護技術(shù)深部軟巖巷道控制技術(shù)錨架聯(lián)合加固技術(shù)在錨桿支護的基礎(chǔ)上在巷道圍巖周邊再架設(shè)鋼棚支護注漿加固技術(shù)利用漿液把圍巖的各種弱面充實,并把弱面充填體和四周巖體重新膠結(jié)起來底板卸壓支護技術(shù)控制圍巖應(yīng)力場分布狀態(tài),避免在巷道圍巖內(nèi)出現(xiàn)過高的應(yīng)力集中和拉應(yīng)力區(qū)底角錨桿控制巷道底鼓技術(shù)從巷道底板基角部位呈某一角度(一般為45°)打入具有一定抗彎剛度的桿體來控制底鼓的支護結(jié)構(gòu)02010304采取“錨、網(wǎng)、索、噴、架、注”聯(lián)合支護的方式,以維持大埋深巷道軟圍巖的穩(wěn)定深部軟巖巷道控制技術(shù)煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備PART02重型化信息化智能化采煤機液壓支架重型化多樣化智能化刮板輸送機大型化自動化形成了開采范圍0.8~9.0m、適應(yīng)傾角0°~60°、總裝機功率最大達3450kW的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的采煤機產(chǎn)品和理論基礎(chǔ)。液壓支架是以高壓液體為動力,由若干液壓元件與金屬構(gòu)件按一定連接方式組成的一種采煤工作面支護設(shè)備。隨著大采高、長走向、超長工作面的不斷增多,對刮板輸送機的要求也在不斷提高,要求其逐漸向年過煤量超過千萬噸的大型化和變頻調(diào)速控制的自動化方向發(fā)展。煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘備煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備礦用TBM(全斷面硬巖掘進機)煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備敞開式全斷面硬巖掘進機1—頂部支承;2—頂部側(cè)支承;3—主機架;4—推進油缸;5—主支撐架;6—主機架后部;7—通風(fēng)管;8—帶式輸送機;9—后支承帶靴;10—主支承靴;11—刀盤主驅(qū)動;12—左右側(cè)支承;13—垂直前支承;14—刀盤;15—錨桿鉆機;16—探測孔鉆機。敞開式全斷面硬巖掘進機結(jié)構(gòu)上沒有用于掩護的護盾,適用于圍巖地質(zhì)條件較好的巷道,可隨掘進及時進行掛網(wǎng)、打設(shè)錨桿和噴射混凝土。煤礦掘生產(chǎn)新技術(shù)應(yīng)用煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備護盾式全斷面硬巖掘進機1—刀盤;2—石渣漏斗;3—刀盤驅(qū)動裝置;4—支撐裝置;5—盾尾密封;6—鑿巖機;7—砌塊安裝器;8—砌塊輸送車;9—盾尾面;10—輔助推進油缸;11—后盾;12—主推進油缸;13—前盾;14—支撐油缸;15—帶式輸送機護盾式全斷面硬巖掘進機布置有防護的護盾,可以防止由不良地質(zhì)條件造成的施工地質(zhì)災(zāi)害所帶來的影響,抗風(fēng)險能力較強,適用于圍巖地質(zhì)條件較差的巷道。煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備懸臂式掘進機橫軸式縱軸式定義懸臂式掘進機是一種利用裝在可俯仰、回轉(zhuǎn)的懸臂上的切削裝置切削巖石并形成所設(shè)計斷面形狀的大型掘進機械。