[精选]掘进生产技术培训教材.pptx
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1、第一局部安全技术基础知识第七章掘进生产技术第一节掘进机概述掘进机定义:就是用来与综采工作面配套使用的,是一种能够同时完成破落煤岩、装载与转载运输、喷雾除尘和调动行走的联合机组。掘进机与钻眼爆破和机械装载的传统方法相比,具有以下显著优点:l连续掘进,工序没有间断性,掘进速度快。10m/day.200m/month2巷道的围岩不受破坏,断面规整,能够保证巷道的稳定性。3没有爆破震动、烟雾,改善了作业环境,减少岩石冒落及瓦斯突出的危险,有利于安全生产和通风管理。4,减少了巷道的超控量和支护作业的充填量,减少不必要的工程量。5改善了劳动条件,减轻了工人的体力劳动。近年来,随着大功率电牵引采煤机在矿山的
2、开展与应用,使回采工作面的推进速度大大加快。为实现呆掘平衡,要求巷道的掘进速度必须相应地跟上,这就必须提高掘进机械化程度。图7-2综合掘进机械化工作面的设备布置l-掘进机;2-桥式转载机;3-吸尘软风筒;4-可伸缩胶带输送机段机尾部5-湿式除尘器;6-胶带输送机;7-钢轨;8-压人式软风筒掘进机1工作时,为了适应桥式转载机2与可伸缩胶带输送机搭接长度的要求,可伸缩胶带输送机的外段机尾部4的长度必须能延长1215m,以保证转载与运输的连续性,减少可伸缩胶带输送机拉伸胶带的次数,缩短辅助工时,加快掘进速度。第二节综掘机正常截割工艺综掘机按截割头布置方式分为横轴式与纵轴式两种。根据不同的地质条件选用
3、不同的综掘机,根据不同的综掘机选择不同的截割工艺。一、综掘工作面截割头能伸缩截割工艺一综掘机按截割头布置方式分类与各自的区别综掘机按截割头布置方式分为横轴式与纵轴式两种,1横轴式综掘机的截割头旋转轴线垂直于悬臂轴线,因此是横向切割2纵轴式综掘机的截割头旋转轴线与悬臂轴线重合,因此是纵向切割。三综掘机截割质量般要求综掘机截割质量的要求可归纳为“两低。四够“一规整。“两低:截割功率低,截齿消耗低。“四够:按作业规程规定的断面尺寸、规格质量,一次截割要够高、够宽、够深、够远,以利支护。“一规整:截割出来的巷道断面,周边轮廓规整,既满足支护要求又不超掘。四纵轴式截割头能伸缩的综掘机截割操作方法纵轴式截
4、割头能伸缩的综掘机截割操作方法如下:1清扫场地2截割柱窝3横向掏槽4迂回截割接近顶板时,截割头要离开顶板100-300mm,防止截割头破坏顶板。废四纵轴式截割头能伸缩的综掘机截割操作方法纵轴式截割头能伸缩的综掘机截割操作方法如下:1清扫场地综掘机启动后收回截割头,将铲板放至底板,然后移动综掘机至工作面,用截割头清扫工作面迎头及两帮浮煤。2截割柱窝1综掘机放下后支撑座至适当高度,以增加截割深度。2将截割头对着工作面左下角,逐渐伸出截割头截割柱窝,如图7-4所示。3待截割头完全伸出,听到溢流阀动作声音时缩回截割头,将截割下来的煤岩用截割头运到铲板附近,装运出去。4提起后支撑座,将机器向前移动到完全
5、缩回的截割头触及底板为止。5再一次放下后支撑座,伸出截割头,加深截割柱窝深度约200mm。6再一次缩回截割头,提起后支撑座,向前移动机器到截割头触及底板。7第三次放下后支撑座。这样两次前进操作的目的,是为了使截割头全部切入煤壁,提高工作效率。3横向掏槽将深入柱窝的截割头紧贴底板向右移动,进行横向掏棺,如图75a所示。横向截割时,截割头必须处于缩回的位置。4迂回截割截割头到达右帮后,向上挑一定的距离,进行迂回截割,如图7-4纵轴式截割头截割柱窝a平视图;b俯视图图7-5b所示。这个距离称为跨距,跨距大小根据煤岩软硬而定,跨距越大机器截割效率越高,但应以机器不过载、不出大块为准。最后以巷道中线为准
