矿山快掘新工艺与支护技术

矿山快掘新工艺与支护新技术周茂普博士/研究员我国煤炭工业未来发展的六大方向科技含量高绿色又环保矿容矿貌好安全水平高利用水平高幸福指数高杜邦=安全杜邦是一家以科研为基础的全球性企业，成立于1802年，200年的发展历程，经历了两个阶段：1、以生产火药为主的阶段①建立了管理层对安全的负责制，由生产管理者负责，而不是安全员负责。②建立公积金制度，员工拿出一部分，企业拿出一部分，建立公积金。③实现对员工的关心，受伤害的员工家属，公司进行抚养。安全是最大的政治，持续保持安全平稳发展，是煤矿企业最好的履行社会责任表现。2、以化工原料为基础的阶段（尼龙等）1912年杜邦建立了安全数据统计制度，从定性管理发展到定量管理，树立了“所有事故都是可以防止的”安全安全就是一种通过对你的行为对人的生命的尊重。人性化管理，以人为本，没有了“我”，再大的经济利益对“我”没有任何意义。行为安全杜邦有90%事故是人的因素造成的冰山理论国内80%事故是人的行为造成的，不抓人的行为，永远不可能杜绝事故安全管理理论就是要找到这些不安全的行为，直到消除为零，安全事故才能为零，据统计，每三万次不安全行为，就造成一次死亡。工艺安全技术方面设备方面人员方面为安全进行技术革新低价产品，砍掉安全和环保保障培训，学习杜邦安全管理十大理念所有安全事故是可以避免的；发现的安全隐患必须及时更正；工作外的安全和工作中的安全同样重要；各级管理层对各自的安全直接负责；所有安全操作隐患是可以控制的；安全是被雇佣的一个条件；员工必须接受严格的安全培训；各级主管必须进行安全检查；员工直接参与是关键；良好的安全创造良好的业绩。我能够知道什么？我应当做什么？我可以希望什么？——歌德真正的朋友，就是心灵伴侣煤（半煤）巷快掘新工艺岩巷快速掘进新工艺概述主要内容非煤矿山巷道掘进工艺智能化巷道支护工艺掘进与支护发展趋势掘进工作面除尘技术与装备一、概述一、概述⚫新中国成立以来，全国累计生产煤炭790亿吨左右；⚫煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别占61.9%和60.4%；⚫为我国国民经济和社会长期平稳较快发展提供了可靠的能源保障，做出了巨大的历史性贡献。1.煤炭为国民经济和社会发展提供了能源保障2.煤矿安全生产形势持续稳定好转⚫全国煤矿事故死亡人数由最高的2002年的6995人下降到2017年的375人，降低94.6%；⚫煤炭百万吨死亡率由0.749下降到0.093。现代矿山高强度开采，巷道掘进进尺大量增加煤巷、半煤岩巷、岩巷掘进进尺每年超过15000km安全高效机械化采矿技术的应用，掘进速度和支护质量的要求越来越高近几年来，科研院校就巷道快速掘进、支护技术及装备进行了研发，将新工艺、新技术、新装备应用于安全高效的现代化煤矿和非煤矿山中。3.新技术、新工艺、新装备在煤矿应用2.1综掘机掘进工艺二、煤巷、半煤岩巷快掘新工艺①综掘机配单体气动锚杆钻机支护③综掘机机载双锚支护②综掘机配两臂式锚杆钻车支护⑤综掘机配运锚机一体化工艺④综掘机配单轨吊液压钻机支护+①综掘机配单体气动锚杆钻机支护技术特点该技术是目前应用最为广泛，工艺技术最成熟，适应一般地质条件的巷道掘进与支护。掘进与支护交替顺序作业，相对掘进效率低，劳动强度大。①适应于围岩较破碎巷道支护；②掘进与支护工序交替作业；③实现顶、帮及时支护；+②掘进机配两臂式锚杆钻车支护技术特点③综掘机机载式双锚支护技术特点①在掘进机上加水平滑动钻机；②适应不同角度的巷道断面；③实现工作面顶、帮及时支护；提高掘进支护效率，降低劳动强度。。④综掘机配单轨吊液压钻机支护+①适应破碎顶板，机械化无人支护；②顶、帮及时支护；③有效利用巷道空间，自动化程度高；做到掘进工作面支护安全。技术特点①适应顶板破碎的工作面；②掘进与支护平行作业；③掘进进尺提高30～50%；创新掘与控、控与支、支与运的“三位一体”新工艺。