建井期间部分断面掘进机快速施工工法

'建井期间部分断面掘进机快速施工工法1.前言我国目前煤巷及煤岩巷采用综掘机组施工发展迅速。掘进、排矸配备部分断面掘进机、转载机、皮带机、装载机；支护配备锚杆钻机、喷浆机。只有各工序所用的设备的生产能力基本平衡，相互适应，形成一条完整的机械化作业线，才能保证施工获得持续的高速度和高效率。隶属于中煤第三建设（集团）有限责任公司三十工程处，从2006年组建第一支综掘队后，经过近三年的发展，目前已配有17套综掘机械化作业线，先后在八个煤矿建设项目得到了的应用，取得较好的社会、经济效益。2.工法特点2.1部分断面掘进机工法的优点是对围岩扰动少，控制断面准确，少超挖，操作人员少。2.2掘进、支护平行作业，施工速度快。2.3材料消耗和工程成本能得到保证。3.工法适用范围适用于坡度不大于12°，巷道起伏小、长度大。煤层较稳定，构造简单的煤巷及煤岩巷。4.工艺原理采用综掘机进行截割煤和装煤。截割顺序：割煤时由下向上，先从巷道煤层底板拉槽然后往复割至顶部。采用多台激光指向仪定向，便于掌握巷道规格，保证工程质量。采用湿式螺旋除尘风机，将工作面含尘空气利用风机动力压入除尘器，通过振弦过滤器的水喷雾器和对含尘气体在气流冲击下产生振动，使经过过滤器的含尘气体变成湿润含尘气流，含尘气流通过旋流器叶片形成高速旋转的液气流，在离心力的作用下，将含尘水雾抛向脱水筒内壁形成污水流，通过脱水环下排污口流出机外或进入循环过滤水箱，重新经喷雾泵站循环使用。5.施工工艺及操作要点5.1工艺流程安全检查→综掘机切割进尺→进行临时支护→找平顶板，打顶部锚杆（锚索）眼→铺顶板金属网→架顶板槽钢梁→安装锚杆（锚索）→割帮→打帮部锚杆眼→铺设巷帮金属网、钢 带梁→安装锚杆。5.2操作要点割煤时，煤落入综掘机铲板的收集头上，装在收集头上的圆盘耙爪连续运转，将煤装入综掘机自带的中部运输机，中部输送机将煤转载到辅运大巷可伸缩胶带输送机上，实现连续运输。开联络巷时，为了便于连续运输系统顺利通过，可将开口处抹角按2×2m的区域抹成圆弧状，同时需将联络巷与正巷布置成呈60°左右的夹角形式，以方便连续运输系统通过。清煤铲车清理巷道内的浮煤、淤泥，保证巷道干净、畅通。截割头切割梯形断面示意图在交接班后，跟班干部、班组长、安监员、瓦检员共同进入工作面进行“四位一体”的安全检查，发现问题及时处理，待确定工作地点安全可靠后，进行例行的生产前的检查检修工作：①支护的质量、数量是否符合规程要求；②瓦斯探头、风筒是否到位；③内外喷雾、冷却系统、电路系统、机械各运转部位是否正常；④校正中线，查看工作面是否有丢帮落底现象并进行处理。然后延伸机组跑道，延伸跟机皮带并进行机组截割。每小班进行三个作业循环，每循环进尺2.0m，每循环内的作业顺序是：割够2.0m，推移前探梁在其下进行锚杆支护与锚索支护，以此往复循环。截割头切割圆形断面示意图 施工中按以下截割顺序和方法进行：开启跟机皮带→合上电控箱操作手把→拉出操作箱紧停按纽→按压警铃发出开机信号升→将支护开关拔至“运行”位置→在信号发出10S内启动油泵电机→在油泵电机启动10S后启动截割电机。为了更主动的解决巷道超前维护问题，我们选择了恰当的机组截割顺序，在实验的基础上，选择了左右循环向上的截割方式。它的突出特点是空顶时间相对较短，对围岩扰动小，可有效控制围岩松动破坏范围。采用循环切割方法，切割头逆时针旋转，等整个系统正常后，按截割顺序将铲板放下紧贴底板做为前支撑点，切割头对准工作面缓慢前移进刀，钻入1000mm后，将机组后支撑放下做为后支撑点进行切割，要求顶板水平切割，两帮垂直切割，一次性割够巷道断面的设计标准。