截割頭的布置方式截割頭的旋轉(zhuǎn)軸與懸臂軸垂直旋轉(zhuǎn)軸與懸臂軸同軸布置應(yīng)用煤巷掘進巖巷掘進煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備智能掘錨一體機——智能化作業(yè)煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備單軌吊式錨護一體機由承載小車、驅(qū)動部、臨時支護部、錨固平臺、本體部、動力部等部分構(gòu)成。主要組成部分掘進機在工作面迎頭進行掘進作業(yè)時,錨護一體機各個臂架收縮?？吭诰蜻M機后方。在掘進機完成一次割煤循環(huán)作業(yè)后,掘進機后退并將截割頭降至地面停放,錨護一體機行駛到工作面迎頭進行錨桿支護作業(yè)。工作過程優(yōu)點設(shè)備不占用地面空間,工作時可以較好地解決掘錨設(shè)備錯車問題,而且對地面設(shè)備和人員的通行幾乎無影響或影響很小。煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備連采機由截割部、裝煤部、運煤部和行走部以及液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。主要組成部分連采機掘進過程分為切槽和采垛兩個工序。工作過程優(yōu)點具有橫軸滾筒連續(xù)切削和履帶自行走的優(yōu)點。煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備煤礦采掘生產(chǎn)新工藝PART03綜采工作面機械化安裝、回撤工藝切頂卸壓沿空留巷工藝（一）恒阻大變形錨索支護（二）雙向聚能張拉成型爆破技術(shù)（三）切頂關(guān)鍵參數(shù)（四）切頂卸壓沿空成巷施工工藝切頂卸壓沿空留巷工藝切頂卸壓沿空留巷是在回采巷道將要形成的采空區(qū)側(cè)定向預(yù)裂,切斷頂板的應(yīng)力傳遞路徑,縮短頂板懸臂梁的長度,減少采空區(qū)側(cè)煤體受回采動壓的影響。恒阻大變形錨索支護通過恒阻大變形錨索加固采空區(qū)側(cè)頂板，提高了頂板巖層在實體煤側(cè)的抗彎矩能力,有效阻止了頂板的離層和錯動。頂板巖層抗彎矩能力的增加限制了基本頂向采空區(qū)的旋轉(zhuǎn),減小了基本頂對采空區(qū)側(cè)直接頂?shù)臄D壓力,避免了采空區(qū)側(cè)直接頂圍巖擠壓破碎,防止垮冒、漏冒現(xiàn)象的發(fā)生。抵抗預(yù)裂爆破對采空區(qū)側(cè)頂板的爆破沖擊擾動,吸收爆破能量,保證了頂板關(guān)鍵部位的完整性及穩(wěn)定性,從而避免了承載結(jié)構(gòu)的破壞,達到了深部切頂卸壓沿空留巷圍巖穩(wěn)定的目的。切頂卸壓沿空留巷工藝煤礦采掘生產(chǎn)新技術(shù)用在預(yù)裂線上施工炮孔,采用雙向聚能裝置裝藥,并使聚能方向?qū)?yīng)于巖體預(yù)裂方向,爆轟產(chǎn)物將在兩個設(shè)定方向上形成聚能流,并產(chǎn)生集中張拉應(yīng)力,使預(yù)裂炮孔沿聚能方向貫穿,形成預(yù)裂面。雙向聚能張拉成型爆破是通過雙向聚能裝置的導(dǎo)向和抑制作用,對爆轟產(chǎn)物產(chǎn)生雙向聚能效應(yīng),使非設(shè)定方向上的圍巖均勻抗壓,而設(shè)定的兩個方向上的圍巖集中受拉,在張應(yīng)力的作用下實現(xiàn)巖體的定向斷裂。由于鉆孔間的巖石是拉斷的,爆破炸藥單耗將大大下降,同時由于聚能裝置對圍巖的保護,鉆孔周邊巖體所受損傷也大大降低,所以該技術(shù)可以達到實現(xiàn)預(yù)裂的同時又保護巷道頂板。