关于岩巷机械化作业线的几点认识

2007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-1-关于煤矿岩巷掘进机械化作业线现状分析及建议近几年随着国民经济的快速发展，对能源的需求也在不断增长，由于煤炭作为主要能源，所以，建设大型煤炭基地和现代化矿井已成为国家的重要战略决策。目前，由综掘机、转载机及皮带输送机组成的综合掘进机械化作业线已经成功应用在煤巷掘进中，大大提高了煤巷掘进速度。岩巷由于岩石硬度高，一般硬度系数为f≈4—8，个别可能达到14或更高，所以，岩巷的掘进更加困难，岩巷掘进成为制约煤矿发展的一个瓶颈，如何提高岩巷机械化作业线的效能成为急需解决的问题，下面谈一下关于岩巷机械化作业线的几点认识，希望起到抛砖引玉的效果，同时，错误之处请各位专家、领导指正。一、岩巷的分类：1．从作用分：运输巷、进风巷、回风巷、联络乡、硐室等2．从断面分：小断面（小于10m²）；中、大断面（10--25m²）；超大断面（大于25m²）3．从岩性分：软岩（f≤6）、中硬岩（f＝6～12）、硬岩（f﹥12）4．从倾斜角度分：上山、下山、平巷二、掘进用设备及相关数据：1．手风钻、耙斗装岩机：人工成本1875元/延米（人工工资2000元/月，每掘进队752007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-2-人）；平均月进尺80延米。型号YT28数量6人数8孔径Ø43mm孔深2m用时4h适用断面≤10m²适应岩石硬度f≤10生产厂家三河、天水、浙江志高等2．全液压掘进钻车、挖斗式装岩机：人工成本833元/岩米（人工工资2000元/月，每掘进队50人）；平均月进尺120延米；设备费4万元/月，折合333元/米；比第一种方式动力节约150元/米，综合成本节约859元/米。型号CMJ17数量1人数3孔径Ø43mm孔深2m用时2h适用断面12-25m²适应岩石硬度f=6-16生产厂家宣化华泰公司3．综合掘进机型号MK3EBZ200EBZ160EBZ120适用断面18-30m²15-26m²12-24m²10-16m²适应岩石硬度标定f≤13实际f≤7标定f≤10标定f≤8标定f≤7机重96t78t48t40t生产厂家英国DOSCO公司、三一重装、佳木斯三、装渣用设备及相关数据：1．耙斗装岩机：2007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-3-型号P15BP30BP60BP90B出渣能力m³/h14--2535--5070--11095--140生产厂家泰安华光、锦州北方、徐州苏煤优点单台成本低，便于维护缺点需打迎头绳轮锚杆，易产生火花，高突巷不能使用2．侧卸式装岩机：型号ZCD-60RZCD-100RZCY-45ZCY-60出渣能力m³/h7080-1000.45m³(斗容)0.6m³³(斗容)生产厂家浙江小浦、江阴矿山器材厂、徐州苏煤优点成本较低，结构成熟缺点来回移动频繁，易压电缆，不能连续出渣3．挖斗式装岩机：型号ZDY-80ZDY-160LDWZ100LDWZ160出渣能力m³/h80160100160生产厂家贵州三环、江西鑫通、萍乡城南优点可连续出渣缺点价格较高，目前轨轮式不能打上下山，体积较大四、运渣设备及相关数据：1．固定式及底卸式矿车：型号MG1.1MG2.2MD3.3容积m³1.12.23.32007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-4-载重量t123生产厂家烟台同太、山东金岭2．梭式矿车：型号SD(B)14SSD(B)16SSD(B)20SSD(B)5SSD(B)30SS(B)40容积m³141620253040载重量t283240485575自重t12.917.819.8429.329.337.5外形尺寸mm长*宽*高112551710230012940167024001296018002680160501800275019500185029802250018503100生产厂家江西鑫通3．