掘进机掘进破岩技术及施工工艺

掘进机掘进破岩技术及施工工艺掘进机掘进破岩技术机掘与炮掘相比，巷道成型规整，岩体免遭炮震破裂，对巷道围岩稳定性影响很小，因此机掘对顶板管理影响较小，根据我在山西吕梁大沟煤矿近几年使用EBJ-120TP型掘进机的情况进行分析讲解。掘进机破岩有钻削、铣削和滚压3种方式。部分断面掘进机破岩主要用于钻削和铣削两种方式。截割工作机构悬臂布置，截割头有纵向和横向出轴旋轴两种，形状有圆锥形，圆锥圆柱形、半球形，滚筒式等。截割头截入工作面的部分断面，用悬臂式的循环摆动截落全断面煤岩。全断面掘进机破岩主要用滚筒和铣削两种方式。滚压式工作机构用在坚硬岩层中，工作机构前端有一个旋转刀盘，在刀盘旋转的同时，利用机器的轴向推力压向岩面，使刀具在岩面公转并绕自身轴线自转，从而实现全断面破岩，铣削式工作机械用在煤和软岩中，工作头前端有若干个独立旋转的刀盘，刀盘上装铣削刀具。利用工作头、刀盘各自的旋转运动与机器的推进运动相互配合，使刀具呈螺旋线方式运动破落煤岩。1.国内外掘进机使用情况掘进机用于巷道机掘施工，机掘速度快，效率高，巷道成型规整，岩体免遭炮震破裂，施工质量好等诸多优点，被越来越多的国家所认识。据统计，掘进机掘进巷道的速度较钻爆法提高约2倍，工程造价可降低40%左右。国外专家认为，随着新掘进巷道长度的增加，掘进机掘进的效果越能发挥，认为部分断面掘进机，新掘巷道长度最好能在809m以上，而全断面掘进机则在3000m以上。目前国外采用最多的是部分断面掘进机，这种掘进机比较灵活，可使煤岩分掘。部分断面掘进机中有70%为重型，质量在40t以上，用于掘进抗压强度在60MPa以上的岩石。在较软岩层和煤层中则采用轻型掘进机，质量在40t以下。我国目前部分断面掘进机仅用于煤和软岩巷道掘进，当在ƒ=6以上的中硬岩层中，特别是含石英量大的岩石，掘进速度很慢。我国目前的部分断面掘进机约90%是在全煤巷道中掘进。全断面掘进机在国外有一些应用，在我国使用较少。2.选择截割煤岩的原则（1）有利于顶板维护。（2）有利于钻进开切，截割阻力小。（3）截割工作效率高。（4）截齿损耗少，震动小。（5）避免出现大块，利于装载转运。3.不同条件下应采取的截割程序（1）均质中硬煤层，采取如图1-1所示由下向上的程序截割。（2）半煤岩工作面，先软后硬。沿煤岩分界线的煤侧钻进开切，沿线掏槽，如图1-2所示。（3）层理发育的软煤，中心开钻，四面刷帮。（4）硬煤，为少出大块，要自上而下截割。（5）相当坚硬的煤岩，从下向上截割。（6）顶板较破碎，为减少空顶时间，则应从下向上截割。4.截割质量要求（1）按设计对断面形状，支架规格和间排距的要求，截割时要一次达到够高、够深、够宽，以便及时、合格、顺利地架设支架。（2）截割出的巷道断面周边轮廓规整，既不欠挖，也不超挖。（3）截割功率消耗低、截齿损耗少无论采用哪种截割方法，都应特别注意扫底，否则由于底板上堆积大量煤岩，会影响清底，还会使掘进机的履带向前行走时越垫越高，截割底面随之越掘越高。在截割过程中，装载铲板不应轻易抬起。5.在复杂地质条件下破岩的操作方法及注意事项（1）平巷掘进，煤层底板突然上升，底板需起坡时，掘进机截割底板，应抬高截割头使之稍抬高于装载铲板前沿。