施工工藝優(yōu)點原理雙向聚能張拉成型爆破技術(shù)切頂卸壓沿空留巷工藝超前預(yù)裂爆破要將基本頂切斷,爆破鉆孔至少應(yīng)布置到基本頂上邊界,即:HQ≥∑h+h(3-1)式中,HQ為切頂高度,m;∑h為直接頂巖層厚度,m;h為基本頂巖層厚度,m。切頂高度切縫角度合理的切縫角度為10°~15°,以15°效果最佳切頂關(guān)鍵參數(shù)切頂卸壓沿空留巷工藝切頂卸壓沿空成巷施工工藝首采面上下平巷施工。需留巷平巷工作面?zhèn)燃庸体^索及頂板預(yù)裂爆破鉆孔施工(不一定是下平巷)。遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)布設(shè)。工作面回采。

留巷平巷頂板預(yù)裂爆破定向切縫。基本頂來壓,斷裂下沉,自動成巷。留巷平巷預(yù)留作為下一工作面的一條平巷。預(yù)留巷道防漏防火處理。新工作面另一條平巷施工[同(2)]。(3)~(9)循環(huán)。切頂卸壓沿空成巷是一項系統(tǒng)工程,由工作面的不斷推進而逐步完成和實現(xiàn),具體工藝如下:切頂卸壓沿空留巷工藝綜采工作面機械化安裝、回撤工藝二、特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝(一)采空區(qū)下煤巷錨網(wǎng)索支護技術(shù)(二)大傾角煤層錨網(wǎng)支護技術(shù)(三)“三軟”煤層支護技術(shù)(四)大斷面托頂煤巷道支護技術(shù)特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝z巷道斷面形式選擇01z合理選擇錨索長度02z使用抗彎剛度大的錨索梁。03z幫部底角錨索下扎,錨固段錨固在底板巖層中05z布置巷道走向鋼絲繩,增強頂網(wǎng)整體性04z采用“小斷面擴刷施工+超前錨索”施工工藝06采空區(qū)下煤巷錨網(wǎng)索支護技術(shù)關(guān)鍵點特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝大傾角煤層錨網(wǎng)支護技術(shù)基本情況某礦主采煤層平均厚2.33m,煤層傾角為43°~83°,平均傾角約45°。某工作面回采巷道圍巖主要由泥巖底板、煤層和薄層狀復(fù)合頂板組成,頂板為黑灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖粉砂巖互層(局部為細砂巖),總厚度為8~12m。圍巖硬度較小,硬度系數(shù)f為2.05,巖石強度較低,可用手從掘進工作面取下巖石并輕易折斷,層理、節(jié)理和裂隙發(fā)育,易氧化剝落呈破碎狀,遇水極易發(fā)生水解、泥化、軟化和膨脹。特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝大傾角煤層錨網(wǎng)支護技術(shù)巷道斷面選擇為了便于采煤工作面下端頭支架使用、保持頂板完整,巷道沿頂板掘進,且為增加坡頂煤部位三角煤的穩(wěn)定性和現(xiàn)場支護作業(yè),坡頂煤應(yīng)垂直于頂板,故巷道斷面選用對稱五邊形。特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝支護設(shè)計原則①巷道沿頂板掘進,減少對頂板的破壞;②及時支護坡頂煤部位,防止煤層抽頂形成穹頂增加支護難度;③采用幫部錨桿加強支護,防止幫部收斂變形;④圍巖揭露后及時封閉,減少暴露風(fēng)化時間;⑤對底板采取有效支護,防止底鼓。