岩性稳定性差时，宜先对围岩进行初喷临时支护。5.3辅助运输系统辅助运输系统根据井筒类别一般采用以下两种形式。汽车运输流程:机组掘进割的煤岩→机组星轮耙煤岩到双链刮板运输机→拖移骑跨式转载机→可伸缩胶带输送机→拆机硐室→耙煤机→汽车（矿车）→主、副平硐（小角度斜井）。皮带运输流程:机组掘进割的煤岩→机组星轮耙煤岩到双链刮板运输机→拖移骑跨式转载机→可伸缩胶带输送机→联络巷刮板输送机→主、副平硐（井底煤仓、临时提升箕斗）。5.4通风除尘系统据现场实测，在不采用综合防尘措施情况下，机掘工作面的粉尘浓度为2000～3000mg/m3，个别高达6000mg/m3左右，由此可看出，机掘防尘是矿井综合防尘极为关键重要的一环。采用抽出式除尘风机，将工作面的含尘空气经风机动力压入除尘器，通过振弦过滤器时，在来流方向上设置的水喷雾器向振弦过滤板上喷雾，附有水幕的纤维使粉尘湿润增重或凝并或滞留，同时由于通过的含尘气体使纤维在气流冲击下产生振动，强化了水雾雾滴与含尘气体中粉尘冲突，提高了对微细粉尘的捕获，由于振弦过滤器纤维的自净能力及水喷雾器不断向过滤器喷雾，使经过过滤器的含尘气体变成湿润含尘气流，含尘气流通过旋流器叶片形成高速旋转的液气流，在离心力的作用下，将含尘水雾抛向脱水筒内壁形成污水流，通过脱水环下排污口流出机外或进入循环过滤水箱，重新经喷雾泵站循环使用。 通风除尘系统示意图5.5施工劳动组织施工期间配备一个掘进队（56人）和一个综合队（37人）。施工劳动组织配备详见表5.1。劳动力计划安排表表5.1单位工种人数单位工种人数单位工种人数掘进队队长1综合队电工4项目部经理1机组司机5机修4副经理3技术员1大班机检修3工程技术部测量2材料员1压风工3地质1机修2灯房3矿建2班长1×4装载机司机3资料2质检员1×4搅拌工8经营管理部2支护工6×4泵工3物资供应部3喷浆工4×3绞车司机6安检调度3皮带机司机1×3专职安检员3合计56372256+37+22=1256.材料与设备根据煤巷机械化配套中破煤（岩）、装煤（岩）、支护、运输（提升）各个环节相互匹配的要求，使设备综合能力最大限度得到发挥，取得快速、经济施工的效果。经过几年来实践总结，煤巷机械化快速施工主要配套设备选型见表6.1。 煤巷掘进主要设备技术参数表见表6.2、表6.3。煤巷机械设备配备表表6.1序号设备名称型号规格数量额定功率备注1掘进机EBZ2001200/1102皮带送输机SSJ-80043刮板运输机SGW-40T24空压机LA-130/8.5-2021305搅拌机JS-10002376配料机PL1200YII18.87风泵QOB-15N58湿式螺旋除尘风机LZJC-Ⅲ-C19对旋风机2×3022×3010混凝土喷射机PC-5T411气动锚杆钻机MQT-90812气动帮锚杆钻机MQB-701013风镐01-3020部分断面掘进机技术特征表表6.2型号参数EBZ200备注最大掘进高度(m)5.1最大掘进宽度(m)6.5爬坡能力（°）±18卧底深度（mm）400装载能力（m3/min）4星轮转速（r/min）30截割电机功率（Kw）200/110行走速度（m/min）0～7.7整机外型 长×宽×高（mm）10600×3600×1800整机重量（kg）58000含二运湿式螺旋除尘风机技术特征表表6.3型号参数LZJC-Ⅲ-C备注工作阻力(Pa)1200 处理风量(m3/s)7总粉尘除尘效率（%）90～98呼吸性粉尘除尘效率（%）75液气比（L/m3）0.025～0.09噪声（dB）87电机功率（Kw）37额定转速（r/min）2950整机外型 长×宽×高（mm）3180×950×1200整机重量（kg）11267.