当完成一截割循环，机器前进时，装载铲板要稍太高，相应的在变坡点后要把掘进机履带适当垫高，避免履带跑空打滑。当装载铲板抬与所掘巷道的坡度一致时，落下装载铲板，继续正常截割。（2）平巷掘进，煤层底板突然下降，底板需降坡时，掘进机开始掘进下坡，应注意把装载铲板前面的底板截割深些，浮煤务必出清，装载铲板落到与巷道底板一致时，才可正常作业。当坡度突然加大时，履带后边要垫木板，使掘进机后部抬高，待装载铲板下底煤掏净后，即可落下铲板继续正常作业。（3）过断层，煤层突然上升或下降时，应根据预见的断层位置及性质，提前15~20m按正、负12坡度线上坡或下坡掘进，以便逐步过渡到煤层。（4）煤层软且倾角较大，掘进断面一帮见底，另一帮不见底时，必须注意掌握好掘进机的平衡，否则会影响安全生产。当巷道倾角大于5°时，掘进机就很易滑下低帮，为防止掘进机中心线偏离巷道中心线影响截割围，而造成机件损伤，在截割机见底的一边可正常截割，在不见底的一边履带处要留比底板高0.1m的底煤，以便垫平履带，如果留底煤掘进机仍下陷倾斜时，可在履带下面垫上木板，使掘进机保持平衡。二、岩石巷道施工工艺巷道掘进目前还是以钻爆法为主，包括钻眼、爆破、装岩、运输和支护等主要工序以及工作面通风、排风、测量等辅助工序。（一）平巷施工工艺1.水平岩石巷道施工水平岩石巷道的掘进目前还是以钻爆法为主。2.煤岩施工煤岩掘进的工艺与岩巷掘进基本上一样，但施工方法还有许多不同之处：（1）煤层比岩层的坚固性小，除钻研爆破法外，还可采用效率高的多种掘进机或掘进装载机。由于煤层软，易于片帮，所以掘进断面一般不应大于设计断面，我们通过在1504西工作面采用的放炮震动和掘进机出矸的办法，从而大幅度提高了工作效率。（2）煤层内多含有瓦斯，爆破后又有大量煤层飞扬，故应慎重选择爆破器材和爆破方法，以免引起瓦斯、煤尘爆炸。（3）在煤巷掘进时，巷道内经常积有浮煤，车轮式装岩机容易在轨道上打滑，铲斗式装岩机装煤时会引起大量煤尘。所以，在煤巷掘进时应选择履带式装载机或其他不致引起煤尘大量飞扬的装载机。（4）采用双巷掘进时，每隔一定距离要开风眼贯通，但是劳动组织复杂。实行单巷掘进时，采用长距离通风等有效的安全技术措施，实行单巷经济也取得了良好的技术经济效果。（5）对于服务年限短的煤巷，一般可以在掘进的同时，架设永久支架。3.半煤岩水平巷道施工半煤岩水平巷道掘进的特点：（1）巷道凿岩位置的选择。在半煤岩巷道开掘上，必须认真选择在巷道断面内的凿岩位置，即挑顶，卧底或挑顶兼卧底。凿岩位置根据煤层倾角，顶底板岩性以及巷道用途等条件来选择。同时应注意做到：尽量避免破坏顶板，保持巷道稳定，尽可能掘凿软岩，并力求掘煤面积最大，减少开掘困难和费用，充分满足巷道运输、装车的要求。在一般情况下，缓倾斜煤层的半煤岩巷道，通常开采用卧底；倾斜煤层，多采用挑顶兼卧底；急倾斜煤层，一般采用卧底，根据每个煤矿的地质条件不同、可根据实际去设计施工。（2）煤岩的开凿顺序。在半煤岩巷道掘进中，煤半、岩的开掘顺序对掘进速度和效率有很大影响。在通常情况，应实行全断面一次开掘，并尽可能实行煤、岩分别采用倒台阶工作面或正台阶工作面的掘进方法，使煤层超前于岩层超前于岩层开掘。