支護參數(shù)確定設(shè)計采用“錨桿錨索+金屬網(wǎng)+W型鋼帶+噴漿”聯(lián)合支護方案具體參數(shù)如下:錨桿采用?20mm×2500mm左旋螺紋鋼高強錨桿,頂板錨桿間排距為800mm×800mm,兩幫錨桿間排距為1000mm×800mm;錨索采用?20mm的鋼絞線,長度為7300mm,排距為2400mm;金屬網(wǎng)采用6mm鋼筋加工而成,網(wǎng)孔規(guī)格為70mm×70mm,鋪設(shè)巷道頂部和兩幫;結(jié)合混凝土噴層封閉圍巖,加強支護強度;W型鋼帶寬20mm,厚6mm,可以將單根錨桿連接起來組成一個整體承載結(jié)構(gòu),提高錨桿支護的整體效果。對圍巖極松軟破碎段巷道,采用大托盤支護,減少托盤對頂板擠壓破壞,錨桿托盤規(guī)格為250mm×250mm×15mm,錨索托板規(guī)格為400mm×400mm×20mm。巷道支護體系結(jié)構(gòu)圖大傾角煤層錨網(wǎng)支護技術(shù)特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝直接頂?shù)膸r性較差,巖層內(nèi)裂隙發(fā)育且破碎,抗壓強度低,屬于Ⅰ類不穩(wěn)定巖體,強度指數(shù)D≤3MPaA煤體強度低,節(jié)理發(fā)育,煤層易破碎、不穩(wěn)定,硬度系數(shù)f=0.3~1.0底板巖體為極軟或極松軟的泥巖、砂質(zhì)泥巖,等限比壓q≤5MPaBC頂板軟煤層軟底板軟“三軟”煤層支護技術(shù)特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝“三軟”煤層巷道圍巖平衡圈理論頂板平衡拱的高度隨巷幫等效半寬的增大而線性增大。巷幫等效寬度的增加將引起頂板平衡拱的擴大,加強兩幫支護有助于控制頂板平衡拱高度,提高頂板的穩(wěn)定性。底板破壞深度等效于提高了巷幫等效高度,增加了頂板平衡拱的高度。控制底板穩(wěn)定性有助于兩幫的穩(wěn)定,有利于控制頂板平衡拱的進一步發(fā)育。對于“三軟”煤層巷道,“底板—兩幫—頂板”失穩(wěn)將形成一個平衡圈,巷道圍巖控制應(yīng)當按照平衡圈理論進行分析設(shè)計。巷道圍巖控制原則是:充分利用平衡圈內(nèi)圍巖的自承載能力,“治頂先治幫,治幫先治底,整環(huán)控制”。特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝案例某煤礦屬典型的“三軟”煤層,巷道壓力大,長期采用U36型鋼棚被動支護方式,支護效果差。在分析高應(yīng)力“三軟”煤層被動支護條件下圍巖變形規(guī)律及應(yīng)力特征的基礎(chǔ)上,采用“超前預(yù)注漿加固頂板,全錨錨桿及時支護,高阻讓壓,預(yù)留斷面、及時二次主動支護”設(shè)計思路,提出“U36型鋼棚+高預(yù)應(yīng)力錨桿索”復(fù)合支護方式及配套的施工方案,并在2112工作面下平巷二開展了實踐應(yīng)用,基本解決了該礦煤巷支護問題,確保了安全生產(chǎn)。特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝案例(1)礦井地質(zhì)條件概況礦區(qū)地質(zhì)條件受嵩山滑動構(gòu)造影響嚴重,其中二1煤層受影響極大,煤體呈粉末狀,強度極低。二1煤層頂板以上9m范圍內(nèi)無穩(wěn)定承載層,以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主,巖體中含大量白云母碎片類礦物等,底板巖性以泥巖為主。