6、,用截割头按图7-5b所示的虚线将工作两帮、顶和底板进行一次清理,然后再继续第二次循环截割。二、综掘工作面截割头不能伸缩截割工艺截割头不能伸缩的综掘机,一般都采用横轴式的截割头.因此,综掘机必须在前移过程中能够完成进刀任务,并且每次进刀前,不需要稳定综掘机,特别在截割硬煤、矸时,稳定性能好。所以在截割头不能伸缩、截割半煤岩中一般都采用横轴式截割头不能伸缩的综掘机。一纵轴式截割头不能伸缩的综掘机的一般截割操作方法二横轴式截割头不能伸缩的综掘机的一般截割操作方法废二、综掘工作面截割头不能伸缩截割工艺截割头不能伸缩的综掘机,一般都采用横轴式的截割头.因此,综掘机必须在前移过程中能够完成进刀任务,并且
7、每次进刀前,不需要稳定综掘机,特别在截割硬煤、矸时,稳定性能好。所以在截割头不能伸缩、截割半煤岩中一般都采用横轴式截割头不能伸缩的综掘机。一纵轴式截割头不能伸缩的综掘机的一般截割操作方法这类综掘机如EBJ-75型的截割头不能伸缩,依靠行走机构进行钻进,在中等或中等以上硬度煤岩的工作面,宜先在工作面中心底部开槽,如图7-6所示,以保证综掘机的稳定。对中等以下硬度的全煤工作面不受此限。这类综掘机在行走钻进时应抬起后支撑,到达钻进深度后再放下后支撑,进行左右横向截割。钻进深度称为截深,应根据岩层软硬程度而定,即硬浅软深。为了提高截割效率,一般截深不宜小于截割头的长度。跨距的大小,以煤能落下、不出大块
8、为宜。图7-6综掘机中间开槽废二横轴式截割头不能伸缩的综掘机的一般截割操作方法这类综掘机如AM-50型的截割头不能伸缩,依靠行走机构进行钻进。其一般截割操作方法是:1.开槽钻进截割头首次横向截割之前,必须先在工作面开槽钻进,在开槽钻进过程中,依靠行走履带向前移动。对中等以上硬度的岩石,应先在工作面的中心开始钴进,以保证综掘机的稳定。由于截割头受中间传动箱空间的限制,在钻进过程中,截割头必须左右摆动,直到需要的钻进深度,如图7-7所示。2横向截割当到达槽窝的深度后,关闭行走电动机,放下后支撑装置,使综掘机后部略微抬高,以便综掘机在截割中有较好的稳定性,然后横向迂回截割,直至完成整个断面的截割工作
9、。平煤巷进尺三、掘锚机施工工艺三、掘锚机施工工艺一截割操作程序一截割操作程序二支护方式二支护方式三三 装岩方式装岩方式一截割操作程序一截割操作程序1、向前行走,掘锚机进入工作位置。截割开始前,放下尾部液压稳定架。2、抬起前探梁,抬起截割臂,截割臂将停在设定的顶板位置。3、掏槽:自顶板下200-300mm处进刀掏槽。4、向下截割:自上而下截割,截割头到达设定的底板位置时,停止向下截割。一截割操作程序一截割操作程序5、截割臂退回:平整和清理底板。6、停机,重新启动,选择打锚杆模式,打安锚杆。7、选择行走:当打锚杆工作完成,按下OK按钮并且放下顶板液压支撑架。8、向前行走:确定前铲板已放下并且副板已
10、翻开清理底板。进入新的工作位置。二支护方式二支护方式1、临时支护:使用MB670掘锚机自配的液压支撑顶棚做临时支护。迎头割煤后由掘锚机司机将液压支撑顶棚升起,然后依次铺设钢带、钢筋网至迎头,看好中线,找好扭距,缓慢上升使顶棚接实顶板。2、永久支护:采用锚网带加锚索作为永久支护,采用锚索加强支护,锚索布置在巷道两排钢带之间的顶板处,使用MB670掘锚机机载液压钻机打设,按照由外向里、先顶后帮的顺序进行,每打完一个锚杆眼及时安装锚杆。二支护方式二支护方式3、MB670掘锚机自配的临时支护顶棚距工作面端头的最大空顶距为2.3米,最小空顶距为1.3米,永久支护的最小空顶距为2.3米,最大空顶距为3.3
11、米。循环进尺为1.0米。4、帮部锚杆拖后同一排顶板锚杆200-300mm。二支护方式二支护方式u5、顶板锚杆钻锚工序:1定W形钢带位置,放到液压前探梁顶棚上,定准锚杆眼位,眼深。用长度2600mm的钻杆一次钻到设计要求。2开眼时,钻进速度要放慢,钻机推力减小。3开眼后给水,增加钻机推力,加大钻进速度。4钻眼后将锚固剂和锚杆插入孔内,锚杆外端放入螺母和托盘;5推动进给/锚杆手柄,将锚杆推进孔内,旋转时间不低于30秒,锚杆安装和预紧完毕;6使用放大器,拧紧锚杆螺帽,拧紧力矩到达400N.m;7调整钻机,打设其他顶板锚杆。二支护方式二支护方式u6、帮部锚杆钻锚工序:1定准眼位,按由上向下的顺序逐个施