蓄电池机车：产品型号XK5-6.7.9/90XK8-7.9/132XK8-6.7.9/144XK12-6.7.9/192整车备重t58812轨距mm600/762/900762/900600/762/900600/762/9002007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-5-最大牵引力kN12.2619.6219.6229.43外形总长mm2960443044704740外形总宽mm99612431354105013501600轨面至顶棚高mm1550155016001600生产厂家江西鑫通、湘潭南方、济宁山矿4．皮带输送机：型号DTL65/20/22DTL80/40/2*40DTL100/63/125DTL120/150/2*200输送量t/h2004006301200皮带宽65080010001200倾角-5～50～160～180～18生产厂焦作市新立康、山东山矿五、支护用设备及相关数据：锚杆、锚索钻机：型号MQS-50/1.8MQT-130MYS-50/400MYT-120MYT-1502007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-6-额定转矩50Nm130Nm50Nm120Nm150Nm动力形式气动气动液压液压液压工作压力0.4-0.63MPa0.4-0.63MPa12MPa15MPa16MPa主机重量11Kg58Kg20Kg53Kg53Kg六、目前岩巷掘进的几种工艺：→挖斗式装岩机装岩→1．手风钻钻孔→爆破→→侧卸式装岩机装岩→→矿车出渣→耙斗式装岩机装岩→1.1优点：初期投入小,多台钻可同时工作。1.2缺点：工人劳动强度大;由于多人同时在迎头工作,危险性高;钻孔速度低。1.3适用断面：不受断面大小影响,适应于不便机械化施工的较小断面,我们认为不大于10m²较为合适。→梭式矿车出渣2.综合掘进机割岩→→矿车出渣→支护→皮带输送机出渣2.1优点：无爆破震动，不会破坏围岩；可连续出渣。2.2缺点：2.2.1为了克服切割时的反作用力，机重较重,体积大，不便于下井。2.2.2由于本身体积大（MK3岩巷掘进机长13.75m，宽4m，高2.5m），2007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-7-不适用于小于19m²的断面。2.2.3所掘进岩巷岩石硬度受限制2.2.3.1以下摘自2007全国矿山建设学术文集(P528页、作者胡超)淮南矿业集团于2006年初从综掘机国际知名生产厂家（英国DOSCO公司）引进国内首台MK3岩巷掘进机，该设备投放到潘二矿南翼胶带机石门进行试掘进，经过几个月的运行，总结出该设备存在以下几个主要问题：a.机组的外形尺寸及施工的安全空间决定了所选巷道的合理断面为：矩形断面19--35m²，拱形断面18--30m²。b.厂家提供的检测报告，其最大经济切割硬度可达13MPa,此时的截割效率为12m³/h，但根据我们长期的实际数据统计测算，当岩石硬度系数达f7.2时（安徽理工大学10月20日的检测报告），该机组的切割效率已明显下降至10m³/h，同时机组震动较大，截割齿和密封件等消耗明显加剧，因此，所选巷道岩性应在f7以下。按安徽理工大学的测试数据，计算进尺，全断面掘进速度0.5m/h（断面20m2），考虑支护时间，日进尺6m，月进尺180m，正规循环率80%，月进尺144m。2.2.3.2据我公司人员到山东新汶矿务局孙村矿了解,该矿曾选购了三一重装一台综掘机,因不适用而退回,具体情况不详。→侧卸式装岩机装岩2007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-8-3．全液压掘进钻车钻孔→爆破→→挖斗式装岩机装岩→耙斗式装岩机装岩→矿车出渣→→→梭式矿车+蓄电池机车+皮带输送机+矿车出渣→→支护→皮带输送机出渣→3.1缺点:3.1.1由于设备需相互错车,不适用于较窄断面,目前钻车宽1.2m，梭车的宽度为1.8m，则巷道断面宽不应小于3.8m。3.1.2结构较复杂，技术含量高，对维修人员要求较高。3.2优点：3.2.1炮孔深度、角度便于控制，利于光面爆破，节约出渣费用、支护材料。