生產(chǎn)過程中機械開挖困難,不得不采用人工短挖短支作業(yè),但短挖短支仍存在頂板隨時掉落風(fēng)險,幾乎無自穩(wěn)時間。特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝案例(2)煤巷常規(guī)被動支護條件下圍巖變形規(guī)律及應(yīng)力特征該礦煤巷以往采用“U36型鋼棚+U36型鋼點柱”支護方式,斷面為梯形圓弧拱形狀,棚距500mm,采用塑編網(wǎng)、背木背實頂幫。通過長時間現(xiàn)場觀察及觀測數(shù)據(jù)分析：被動支護條件下巷道變形呈現(xiàn)持續(xù)劇烈蠕變、緩慢蠕變兩階段的規(guī)律,無穩(wěn)定階段。巷道開挖后不僅頂板變形易冒落,底板也產(chǎn)生強烈底鼓,強烈底鼓再次引起兩幫的破壞和頂板垮塌。U型鋼支架自架設(shè)一天時間后就發(fā)生較大滑移變形,當U型鋼棚受壓達到一定程度后,部分鋼棚斷裂、棚腿彎曲、卡纜及卡纜螺栓崩斷,支架實際承載力一直呈現(xiàn)增長態(tài)勢,巷道護表材料不能滿足支護要求,煤體從網(wǎng)片后方像沙子一樣流下來,支護體失效進而導(dǎo)致巷道失修,單條長度200m的平巷服務(wù)期間需翻修3~4次。特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝案例(3)巷道圍巖控制思路被動支護無法發(fā)揮煤體的主動承載能力,圍巖長期處于蠕變不穩(wěn)定狀態(tài)。據(jù)以上考慮采用主動支護,則“三軟”煤層條件下錨桿索能否成功施工及錨固效果尤為關(guān)鍵,通過試驗并成功應(yīng)用,最終形成“超前預(yù)注漿加固頂板,全錨錨桿及時支護,高阻讓壓,預(yù)留斷面、及時二次主動支護”的設(shè)計方案,即先錨網(wǎng)+架棚支護,在其后方7~10m范圍內(nèi)進行大直徑錨索補強支護,形成主被動結(jié)合的支護體系控制圍巖變形。特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝案例

(4)巷道支護方案①巷道斷面形狀、規(guī)格巷道斷面形狀選擇梯形半圓拱形,凈寬×凈高=5m×3.3m,S掘=19.5m2,S凈=15.7m2,鋼棚外扎角9°,棚距800mm,柱窩深400mm。②巷道支護設(shè)計參數(shù)鋼棚采用U36型鋼4節(jié)結(jié)構(gòu)加工,搭接處使用3副固定卡纜,采用塑料護幫網(wǎng)(內(nèi)層)+8mm鐵絲菱形網(wǎng)(外層)+鋼背板背設(shè)?？ɡ|螺栓扭矩為350N·m。為保證2112工作面下平巷二迎頭鋼棚支護強度,迎頭擴刷上梁后,緊跟迎頭頂板棚擋間每排施工11根高強錨桿,錨桿間排距800mm×800mm,錨桿規(guī)格為?20mm×2800mm,每根錨桿使用1卷MSK2550型及3卷MSZ2860型全錨錨固劑,錨桿扭矩不低于200N·m,錨桿施工后使用風(fēng)動扳手進行緊固,保證錨桿托盤緊貼巖面。錨桿外露長度不做具體要求,迎頭頂板5根錨桿施工完成后方可架設(shè)棚腿,兩幫6根錨桿可滯后迎頭不超過5排。滯后鋼棚架設(shè)不超過8排打設(shè)錨索補強支護。錨索規(guī)格為?28.6mm×8300mm,每根錨索使用4支MSZ3050型錨固劑,采用400mm×400mm×20mm錳鋼錨索托盤,錨索預(yù)緊力不低于200kN。特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝案例(5)支護效果分析根據(jù)1#礦壓觀測點近70d觀測數(shù)據(jù)顯示:巷道全寬收斂量450mm,變形速率為4.6mm/d,其中上幫變形速率為2.65mm/d,下幫變形速率為1.95mm/d。