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摘要:淮南矿业集团针对中小断面、大倾角、巷道长度较短、较硬围岩的岩巷掘进,通过试用钻装机,改进爆破设计,形成了钻装机+二运+胶带输送机(或矿车)的成套机械化作业线,提高了掘进工效和施工安全保障能力,减轻了职工的劳动强度,为多层次发展掘进机械化进行了有益的尝试。
关键词:掘进机械化;钻装机;爆破设计
目前国有煤矿综合采煤机械化程度已达96%以上,大量的矿井实现了全综合机械化开采,用人少,工效高,劳动强度低,安全保障大幅度提高,综采工作面推进度已达1000m/年以上。掘进工艺与装备近年来有所进步,2013年国有煤矿综掘机械化程度已达46%,但远落后于采煤技术的快速提升。特别岩巷掘进,悬臂式岩巷掘进机的应用,解决了巷宽>3.6m、一次掘进长度>500m、岩石硬度f<7、巷道坡度≤16°的施工条件较好的岩巷综合机械化施工问题,但大多数掘进工作面仍沿用传统的炮掘工艺,远不能适应煤矿高产高效的需要。因此,研究和探索中小断面、大倾角、一次掘进长度较短、较硬围岩的复杂施工条件下岩巷机械化掘进成套装备,显得尤为紧迫。
一、岩巷掘进工艺和施工装备的现状及问题
在目前设备制造水平下,采用切削法破岩的悬臂式岩巷掘进机,实际最大经济破岩能力f≈7,且对巷道断面、坡度有一定的要求,岩石硬度f>7、一次掘进长度较短(<500m)时采用岩巷掘进机施工明显不经济。钻爆法仍然是岩石工程施工的主要方法。
采用钻爆法施工,目前有两种方法:
(一)采用人工风锤打眼爆破,耙装机将矸石装入矿车或胶带输送机进行排矸。该方法灵活机动,适应各种施工条件,但用人多,工效低,作业环境恶劣,安全威胁大。一般掘进工作面需配备70~75人/队,平均单进一般维持在80~120m/月·队。
(二)采用凿岩台车打眼爆破,侧卸式装岩机将矸石装入矿车或胶带输送机进行排矸。该方法单进水平虽然与传统的炮掘工艺相近,但工效可提高20~30%,且作业环境、施工安全得到改善。由于凿岩台车和侧卸式装岩机需前后更换位置,仍受巷道宽度的限制,使用率不高。
通过试用钻装机,改进爆破设计,形成了钻装机+二运+胶带输送机(或矿车)的机械化作业线,较好地解决了复杂施工条件下机械化掘进的难题,提高了掘进工效和施工安全保障能力,减轻了职工的劳动强度,为多层次发展掘进机械化进行了有益的尝试。
二、钻装机的主要技术特点
钻装机是集凿岩与装载、排矸于一体的综合掘进设备,主要用于中小断面(巷宽3.6m左右)、巷道坡度≤20°、岩石硬度f>7的岩巷掘进施工。该设备体积小,拆装灵活,通过钻臂实现打眼作业,还能进行爆破后的连续排矸作业,迎头设备配置少,避免了窄巷多种设备作业时的错车问题,有较好的施工适应性,降低了工人的劳动强度,保障了人员的作业安全,提高了岩巷掘进效率。其主要特点:
(一)集打眼与装载为一体,能在爆破后快速切换至裝载作业。
(二)打眼钻进效率高,尤其是对硬岩效果更好。
(三)采用刮板运输机进行矸石转运,可与矿车或胶带运输机灵活配合。
(四)具有手动和遥控两种操作方式,其中行走和扒装可采用无线遥控操作。
(五)采用中高压液压系统先导阀控制,系统保护齐全,工作平稳。
三、钻装机作业条件下的爆破设计