⑤综掘机与运锚机掘锚一体化工艺技术特点运锚机2.2连续采煤机掘进工艺连续采煤机是煤巷快速掘进的一种新型装备，具有掘进速度快、成型好、掘进与支护平行作业、用人少、安全高效等优点。主要有两种工艺：作业线1：连续采煤机+锚杆钻车+梭车+给料破碎机+带式输送机；作业线2：连续采煤机+锚杆钻车+连续运输系统+带式输送机；（1）连采机多巷快速掘进与支护a、巷道布置与工艺作业线1：给料破碎机锚杆钻车梭车连续采煤机铲车b、作业线（1）配套设备a、巷道布置与工艺作业线2：连续采煤机连续运输系统锚杆钻车铲车b、作业线（2）配套设备①适用近水平煤层掘进，中等稳定顶板；②掘进与支护平行作业；③双巷及多巷快速掘进。技术特点作业线1：连采机+两臂锚杆钻车+掘锚后配套作业线2：连采机+四臂锚杆钻车+梭车（2）连采机单巷快速掘进与支护单巷快速掘进工艺有两种：作业线1：作业线2：①支护与掘进交替作业，顶板支护机械化，劳动强度低；②需要设计调机硐室（可兼作探放水硐室）；③巷道月进尺500～600m。2.3连续采煤机回采工作面支护工艺（1）2台行走液压支架管理顶板（2）4台行走液压支架管理顶板掘锚一体机是将掘装功能与锚杆钻机有机的结合，实现截割、装运、锚杆支护三位一体。同连续采煤机和锚杆钻车交叉换位施工相比，掘锚一体化技术适用范围更广；同悬臂式掘进机作业线相比，掘锚一体化机组的掘进工效是前者的3倍以上。掘锚一体机2.4掘锚一体机掘进工艺掘锚一体机工艺主要有两种：作业线1：掘锚一体机+掘锚后配套作业线2：掘锚一体机+八臂锚杆钻车+转载皮带作业线1：掘锚一体机+掘锚后配套技术特点：（1）掘进、支护、运输三位一体；（2）掘进25m前移一次皮带，效率高；（3）掘进与支护平行作业，安全高效。作业线2：太原煤科院与神东煤炭公司联合研发世界首套单巷快速掘进系统，月均进尺1500～2000m，主要技术特点：（1）掘进、支护、运输三位一体；（2）适应顶、底板中等稳定的近水平煤层；（3）掘进与支护平行作业，安全高效。钻装锚运一体机总体结构布置反扒装载机构锚孔、炮眼作业机构运输机构行走机构液压机构操作机构三、岩巷快速掘进新工艺凿岩、锚护及装运三位一体，解决设备交叉换位的空间，实现岩巷快速掘进。最大钻孔直径45mm、纵向深度2m的炮孔。完成巷道顶板、帮部的锚杆（索）支护。钻机两种工作状态在吸收、借鉴国外掘进机先进设计理念和制造技术的基础上，研究、设计、开发了EBZ300、EBH315、EBH450、MC630等大功率硬岩掘进机，国产系列大功率岩巷掘进机的研制成功，为岩巷的快速掘进提供了较为成熟的技术与装备。3.3岩巷盾构机掘进盾构机在国内隧道掘进中，取得了月最高进尺1034.6m的好成绩。2015年12月22日，我国第一处采用盾构机施工的煤矿斜井——神华神东补连塔矿2号副井顺利贯通，这标志着矿用斜井施工装备与技术达到世界先进水平。防突队和综掘队合二为一，实现减人增效的目的掘探一体机掘进机油箱泵站操作台液压钻机单体立柱单一功能的钻机《煤矿安全规程》“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的基本原则。视频煤矿开采装备与技术的不断更新与发展，在煤矿开采中应用成熟的悬臂式掘进机、连续采煤机等技术与装备在非煤矿山开采中成功应用。随着矿山开采工艺的优化，锚网带索支护技术及装备、新型耐腐蚀玻璃钢锚网成套技术的成功应用，标志着非煤矿山支护技术进入了新时代。四、非煤矿山巷道掘进工艺（1）EBZ120悬臂式掘进机在老挝钾盐矿中的应用开元集团老挝钾盐矿一期光卤石原矿196万t/a，应用EBZ260掘进机进行开拓巷道及采准巷道掘进，25m2矩形断面，无支护，月平均进尺达到500m以上。（2）EBZ260悬臂式掘进机在中寮钾盐矿中的应用中寮矿业老挝万象65万t/a光卤石开采项目，应用EBJ-120TP型掘进机进行开拓巷道掘进，14.4m2的拱形断面，采用锚喷支护，月进尺达到300m左右。