掘锚一体机切眼大断面一次成巷掘进技术应用.pdf
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1、12应用能源技术2022年第12期(总第300期)doi:10.3969/j.issn.1009-3230.2022.12.003掘锚一体机切眼大断面一次成巷掘进技术应用刘爱云(鄂尔多斯市伊化矿业资源有限责任公司,鄂尔多斯017000)摘 要:针对30207运输巷掘进速率较慢的现状,该矿采用MB670型掘锚一体机施工,将 掘进与支护等工序同步作业,减少支护所需的时间,提高成巷速率。掘进后采用FLAC3D模拟不 同锚杆预紧力、数量、长度、排距及锚索长度时围岩应力分布情况,得到巷道采用预紧力60 kN、数量6根、长度2 000 mm、排距1 000 mm的锚杆及长度为6 300 mm锚索时支护效果
2、最优。支 护参数优化后,通过数值模拟及现场监测的方法可知,最大应力值及围岩变形量较小,能够满足 巷道围岩完整性、稳定性的要求。掘锚一体机不仅提高了巷道的掘进速率,单月进尺由240 m 提高至400 m,还节约了经济成本,支护材料由3 299.4元/m减少至2 666元/m,降幅19.2%o关键词:掘锚一体机;应力;位移;掘进速率中图分类号:TD263.3 文献标志码:A 文章编号:1009-3230(2022)12-0012-06Application of One-time Roadway Excavation Technology of Bolt-mining Integrated Mac
3、hineLIU Ai-yun(Ordos Yihua Mining Resources Co.,Ltd.,Ordos 017000,China)Abstract:In view of the current situation that the 30207-transport roadway has a relatively slow excavation rate,the mine adopts the MB670 type bolt 一 mining integrated machine for construction,which synchronizes the process of
4、excavation and support,reduces the time required for support,and increases the speed of roadway formation.After excavation,FLAC3D was used to simulate the stress distribution of surrounding rock with different bolt preload,quantity,length,row spacing and anchor cable length.It is obtained that the s
5、upport effect is optimal when the roadway adopts the anchor rod with the pre-tightening force of 60 kN,the number of 6 pieces,the length of 2 000 mm,the row spacing of 1 000 mm and the anchor cable with the length of 6 300 mm,the support effect is the best.After the optimization of the support param
6、eters,it can be known through numerical simulation and on-site monitoring that the maximum stress value and the deformation of the surrounding rock are small,which can meet the requirements of the integrity and stability of the surrounding rock of the roadway.The bolt-mining integrated machine not o
7、nly improves the excavation rate of the roadway,the monthly footage is increased from 240 m to 400 m,but also saves the economic cost.The supporting material is reduced from 3 299.4 yuan/m to 2 666 yuan/m,a decrease of 19.2%.Key words:bolt-mining integrated machine;stress;displacement;driving rate0引
8、言近年来,随着我国机械化水平的提高,综掘收稿日期:收稿日期:2022-09-21 修订日期:修订日期:2022-10-15 作者简介:作者简介:刘爱云(1989-),男,本科,工程师,现从事煤矿 机电设备管理、智能化管理。机等设备在矿井得到了广泛应用。虽然综掘掘 进速率快,但其仅具有单一的掘进功能,支护占 成巷时间的比重大,造成巷道总掘进时间长,这 成为制约快速成巷的瓶颈1So因此,如何提高 2022年第12期(总第300期)应用能源技术13巷道的支护效率是当前快速成巷面临的关键问 题6-70掘锚一体机能够实现掘进与支护同步 施工,解决成巷过程中掘锚分离的问题,减少支 护所占用的时间,满足巷道
9、快速掘进的要 求8-9o掘锚一体机在内蒙、陕西等一些煤层条 件较为简单的矿井已实现应用,大大提高了巷道 掘进速率,缓解了采掘接替紧张的局面 但掘锚一体机受地质条件影响较大,在巷道处于 高应力、软岩等复杂条件时,围岩易发生冒顶、片 帮等问题,限制了掘锚一体机的使用12-13o本 文针对母杜柴登煤矿巷道掘进速率较慢的现状,采用理论分析、数值模拟及现场实测等手段,对 掘锚一体机快速成巷工艺进行研究,大大提高了 巷道的掘进速率,为类似条件下巷道的快速掘进 提高了宝贵经验。1工作面概况母杜柴登煤矿30207工作面位于井田南翼中 部,302盘区东侧,主采煤层为3-1煤煤,设计采 高4.8 m,生产能力4.