在人工打眼、耙装机装载的作业条件下,由于耙装机保护要求低,为提高爆破效果,通常采用斜眼掏槽方式,掏槽眼角度一般为77°,其主要缺点是掏槽眼角度控制困难,爆破后矸石抛掷距离远(18-20m);爆堆分散不集中,矸石清理工作量大,明显不适合钻装机作业。
在钻装机作业条件下,钻装机液压管路多,保护要求高,既要提高掏槽眼爆破效果,又要确保爆破后的矸石集中堆积和合理块度,方便装载作业,经多次现场试验,将原斜眼掏槽改为中深孔不同阶微差斜眼掏槽的方法。
根据钻装机性能,设计掏槽眼深2100mm,掏槽眼角度增加至87°以方便钻装机打眼;增设空眼并装1~2支药卷,保证在掏槽眼起爆时把残岩进一步破碎和抛出,增加掏槽有效深度。辅助掏槽眼角度90°;周边眼左侧比右侧多装炸药0.5卷/眼,将左侧矸石集中崩向右侧,集中在钻装机前方,方便爆破后钻装机的装载排矸。
通过上述改进,爆破后可将60%矸石集中在迎头5m范围内,迎头向后5m~20m范围内矸石较少;巷道左侧迎头向后15m以外几乎无矸石,爆破后矸石块度均匀且集中,便于钻装机装载作业;缩短了钻装机的后退距离,减小了保护设备占用时间,提高了工时利用,炮眼利用率达95%左右,取得了较好的爆破效果。
四、结语
钻装机是集钻孔、装载、运输、行走、喷雾灭尘于一体的综合打眼与装载设备,具有施工适应性强、机械化程度高、经济实用等优点。与传统的人工打眼炮掘工艺相比,具有机械化程度高、用人少、效率高、操作安全的优点;与凿岩台车作业线相比,具有掘进迎头的设备配置少,对巷道宽度适应性强的优点;与岩巷综掘作业线相比,具有投资省,对围岩硬度、巷道坡度有较为广泛适应性的特点。特别是在中小断面、较大坡度及硬岩巷道的掘进施工中,具有明显的优势,有很好的的推广价值。
参考文献:
[1]邹海波,刘锋,郭赟,梁伟.煤矿岩巷用钻装机的设计[J].煤炭工程,2010(07).
[2]刘晓刚.浅论煤矿掘进中深孔爆破技术[J].中国高新技术企业,2012(07).
关键词:掘进机械化;钻装机;爆破设计
目前国有煤矿综合采煤机械化程度已达96%以上,大量的矿井实现了全综合机械化开采,用人少,工效高,劳动强度低,安全保障大幅度提高,综采工作面推进度已达1000m/年以上。掘进工艺与装备近年来有所进步,2013年国有煤矿综掘机械化程度已达46%,但远落后于采煤技术的快速提升。特别岩巷掘进,悬臂式岩巷掘进机的应用,解决了巷宽>3.6m、一次掘进长度>500m、岩石硬度f<7、巷道坡度≤16°的施工条件较好的岩巷综合机械化施工问题,但大多数掘进工作面仍沿用传统的炮掘工艺,远不能适应煤矿高产高效的需要。因此,研究和探索中小断面、大倾角、一次掘进长度较短、较硬围岩的复杂施工条件下岩巷机械化掘进成套装备,显得尤为紧迫。
一、岩巷掘进工艺和施工装备的现状及问题
在目前设备制造水平下,采用切削法破岩的悬臂式岩巷掘进机,实际最大经济破岩能力f≈7,且对巷道断面、坡度有一定的要求,岩石硬度f>7、一次掘进长度较短(<500m)时采用岩巷掘进机施工明显不经济。钻爆法仍然是岩石工程施工的主要方法。
采用钻爆法施工,目前有两种方法:
(一)采用人工风锤打眼爆破,耙装机将矸石装入矿车或胶带输送机进行排矸。该方法灵活机动,适应各种施工条件,但用人多,工效低,作业环境恶劣,安全威胁大。一般掘进工作面需配备70~75人/队,平均单进一般维持在80~120m/月·队。