自開始觀測40d后,寬度收斂量穩(wěn)定。巷道頂板無變形量,底鼓累計高度690mm,其間進行1次落底,落底25d后底鼓量趨于穩(wěn)定。特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝變形破壞特征頂角兩側(cè)向內(nèi)縮減程度大主動修復(fù)關(guān)鍵性對策首先,利用“四高”錨桿索支護技術(shù)增強巷道整體強度,控制巷道全斷面整體變形。主動修復(fù)關(guān)鍵性對策其次,利用錨索梁改變巷道頂角圍巖力學(xué)狀態(tài),促使巷道頂角部位有效抵抗頂幫應(yīng)力傳遞所導(dǎo)致的頂角急劇向內(nèi)收縮現(xiàn)象。大斷面托頂煤巷道支護技術(shù)特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝變形破壞特征頂板下沉速度加快主動修復(fù)關(guān)鍵性對策大斷面托頂煤巷道頂板梯次支護主動修復(fù)關(guān)鍵性對策大斷面托頂煤巷道減跨支護大斷面托頂煤巷道支護技術(shù)特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝變形破壞特征巷道幫部圍巖完整程度降低,幫部圍巖破碎主動修復(fù)關(guān)鍵性對策巷幫深部高應(yīng)力化解對策大斷面托頂煤巷道支護技術(shù)高預(yù)拉力讓壓錨索結(jié)構(gòu)示意圖特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝變形破壞特征巷道底板嚴重破壞主動修復(fù)關(guān)鍵性對策大斷面托頂煤巷道主動修復(fù)技術(shù)大斷面托頂煤巷道支護技術(shù)特殊條件下的錨網(wǎng)支護技術(shù)及工藝綜采工作面機械化安裝、回撤工藝三、綜采工作面機械化安裝、回撤工藝（一）綜采工作面安裝、回撤工藝流程（二）新型工作面安裝、回撤設(shè)備綜采工作面機械化安裝、回撤工藝綜采工作面安裝、回撤工藝流程工作面安裝工藝流程綜采工作面機械化安裝、回撤工藝綜采工作面安裝、回撤工藝流程綜采工作面機械化安裝、回撤工藝

新型工作面安裝、回撤設(shè)備綜采工作面機械化安裝、回撤工藝巖巷掘進快速施工工藝四、巖巷掘進快速施工工藝(一)TBM施工工藝(二)矸石連續(xù)儲運工藝巖巷掘進快速施工工藝TBM主要適用于硬巖,能利用自身支撐機構(gòu)撐緊巷幫以承受向前推進的反作用力及反扭矩。支撐系統(tǒng)為刀盤提供推力。TBM施工工藝主要工作原理煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備在推力作用下,安裝在刀盤上的滾刀緊壓巖面,隨著刀盤的旋轉(zhuǎn),滾刀繞刀盤中心軸公轉(zhuǎn)的同時繞自身軸線自轉(zhuǎn),在刀盤的推力、扭矩作用下,滾刀在迎面墻固定的同心圓切縫上滾動,當推力超過巖石的抗壓強度時,盤形滾刀下的巖石直接破碎、成片剝落。矸石由鏟斗鏟起,經(jīng)溜槽落入帶式輸送機出矸,連續(xù)掘進成巷。巖巷掘進快速施工工藝2.主要工藝流程TBM掘進、出矸前移盾體(換步調(diào)向)臨時支護支護作業(yè)噴漿封閉TBM施工工藝主要工藝流程巖巷掘進快速施工工藝矸石運輸工藝的發(fā)展礦井傳統(tǒng)的矸石運輸模式為:采用耙裝機將矸石耙至礦車里,再采用電機車把礦車拉至井底車場,經(jīng)罐籠提升至地面進行矸石排放。