（3）排水。巷道一侧要设置排水沟、如果顺煤层掘进不能设置水沟就及时敷设排水管路及设备，以便泄出井下涌水，保证生产安全，并且创造较好的行人、运输等工作条件，有利于巷道的维护。（二）斜巷施工工艺1）上山掘进（1）掘进上山时应特别注意通风工作。由于瓦斯的相对密度小，常常积聚在上山掘进工作面附近，如果不采取措施，可能会发生瓦斯爆炸。因此，在瓦斯矿井上山掘进时，必须加强通风，采取双巷掘进（一个进风，一个回风），甚至采取自上而下的掘凿方式。（2）在近水平或缓倾斜煤层中，上山掘进一般用矿车或运输送机运输。上山掘进使用的绞车，当提升斜长小于150m左右时，可将绞车布置在上山一侧的小硐室内，如果斜长过大，一台绞车提升能力不够，即应安设多台（一般为两台）绞车，实行分段接力提升。当上山倾角大于25゜时，可用搪瓷溜槽抓装运。但必须将溜煤（矸）道与人行道隔开，防止煤（矸）滑落伤人、我们在09年施工的一采回风上山时为采用机械掘进和输送机运输，从而提高了掘进速度、我建议为提高掘进速度尽量采用输送机运输。2）下山（斜井）掘进掘进下山因瓦斯可沿巷道上升，故通风比较容易。然而，运输和排水较为复杂。（1）掘进下山时，一般都采用矿车运输（巷道坡度小时也可采用输送机运输）。为了避免发生断绳和脱钩事故，可在巷道上部和巷道内设置防止跑车的防护装置。（2）下山掘进时，上部平巷道渗水，煤层或岩层本身及其顶底板的涌水，都可能流质掘进工作面。为了减少掘进工作面的排水工作量，有利于掘进施工，可以采取将上部平巷靠下山一段水沟加以封闭，在下山巷道中，每隔一定距离（如10～15m）开掘一条横水沟等措施，拦截上部平巷渗水和煤岩涌水。下山掘进的排水方式，根据下山倾角和长度大小及涌水地点，可采用单段排水或分段排水。当下山倾角不超过25°，长度不超过300m，有水直接从工作面涌水时，可采用单段排水。单段排水是将水泵设置在工作面附近，直接把水排到上部水平，随着工作面的推进，每当水泵的吸水高度达到最大吸水高度（5～7m）后要向下移置水泵。当下山倾角大于25°，长度很大，且水沿巷道全长涌出时，适于采用分段排水。采用分段排水时，在巷道中应设置中间水仓。中间水仓应能容纳水泵从工作面排出的和纵横水沟流入的水量。随着下山掘进的延伸，中间水仓和水泵亦应向下移设、如果涌水量小或者是全煤巷道、坡度小于18°则尽量采用掘进机掘进、避免在安全方面带来隐患。3）《规程》相关规定：（1）开凿或延伸斜井、下山时，必须在斜井、下山的上口设置防止跑车装置，在掘进工作面的上方设置坚固的跑车防护装置。跑车防护装置与掘进工作面的距离必须在施工组织设计或作业规程中规定，斜井（巷）施工期间兼作行人道时，必须每隔40m设置躲避硐并设红灯。设有躲避硐的一侧必须有畅通的人行道。上下人员必须走人行道。行车时红灯亮，行人立即进入躲避硐；红灯熄灭后，方可行走。（2）由下向上掘进25゜以上的倾斜巷道时，必须将溜煤（矸）道与人行道分开，防止煤（矸）滑落伤人，人行道应设扶手、梯子和信号装置。斜巷与上部巷道贯通时，必须有安全措施。下节主要学习内容1.掘进机技术特征2.掘进机技术特点3.掘进机操作使用方法4.机器常见故障原因及处理方法5.掘进机安装维护及检修