(二)采用凿岩台车打眼爆破,侧卸式装岩机将矸石装入矿车或胶带输送机进行排矸。该方法单进水平虽然与传统的炮掘工艺相近,但工效可提高20~30%,且作业环境、施工安全得到改善。由于凿岩台车和侧卸式装岩机需前后更换位置,仍受巷道宽度的限制,使用率不高。
通过试用钻装机,改进爆破设计,形成了钻装机+二运+胶带输送机(或矿车)的机械化作业线,较好地解决了复杂施工条件下机械化掘进的难题,提高了掘进工效和施工安全保障能力,减轻了职工的劳动强度,为多层次发展掘进机械化进行了有益的尝试。
二、钻装机的主要技术特点
钻装机是集凿岩与装载、排矸于一体的综合掘进设备,主要用于中小断面(巷宽3.6m左右)、巷道坡度≤20°、岩石硬度f>7的岩巷掘进施工。该设备体积小,拆装灵活,通过钻臂实现打眼作业,还能进行爆破后的连续排矸作业,迎头设备配置少,避免了窄巷多种设备作业时的错车问题,有较好的施工适应性,降低了工人的劳动强度,保障了人员的作业安全,提高了岩巷掘进效率。其主要特点:
(一)集打眼与装载为一体,能在爆破后快速切换至裝载作业。
(二)打眼钻进效率高,尤其是对硬岩效果更好。
(三)采用刮板运输机进行矸石转运,可与矿车或胶带运输机灵活配合。
(四)具有手动和遥控两种操作方式,其中行走和扒装可采用无线遥控操作。
(五)采用中高压液压系统先导阀控制,系统保护齐全,工作平稳。
三、钻装机作业条件下的爆破设计
在人工打眼、耙装机装载的作业条件下,由于耙装机保护要求低,为提高爆破效果,通常采用斜眼掏槽方式,掏槽眼角度一般为77°,其主要缺点是掏槽眼角度控制困难,爆破后矸石抛掷距离远(18-20m);爆堆分散不集中,矸石清理工作量大,明显不适合钻装机作业。
在钻装机作业条件下,钻装机液压管路多,保护要求高,既要提高掏槽眼爆破效果,又要确保爆破后的矸石集中堆积和合理块度,方便装载作业,经多次现场试验,将原斜眼掏槽改为中深孔不同阶微差斜眼掏槽的方法。
根据钻装机性能,设计掏槽眼深2100mm,掏槽眼角度增加至87°以方便钻装机打眼;增设空眼并装1~2支药卷,保证在掏槽眼起爆时把残岩进一步破碎和抛出,增加掏槽有效深度。辅助掏槽眼角度90°;周边眼左侧比右侧多装炸药0.5卷/眼,将左侧矸石集中崩向右侧,集中在钻装机前方,方便爆破后钻装机的装载排矸。
通过上述改进,爆破后可将60%矸石集中在迎头5m范围内,迎头向后5m~20m范围内矸石较少;巷道左侧迎头向后15m以外几乎无矸石,爆破后矸石块度均匀且集中,便于钻装机装载作业;缩短了钻装机的后退距离,减小了保护设备占用时间,提高了工时利用,炮眼利用率达95%左右,取得了较好的爆破效果。
四、结语
钻装机是集钻孔、装载、运输、行走、喷雾灭尘于一体的综合打眼与装载设备,具有施工适应性强、机械化程度高、经济实用等优点。与传统的人工打眼炮掘工艺相比,具有机械化程度高、用人少、效率高、操作安全的优点;与凿岩台车作业线相比,具有掘进迎头的设备配置少,对巷道宽度适应性强的优点;与岩巷综掘作业线相比,具有投资省,对围岩硬度、巷道坡度有较为广泛适应性的特点。特别是在中小断面、较大坡度及硬岩巷道的掘进施工中,具有明显的优势,有很好的的推广价值。
参考文献:
[1]邹海波,刘锋,郭赟,梁伟.煤矿岩巷用钻装机的设计[J].煤炭工程,2010(07).
[2]刘晓刚.浅论煤矿掘进中深孔爆破技术[J].中国高新技术企业,2012(07).