矸石連續(xù)儲運工藝煤礦趨于重型化、智能化、信息化的采掘設(shè)備矸石運輸工藝的發(fā)展大型礦井迫切需要提高輔助運輸?shù)倪B續(xù)化和自動運輸化,而實現(xiàn)矸石連續(xù)化運輸需要設(shè)置矸石臨時儲存、中轉(zhuǎn)設(shè)置,如采區(qū)矸石倉、井底集中矸石倉、地面裝車站等。巖巷掘進快速施工工藝常見的連續(xù)運矸方式01采區(qū)分矸式優(yōu)點:初期工程量小,能緩解采區(qū)斜巷提升緊張狀況,系統(tǒng)簡單,對煤流運輸系統(tǒng)影響小。缺點:采區(qū)分矸,后巷輔助運輸工程量大,大巷軌道運輸系統(tǒng)繁忙,占用人員多。井底分矸式優(yōu)點:能緩解采區(qū)斜巷提升緊張狀況,且大巷軌道運輸工程量大幅下降,占用人員少,便于系統(tǒng)化管理。缺點:對大巷煤流運輸系統(tǒng)有一定影響,需嚴格劃分膠帶運輸系統(tǒng)煤炭運輸、矸石運輸、檢修時間;若矸石經(jīng)采區(qū)煤倉儲存轉(zhuǎn)運會略微影響煤質(zhì),且會對給煤機的設(shè)備造成一定程度的沖擊。

地面分矸式優(yōu)點:矸石經(jīng)煤流運輸系統(tǒng)直接提升至地面,矸石運輸效率最高,占用人員最少,且最容易實現(xiàn)自動化控制,極大限度地解放了副井提升及軌道運輸工作量,且運輸安全性相對較高。缺點:矸石運輸過程中對煤倉、轉(zhuǎn)載點、給煤機、箕斗的沖擊較大,設(shè)備磨損加快,同時要求主運輸系統(tǒng)有較大的富余量,且需對煤炭運輸、矸石運輸、檢修時間進行精確劃分。巖巷掘進快速施工工藝采用主煤流系統(tǒng)分矸的,依據(jù)大巷膠帶運輸能力、主井提升能力、煤炭生產(chǎn)規(guī)模計算主煤流系統(tǒng)富余時間,結(jié)合檢修需要確定矸石分時段運輸時間。根據(jù)礦井生產(chǎn)接替需要安排采區(qū)巖巷頭面數(shù)量,根據(jù)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)進度、排矸量確定采區(qū)矸石容量,以此設(shè)計、規(guī)劃采區(qū)矸石倉。矸石儲運設(shè)施的設(shè)置原則巖巷掘進快速施工工藝巖巷掘進快速施工工藝五.煤礦“三下”采煤新工藝(充填技術(shù))(一)固體充填(二)膏體充填(三)超高水材料充填煤礦“三下”采煤新工藝(充填技術(shù))材料性能以矸石為例,固體充填材料的壓縮大致可以分為3個階段:第1階段—初步壓實階段。第2階段—破裂壓密階段。第3階段—整體穩(wěn)定壓實階段。材料性能矸石充填材料大部分變形發(fā)生于前期,壓縮變形幅度呈逐漸減小趨勢,變形特性由散體介質(zhì)逐漸向連續(xù)介質(zhì)轉(zhuǎn)換。在10~20MPa應(yīng)力作用下,矸石充填體的壓縮量一般為30%~40%,矸石在初始較小應(yīng)力(1~2MPa)的作用下,其壓縮量約為總壓縮量的50%。固體充填煤礦“三下”采煤新工藝(充填技術(shù))缺點：由于固體矸石充填體壓縮率較大,不接頂,地面巖層移動變形難以控制,無法達到地表建(構(gòu))筑物的防護等級要求,一般以解決矸石處置為主,且對“三下”壓煤開采需要采用專用自夯式充填支架,投資較大,適應(yīng)性不強,地表沉陷變形難以滿足建(構(gòu))筑物防護等級要求。固體充填優(yōu)缺點優(yōu)點：采用固體充填減少了提矸、運矸環(huán)節(jié)和人力投入,減少了運矸設(shè)備及工作量,解決了地面矸石山占地及由此造成的環(huán)境污染等問題,具有投入少、成本低等優(yōu)點。