质量控制7.1本工法执行的主要规范、标准：（1）《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213—90）。（2）《矿山井巷工程质量验收评定标准》（MT5009—94）。（3）《煤矿安全规程》（2006年版）。（4）《煤矿建设安全规程》（1997年版）。（5）《混凝土工程施工及验收规范》（GB0204-2002）。（6）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）7.2本工法在现行标准、规范中主要质量要求详见表7.17.3质量保证的主要措施（1）坚持“科学管理、精心施工、信守承诺、产品优良”的质量方针，并积极开展QC活动，强化全员意识，形成全方位、全过程的质量管理网络。（2）坚持执行“操作人员当班自检、班组互检、施工队日检、项目部旬检、专职质检员随时检”的制度，防微杜渐，把质量事故消灭在萌芽状态。（3）组织全体施工人员（包括工程技术人员和管理干部）做好图纸会审，认真学习、全面掌握施工技术规范、质量标准和我处的质量体系文件。（4）合理选择施工方法和施工机具，组织编制技术先进、经济合理、能够确保工程质量的施工组织设计和施工作业规程，并认真组织贯彻实施。（5）认真编制项目质量计划，明确质量控制的各项要求，规定工程质量检验、试验方法和程序。（6）严格事前控制，做好技术性复核复查工作，坚持本道工序未经检查验收或验收不合格，不得进入下一道工序施工。（7）坚持以工序质量控制为核心，把握施工的每一环节，设置质量控制点进行预控。（8）坚持“先期预防为主，后期检查为辅” 的原则，定质量目标责任到人。实行作业部位挂牌留名制度，谁操作谁负责，做到质量与工资收入挂钩，奖优罚劣。煤巷锚喷巷道支护参数表表7.1项目质量标准部位参数巷道净宽左帮优良0～+100上设计值中设计值下设计值右帮上设计值中设计值下设计值巷道净高优良：0～200设计值锚固力锚杆锚固力≥7t；锚索锚固力≥17t，预紧力≥10t。喷浆强度不低于C20喷厚设计值不小于100mm锚杆布置设计要求允许偏差±100mm锚杆安装托板紧贴岩面；锚杆初锚预紧力100N.m工作面最小空顶距小于600mm工作面最大空顶距2300mm8.安全措施8.1掘进1、掘进机司机经专门培训考试合格后持证上岗，并熟悉机器的结构、性能、动作原理，按其操作规程熟练地操作机器。2、开机前，必须仔细检查工作面顶帮、支护安全和通风及瓦斯浓度等情况，确认安全后，方可开机作业。3、掘进机启动前，必须提前发出启动警报。起动顺序：液压泵→胶带转载机→刮板输送机→截割部。并坚持使用掘进机上所有的安全闭锁和保护装置。4、掘进机在启动时，其铲板前方和截割臂附近严禁有人，掘进机在割煤时，司机前方严禁有人。5、在掘进机非操作侧，必须装有能紧急停止运转的紧急停止按钮。6、掘进机掘进时，必须严格按照《煤矿安全规程》第71条各条款的规定执行，严禁违章作业。7、掘进机由正、副司机两人操作，一人负责截割。并负责司机侧巷道规格；另一人负责另一侧的巷道规格，以确保巷道成形规格。在机组行走时，另一人负责观察机组行走安全，防止碰坏管线、设备及伤及人员和物料。8、割岩前，必须先照中线。切割头必须严格按《截割轨迹图》要求截割。 