（3）EBZ160悬臂式掘进机在磷矿中的应用（4）EBZ160悬臂式掘进机在金矿中的应用巷道无反复支撑技术代替了传统的单体支柱、十字铰接顶梁等方式，实现巷道顶板超前无反复支撑的新装备，支护工艺先进、机械化程度高、用人少，劳动强度低、安全高效，适用于综采工作面的超前支护。五、智能化巷道支护工艺5.1巷道无反复支撑支护技术巷道无反复支撑成套装备主要有多架单跨门式支架、搬运车组成。相邻支撑装置间通过链条相互链接，使巷道超前支护连为一体。根据巷道超前压力峰值分布范围，通过增设单跨支撑装置对巷道实现长距离机械化超前支护。无反复支撑.mp4WPZ-65/600L多功能巷道修复机WCL5Y防爆柴油机履带式运输车搬运车辆1）支撑装置搬运及巷道修复多功能车2）履带底盘无反复支撑专用车整车外形尺寸小、布置紧凑、行走部分采用履带结构，适用顺槽巷道等地形复杂路况；前后驾驶室、机架、履带总成、升降旋转机构均采用独立可拆式连接结构，保证整车外协加工、装配及后续车辆的扩展；可双向驾驶，行车视野开阔；采用四气门四缸增压发动机，尾气排放指标大幅降低；液压系统采用开式系统、结构简单，成本较低。煤矿用支撑装置搬运及巷道修复多功能车专门用于煤矿顺槽巷道无反复支撑装置的架设、搬运、拆装，同时具有巷道修复、装载除碴等功能，实现顺槽巷道机械化修复。巷道无反复支撑成套装备在同煤国电同忻矿5309综采工作面回风巷道进行50米超前支护，该套装备属国内首套。无反复支撑设备填补了国内相关领域的空白。该装备代替了传统的单体支柱、十字铰接顶梁等支护方式，每班超前支护人员由4人减到1人，节约成本70%，提高效率30%以上。CMM2-25煤矿用液压锚杆钻车CMM2-25锚杆钻车是一种窄机身大支护断面的锚杆支护设备，主要用于煤矿巷道锚杆支护，该钻车可与多种掘进设备配套使用，与连续采煤机（掘进机）平行（交替）作业，补打顶板及侧帮锚杆，同时兼打锚索。5.2巷道机械化支护CMM4-25、CMM6-25、CMM8-25煤矿用液压锚杆钻车该系列锚杆钻车是与连续采煤机配套作业的高效机械化快速支护装备，是目前国内外巷道快速支护的主要设备。支护效率高、安全性好。CMM10-30煤矿用液压锚杆钻车该设备是掘支运三位一体高效快掘系统的重要组成部分，全断面支护，支护效率高，实现自动化及智能化。多功能巷道支护修复机具有行走、卧底、刷帮、挑顶、挖装、运输、锚护功能，实现巷道修复支护智能化。控制方式：遥控和手动5.3多功能巷道支护修复机5.4双螺旋全液压混凝土湿喷机双螺旋全液压混凝土湿喷机，属自主研发产品。投入研发费用近千万元，历经六年、上百次矿井工业试验，成功研制出真正适合井下矿用的湿喷设备，颠覆了有近百年历史的干(潮)喷工艺。【应用范围】⚫广泛应用于煤矿、有色金属矿山、土建、地铁、隧道、公路护坡及农田水利建设等。⚫一体化结构集配料、搅拌、上料、喷浆、注浆等多种设备功能于一体，实现施工现场直接上料、混料、自动配比、搅拌、输送、喷射、注浆一体化，节省设备投入约30万元。【新产品、新功能、新优势、新效益】⚫独创性设计双螺旋混凝土搅拌输送机全球独创，获国家发明专利，实现了混凝土连续强制性搅拌并输送。⚫作业无粉尘施工现场无尘作业，保障员工职业健康。⚫人工成本低比干（潮）喷节省2-3人，提高效率约3倍，人工成本年节省约40万元。⚫混凝土强度高混凝土经双螺旋连续强制性搅拌，水化反应充分，和易性好，湿喷强度达C30；干喷一般强度在C15—C20。⚫喷射回弹少回弹率≤10%，干喷回弹率一般在30—35%，原材料年节省约16万元。双螺旋全液压混凝土湿喷机双鸭山双阳煤矿煤场围堤喷浆双鸭山东保卫矿西大巷喷射无粉尘双鸭山东荣三矿大巷双螺旋搅拌混凝土双鸭山东保卫矿西大巷湿喷作业⚫输送距离远全液压推送系统：水平距离150米，垂直高度80米。⚫外形尺寸小长×宽×高=3000×1150×1300mm，上料高度750mm，适合井下狭小空间作业。⚫攻克干粉速凝剂添加“三大难题”围绕液体速凝剂冬季防冻世界难题，创新干粉速凝剂添加系统，实现了速凝剂添加和风管喷射一体化，解决了“添不进、推不动、送不出”三大难题，填补了国内空白。与使用液体速凝剂相比，按同等添加量和不同单价测算，添加干粉