12、工锚杆眼。2安好钻杆,确定好钻孔位置,钻机支撑架顶到侧帮。3开始推进悬转钻杆,打完一根钻杆后,增加第二根钻杆,需增加至三根钻杆。4安装锚杆后,重复上述过程,完成其它帮部锚杆。三三 装岩方式装岩方式u利用掘锚机的铲板和副板及卡爪扒矸,利用掘锚机一运溜子和二运皮带出矸。四.运输后配套方式u一皮带运输一皮带运输二皮带运输二皮带运输迎头扒装机或综掘机二运皮带后部直接搭接运输皮带,运输皮带直接与采区运输系统搭接,形成一个连续的运输系统。优点是能实现连续运输,适应炮掘巷道和综掘巷道排矸,而且运输能力大,效率高。目前掘进巷道排矸皮带主要采用DSJ100/63/2*125型和DSJ80/40/2*55型皮带及
13、18.5KW电动滚筒皮带。岩石分类有效地破岩和合理地支护井巷,就必须在研究岩石和岩体的物理力学性质的基础上对岩石进行工程分级,并以此为依据合理地选择破岩和井巷支护的方法。岩石工程分级方法较多。我国煤矿常用的是按岩石巩固性对岩石进行分级,即普氏分级法。普氏提出一个表示岩石巩固性的综合指标岩石的巩固性系数,即普氏系数,以此来表示岩石破坏的相对易难程度。值在数值上等于岩石单向抗压强度RcMPa的10%,即:=Rc/10 为了简化,我国煤炭系统按岩石巩固程度性将煤岩分为:岩石的工程分级、相当软的岩石,=1.5,如:碎石土,破碎的页岩,结块的卵石和碎石,坚硬的煤,硬化的黏粘土。、中硬岩石,=23,如:软
14、页岩与软的石灰岩,冻土,无烟煤,普通的泥灰岩,破碎的砂岩,胶结的卵石砂砾、掺石土以及各种不坚硬的页岩,致密的泥灰岩。、相当硬的岩石,=46,如:硬质黏土页岩,不坚硬的砂岩和石灰岩,软的砾石砂质页岩,片状砂岩,普通砂岩,铁矿石。、硬岩石,=810,如:坚硬的石灰岩,不硬的花岗岩,硬的砂岩,硬大理石,黄铁砂,白云岩,紧密的花岗岩,花岗岩岩石,很硬的砂岩和石灰岩,石英质矿脉,硬的砾岩,很硬的铁矿石。、很硬岩石,=1214,介于之间的岩石、坚硬岩石,=1520,如:很硬的花岗岩,石英斑岩,硅质页岩,最硬的砂岩和石灰岩,很硬、很致密与韧性最大的石英岩与玄武岩,及其他特坚硬的岩石。巷道支护 巷道被开凿后,
15、为维护有效空间,防止围岩变形、塌陷,必须对巷道进行有效支护。巷道支护分为巷道临时支护和巷道永久支护2种。巷道临时支护常见的种类有锚喷支护、锚杆支护、金属拱形支护、金属拱形无腿支护、前探梁支护等。巷道永久支护的效劳年限长,一般不可能回收重复利用。根据支护的特点,一般将永久支护分为喷锚支护、架棚支护和砌喧支护向下种。2、支架支护巷道冒顶事故的原因与防治#支架支护巷道冒顶事故的原因 支架支护巷道的冒顶可分为压垮型、漏垮型和推垮型三类。1压垮型冒顶因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大、压垮了支架、从而导致巷道顶部已破碎的岩块冒落。2漏垮型冒顶因无支护巷道或支护失效非压坏巷道顶部存在游离岩块、这砦岩块在
16、重力作用下冒落、造成事故的发生。3推垮型冒顶因巷道顶帮破碎岩石、在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力、如果这局部巷道支架的稳定性不够、可能被推倒而发生冒顶。支架支护巷道冒顶事故的预防措施支架支护巷道冒顶事故的预防措施 1 1可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中、并尽量防可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中、并尽量防止采动的影响;止采动的影响;2 2巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力;巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力;3 3巷道支架所能承受的变形量、应与巷道使用期间围岩巷道支架所能承受的变形量、应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应;可能的变形量相适应;4 4尽可能做到支架与围岩共