煤礦“三下”采煤新工藝(充填技術(shù))材料性能膏體充填材料由骨料(一般粒徑≤15mm)、膠凝材料、外加劑和水按照一定比例攪拌混合制成,質(zhì)量分數(shù)一般為70%~80%,在管路輸送過程中不沉淀、不離析,進入充填區(qū)域后幾乎不泌水,凝固后形成單軸抗壓強度為1~5MPa的固結(jié)體,支撐頂板和覆巖。膏體充填煤礦“三下”采煤新工藝(充填技術(shù))優(yōu)點：充填料不泌水、不沉淀、不分層、不離析,穩(wěn)定性、流動性、可塑性好,易于接頂,充填體抗壓強度高,減少了沖擊地壓傾向,簡化了輔助運輸環(huán)節(jié)和充填系統(tǒng);機械化程度高,充填速度快,有利于采場穩(wěn)定和采礦作業(yè)安全;地表不沉降;水泥耗量少,可以適當降低充填成本;采用高壓泵和管道充填效率高;能夠解決高濃鹽水問題;等等。膏體充填優(yōu)點和應(yīng)用應(yīng)用：條帶膏體充填即首先布置一個工作面,按照工作面傾向方向,使用連續(xù)掘進機或者綜掘機間隔煤柱逐條掘進條帶,然后再對采空條帶進行端頭封閉、充填,待達到設(shè)計強度后,再沿充填條帶一側(cè)依次掘進下一組條帶,直至完成整個工作面回采。該方法采充分離,掘進和充填、封閉互不影響,充填產(chǎn)能主要受掘進及支護速度的影響。煤礦“三下”采煤新工藝(充填技術(shù))材料性能超高水材料與水混合制成漿體,經(jīng)水化反應(yīng)形成的固結(jié)體中水體積可達95%及以上,而材料本身所占體積小于5%。超高水材料由A、AA、B和BB這4種材料組成。材料性能A、B兩料單漿液可持續(xù)30~40h不凝固,混合以后材料可在8~90min快速水化并凝固。固結(jié)體初凝強度可達到最終強度的20%,7h抗壓強度可達到最終強度的60%~90%,后期強度增長較慢,28d強度可達0.66~1.50MPa。超高水材料充填煤礦“三下”采煤新工藝(充填技術(shù))缺點：超高水材料充填體強度持久性不高且不穩(wěn)定,易受風(fēng)化影響,服務(wù)年限短,對地表巖層移動控制效果較差;雖然充填工藝簡單,但充填材料成本相對較高。超高水材料充填優(yōu)缺點優(yōu)點：超高水材料充填用水量高,所需固體材料少,克服了煤礦固體充填材料缺乏的問題;充填與工作面回采可同時作業(yè),生產(chǎn)效率較高;采空區(qū)充填密實性與飽滿度較好,其硬度超過實體煤,可有效地控制地表沉降;適應(yīng)性強,在有水時也可進行充填作業(yè),不會造成水害等。煤礦“三下”采煤新工藝(充填技術(shù))煤礦采掘生產(chǎn)新材料應(yīng)用PART04巖巷掘進快速施工工藝一、采掘工作面加固、注漿與充填材料(一)高強度螺紋鋼錨桿(二)高強度、大延伸率錨索(三)高水速凝材料(四)高性能無機注漿材料(五)泡沫除塵材料采掘工作面加固、注漿與充填材料錨桿桿體力學(xué)性能表型號公稱直徑/mm屈服強度/MPa抗拉強度/MPa延長率/%BHRB33516~2233549022BHRB40016~2240057022BHRB50016~2550067020BHRB60016~2560078018(一)高強度螺紋鋼錨桿采掘工作面加固、注漿與充填材料結(jié)構(gòu)公稱直徑/mm抗斷載荷/kN延長率/%1×7結(jié)構(gòu)15.22603.517.83534.018.94094.021.65304.01×19結(jié)構(gòu)18.04087.020.35107.021.86077.028.611947.0高強度、大延伸率錨索

錨索索體力學(xué)性能表采掘工作面加固、注漿與充填材料該材料由甲、乙兩種固體粉料組成。材料具有高含水性,其水和固體粉料體積比高達6.7∶1.0~9.0∶1.0,質(zhì)量比為2.