3.2.2降低了打眼工人劳动强度，操作者远离迎头(约5m)，处于支护下作业，同时，人员相对较少，提高了安全性。3.2.3降低噪音、粉尘，改善了工作环境，减少职业病（尘肺病）的发生。3.2.4提高了钻孔速度、提高了施工进度3.2.5相对风动凿岩，由于采用了液压凿岩机凿岩，能量利用率高，动力消耗少，液压凿岩机能量利用率达30％～40％，风动凿岩机仅15％，动力消耗仅为风动凿岩机的1/2～1/4。七、关于岩巷机械化作业线的建议：2007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-9-基于以上内容，请各位专家主要对综合掘进机+皮带输送机出渣、全液压掘进钻车钻孔+侧卸式装岩机装岩+矿车出渣及全液压掘进钻车钻孔+挖斗式装岩机装岩+蓄电池机车+梭式矿车+皮带输送机+矿车出渣三条作业线予以讨论：1.综合掘进机+皮带输送机+矿车出渣作业线(见图一)①—综合掘进机②—皮带输送机图一前已叙及综合掘进机的优缺点及现状,制约其在岩巷使用的主要原因是截齿寿命,相信在不久的将来,随着新材料的发展,在岩石硬度小于f10的岩巷有望得以推广使用。2.全液压掘进钻车钻孔→侧卸式装岩机装岩→矿车出渣作业线(见图二)2007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-10-①—全液压掘进钻车②—侧卸式装岩机③—矿车④—蓄电池机车图二目前大部分矿井采用该工艺，主要存在作业不连续，装岩机来回移动频繁，易压电缆等问题，不再细论。3.全液压掘进钻车钻孔→挖斗式装岩机装岩→蓄电池机车+梭式矿车+皮带输送机+矿车出渣作业线(见图三)①—全液压掘进钻车②—挖斗式装岩机③—梭式矿车④—皮带输送机⑤—矿车⑥—蓄电池机车图三3.1全液压掘进钻车钻孔以下摘自鹤壁中泰矿业有限公司岩巷机械化作业线施工报告:岩巷机械化作业线在中泰公司轨道暗斜井间－450m水平中段平巷使2007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-11-用的实录：3.1.1巷道概况轨道暗斜井间－450m水平中段平巷，东从－240m水平轨道暗斜井开始掘进，西到－530m二1煤层底板等高线为界，与回风暗斜井间－440m水平中段平巷平行间隔27m。地面标高164.6～180.7m,二1煤层底板标高－420m～－530m,埋藏深度600m～694m,掘进揭露岩性是深灰色中粒砂岩、黑色砂质泥岩，上伏灰色中粒砂岩，岩石普氏硬度系数f＝6.37～10.5。3.1.2钻孔及进尺情况3.1.2.1使用YT28型凿岩机、耙岩机作业,掘进断面为16.7m²,每月平均进尺45m,而使用液压钻车和侧卸式装岩机作业,试运行时每月平均进尺能达到90m,能够有效提高进尺100﹪,如不是出渣影响,进尺还会更高.3.1.2.2使用YT28型凿岩机打炮眼深为2m,每打一个眼需要时间为5min,因打眼质量比较差，不能保证炮眼平直，掘进断面为16.7m²,设计炮眼101个，平均打眼时间需要4小时（5部钻），作业人员6人。相同的工况，使用液压钻车每打一个炮眼时间需要1min，全部炮眼平均需要2小时，作业人员为3人，能保证炮眼的平直，提高光爆效果，减少超挖量。3.2挖斗式装岩机装岩目前国内挖斗式装岩机有轨轮式和履带式两种。2007煤矿岩巷掘进机械化作业线学术研讨会会议文件-12-轨轮式挖斗式装岩机的优点是价格较低，每台30万元左右；缺点是作业时需铺设临时轨道，比较费时；另外，目前的轨轮式挖斗装岩机无刹车及抱轨装置，不适合在上下山巷道作业。履带式挖斗装岩机的优点是作业机动灵活，可以在25﹪的坡度上作业，缺点是价格较高。以下摘自2007全国矿山建设学术文集《挖斗式装岩机在煤矿井巷施工中的使用》(P483页、作者平永生)3.2.1经在沙曲矿井试验，挖斗式装岩机，具有高效、节能、噪音低、出渣速度快、性能稳定等特点，比较适合煤矿井巷施工中的工作环境，同时很好地解决了《煤矿安全规程》第75条关于高瓦斯区域、煤与瓦斯突出危险区域巷道掘进工作面，严禁使用钢丝绳牵引耙装的问题。3.2.2装渣效率根据现场使用情况总结,调车道岔距工作面10m时，使用WZB160B挖斗式装岩机排矸量为24车/小时，折合72m³/h。