17、同承载。支架选型时、尽可尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时、尽可能采用有初撑力的支架;支架施工时要严格按工序质量要求能采用有初撑力的支架;支架施工时要严格按工序质量要求进行、并特别注意顶与帮的背严背实问题、杜绝支架与围岩进行、并特别注意顶与帮的背严背实问题、杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象;间的空顶与空帮现象;5 5凡因支护失效而空顶的地点、重新支护时应先护顶、凡因支护失效而空顶的地点、重新支护时应先护顶、再施工;再施工;6 6巷道替换支架时、必须先支新支架、再拆老支架;巷道替换支架时、必须先支新支架、再拆老支架;7 7在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定在易发生推垮型冒顶的巷
18、道中要提高巷道支架的稳定性、可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定、增加架间的性、可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定、增加架间的稳定性、以防推倒。倾斜巷道中支架被推倒的可能性更大、稳定性、以防推倒。倾斜巷道中支架被推倒的可能性更大、其支架间拉撑件的强度、密度要适当加大。其支架间拉撑件的强度、密度要适当加大。特别注意:在掘进工作面特别注意:在掘进工作面10m10m内、地质破坏带附近内、地质破坏带附近10m10m内、内、巷道交叉点附近巷道交叉点附近10m10m内、已经冒顶处附近内、已经冒顶处附近10m10m内、都是容易发内、都是容易发生顶板事故的地点、巷道支护必须适当加强。生顶板事故的地点、巷道支
19、护必须适当加强。第三节特殊地质条件下的截割工艺特殊地质条件下的截割工艺是指破碎顶板、易片帮、遇有夹矸以及在倾斜和拐弯的综掘工作面使用综掘机进行截割的顺序和方法等一、破碎顶板综掘工作面事故的原因及防治措施1掘进破煤岩后,顶部存在将与岩体失去联系的岩块,如果支护不及时,该岩块可能与岩体完全失去联系而冒落。2掘进工作面附近已支护局部的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块,一旦支护失敖,就会冒落造成事故。在断层、褶曲等地质构造破碎带掘进巷道时顶部浮石的冒落,在层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时顶板冒落等,都属于第一种原因的冒顶。因爆破不慎崩倒附近支架而导致的冒顶,因接顶不严实而导致岩块砸坏支架的冒顶则属于第二
20、种原因的冒顶。此外,两种原因的冒顶可能同时发生,如掘进工作面无支护,局部片帮冒顶推倒附近支架导致更大范围的冒顶。2预防掘进工作面冒顶事故的措施1掘进工作面要严格控制空顶距:掘进工作面爆破后,工作面没有支护的最大距离,一般依照岩层稳定情况和支护排距确定,一般情况下不超过2个排距,综掘最大空顶距:综掘机一次切割完成后,工作面没有支护的最大空顶距离,一般为支护排拒2倍。炮掘、综掘最小空顶距:指支护后工作面最小的没支护距离,一般为不大于支护排拒的1/2。当掘进工作面遇到断层褶曲等地质构造带或层理裂隙发育的岩层时,棚子应紧靠掘进工作面,并缩小棚距,在掘进工作面附近应采用撑木、拉杆等把棚子连成一体,防止棚