10、2 Mt/ao工作面设计长度 3 500叫宽度326叫走向南北,向302盘区西部 接续。煤层厚度为3.8-6 m,总体南部厚,北部 薄:煤层埋深为630.8-654.61 m,南浅北深;煤层底板标高在+631.1 +646.132 m之间,南 高北低;整体为单斜构造,工作面煤层倾角1 2。,煤层倾向为北西向,工作面回采将以小角度俯 采为主。煤层地质条件较为简单,顶板主要为粉 砂岩及细粒砂,底板主要为粉砂岩、砂质泥岩。矿 井钻孔勘探显示,以顶板砂岩含水层充水为主,20 m以下含水层富水性较弱,但水压较大。通过 疏放水钻孔将工作面顶板冒落裂缝带发育范围内 的含水层水疏放至不承压状态,减少采后涌水量
11、,尤其是减少初次顶板垮落及周期性顶板垮落过程 中的涌水量,使工作面顶板水能够平稳泄出,保证 了采掘安全。30207运输巷掘进断面19.44 m2,采用锚网索支护,原支护参数见表10表表1 30207运输巷原支护参数运输巷原支护参数支护材料支护参数直径X长度(mm X mm)间排距(mm X mm)顶板锚杆(螺纹钢)022x2400800 x 900帮部锚杆(螺纹钢)22x24001000 x 900锚索(钢绞线)4)17.8x83001800 x1800WF托盘(预应力)WO x 130 x10锚索托板(钢)300 x300 x16角锚索托板1 000 mm长11#工字钢顶板网(虧钢筋网)C3
12、200 X1200100 x100帮部网(計菱形网)3200 X120050 x50顶板钢带(W型)5200 x 250 x3帮部钢护板(W型)450 x 250 x52掘进施工工艺优化2.1原施工工艺30207运输巷原采用EBZ230型掘进机掘进,掘进机参数,见表2。表表2 EBZ230型掘进机参数型掘进机参数最大截割断面29 m2最大切割宽度6.2 m最大切割高度4.7 m最大卧起深度0.200 m适应切割煤岩硬度W85 MPa适应巷道坡度18履带接地比压0.17 MPa行进速度0 7 m/min截割功率230 k W系统压力23 MPa切割头型式纵轴式总机外形尺寸(长x宽x高)11.3
13、x3.2X 1.77 m巷道原掘进工艺受掘进与支护分离影响,成 巷速率慢,月进尺约240 m,造成矿井采掘交替紧 张。为提高巷道掘进速率,该矿提出采用掘锚一 体机提高成巷速率,缩短掘进与支护的时间,保证 巷道的掘进进尺满足回采需求。2.2掘锚一体施工工艺目前影响巷道快速掘进的主要因素是支护所 占用的时间,占成巷总时间的75%左右。为提高 成巷速率,30207运输巷采用MB670型掘锚一体 机施工,将掘进与支护等工序同步作业,减少支护 所需的时间,提高成巷速率,具体参数见表3。14应用能源技术2022年第12期(总第300期)表3MB670型掘锚一体机参数技术特征主要参数技术特征主要参数长X宽X
14、高/mm11300 x4600 X2195离地间隙/mm260重量/t102行走速度/m-min-1可调 3.5、7.0、15 m/min总功率/k W546输送机速度m s12.2电压/V1140尾部旋转角/。左右45截割头宽度/m5.8滚筒直径/mm1150滚筒直径/mm2260 3450 mm滚筒转速/ms11.51截割高度/mm1400-4500频率/Hz50根据巷道围岩特性、掘锚一体机工艺特征,需 要巷道支护工艺进行优化,减少支护所占用时间,提高成巷速率。根据顶板岩层性质确定循环进尺,保证巷道 掘进的安全性。如果顶板完整性、稳定较好时,最 大控顶距不超过3 m,掘锚一体机施工时控顶距
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