21、子被推垮,必要时还要在巷道里打中柱,用锚杆支护时应有特特殊措施。2严格执行敲帮问顶制度,危石必须挑下,无法挑下时应采取临时支撑措施,严禁空顶作业。3采用前探梁金属支架等临时支护措施,使工人在顶板有防护的条件下作业。防止冒顶伤人。4根据顶板条件变化,采取相应的支护形式,并应保证支护质量。架棚支护冒顶区及破碎带必须背严接实,必要时要挂网,防止漏空。5掘进工作面的炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架及掘进工作面距离相适应,以防止因放炮而崩倒棚子。二沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施l避开动压影响。巷道施工必须在上区段回采工作结束,待岩层活动完全稳定后再进行。2尽量减小掘进时的空顶面积。截割前支架紧跟到
22、工作面,截割后及时架设支架。要减小巷道面轮廓尺寸,尽量防止对顶板的振动。如果截割难以控制和管理顶板,应改用手镐方法掘进。3巷道支架要加密,同时将下帮腿与底板的夹角缩小,将顶帮用木板等背严接实。4擦边掘进时,如遇上区段巷道的棚腿外露时,其下帮棚不要抽掉,可以捆上木板或笆片,起到挡矸帘的作用。三顶板破碎、直接顶易冒落的掘进工作面的截割顺序与方法顶板破碎、直接顶易冒落的掘迸工作面,为了减少顶板暴露时间,一般宜将工作面分两次截割,先截割工作面1/3的宽度,后截割剩余2/3的宽度。二、易片帮综掘工作面截割工艺一在松软膨胀性岩层或破碎煤体中掘进时的安全措施松软膨胀岩体一般指黏土岩、泥岩等松软岩体,它们具有
23、“松结构松散,稳定性与胶结性都差,很容易在空顶时发生规则垮落。在这类岩层中掘进巷道时,应尽可能采用使围岩暴露面积小、暴露时间短的施工方法,支架应能及时有效地支护顶板。二有淋水的掘进工作面顶板管理措施掘进工作面有淋水时,要通过水文地质工作,弄清水的来源,掌握水量的变化。再根据实际条件分别采用预注浆封水、快硬砂浆堵水、截水槽或截水棚截水等方法将水引离工作面。顶板淋水不大时,用压力空气边吹边喷砂浆止水。有淋水的地段,要加大支架密度,背严帮顶,提高支架的稳定性,防止冒顶事故的发生。三煤质松软、层理明显、节理发育、顶板条件较好的综掘工作面的截割顺序与方法煤质松软、层理明显、节理发育的煤层较易崩落。因此,
24、截割时可不受迂回截割的限制,可采用先在工作面中部切人,到达截深后,以此为中心,按顺时针方向摆动截割臂做圆周截割,如图78所示。巷道基本成型后,再用截割头刷帮、钻柱窝,使巷道断面到达设计要求。平顶山矿务局一矿综掘四队,使用这种方法连续多年破万米。四煤质中硬、层理明显、节理发育、顶板条件较好的综掘工作面的截割顺序与方法煤质中硬的全煤工作面,可采用先割底掏槽,然后向上截割右帮,留一定厚度的顶煤截割中部后自动下落,再从左帮向中间截割的方法。五易片帮的综掘工作面的截割顺序与方法综掘机在易片帮的综掘工作面作业时,应根据不同情况采取不同的措施,以控制片帮。l-般在易片帮煤层中,综掘机的截割顺序是宜先截割综掘
25、工作面的中间,后刷两帮,尽量缩短两帮空顶时间。2在倾斜易片帮煤层中,综掘机的截割顺序宜先截割巷道的下帮,然后再截割巷道的上帮;先截割巷道的底部,然后再截割巷道的顶部;最后在巷道的上角收尾。三、遇有夹矸综掘工作面截割工艺一掘进巷道过断层等构造变化带时的安全措施掘进巷道在通过断层、褶曲等构造变动剧烈、围岩松软、节理裂隙发育地带以及顶板性突变地带时,由于围岩强度低、稳定性差、帮顶压力大,在安全技术方面应做好以下方面工作:1加强巷道掘进地段的地质调查工作,根据所掌握的地质资料包括构造分布、岩性变化等,及时制定具体的施工方法与安全措施。2巷道在破碎带中掘进,应做到一次成巷,尽可能缩短围岩暴霹时间,减少顶
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