9、割岩时，严禁损坏支护，若损坏后必须及时停机并断电，进行重新支护，确认安全后方可开机作业。10、掘进机司机必须严格按规定的控顶距掘进，达到最大控顶距时必须立即停机并断电后进行支护工作，确保安全。11、破大块煤、矸工作必须在停机、断电后，由机组司机自己进行，防止发生伤人事故。12、掘进机停止工作或检修以及交接班时，必须将掘进机切割头落地，必须断开掘进机上的电源开关和磁力起动器的隔离开关，以切断掘进机供电电源。13、检修掘进机时，严禁其他人员在截割臂和传载机下方停留或作业。8.2通风管理1、加强通风是防止瓦斯积聚的主要措施之一，完善通风系统，防止风流短路，通风系统中没有不符合《规程》规定的串联通风，管理好所属范围内各种通风设施，严禁同时敞开两道风门，严禁风门前后5m内存放其它物料。2、安装和使用局部通风机和风筒应遵守下列规定：1)局部通风机安装符合《规程》规定，实现“三专两闭锁”安排专人进行挂牌管理，保证正常运转，不得出现无计划停风，有计划停风的必须有专项通风安全技术措施。2)压入式局部通风机和启动装置，必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不得小于10m，全风压供该处的风量必须大于局部通风机的吸入风量，局部通风机安装地点到回风口间的巷道中，最低风速必须符合《煤矿安全规程》规定。3)必须使用抗静电、阻燃风筒。风筒接头要严密，无破口，吊挂要平直，无脱节，装运支护材料的车盘不得磨擦挤压、撕破风筒，风筒距迎头半煤岩巷与煤巷不得大于8m，岩巷不得大于10m。3、使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。恢复通风前，必须检查瓦斯。只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可人工开启局部通风机。4、局部通风机要长时运转，无论工作、不工作或交接班都不得停止运转，局部通风机不开时，要把人员撤至进风巷内，并在巷道门口位置设置“严禁人员入内”的警戒牌，迎头禁止爆破。自动停电时，要撤出工作面的全部人员，待查明原因，确认安全后再启动。5、局部通风机必须使用风电闭锁，使用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电或与采煤工作面分开供电。9.环保措施1、在开工前，组织全体干部职工对环境法律法规的学习，增强环保意识，养成良好的环保习惯2 、掘进工作面防尘供水管路必须完善，三通阀门齐全且符合规定（进口处设置第一个三通阀门），钢管必须接到离迎头30m以内，管路要吊挂平直、不漏水。3、综掘工作面必须采用除尘风机、掘进机外喷雾和转载点喷雾、净化风流、冲刷巷帮、个体防护等综合防尘措施；净化水幕安设2组，第一组距迎头30m，第二组距迎头50m，净化水幕封闭巷道全断面，且雾化好，使用正常；冲刷巷帮应在开机前后对迎头20m以内巷道进行冲刷；除尘风机和掘进机外喷不完善可靠或使用不正常，严禁开机。4、掘进工作面中，凡是转载点（包括扒装机上）必须安设喷雾装置，并且位置恰当、灵敏可靠、雾化好、使用正常；各转载点前后10m以内巷道每班必须进行冲尘，保持转载点附近巷道湿润。5、掘进迎头涉及的巷道必须定期进行冲尘，杜绝煤尘堆积。6、实行个体防护。掘进工作面内的作业人员、回风流中的作业人员及在其它粉尘产生点工作的人员必须佩戴防尘口罩，加强个体防护。7、井下施工必须严格执行各种规程措施和规章制度，防止煤尘堆积，杜绝煤尘事故发生。8、混凝土搅拌系统配置除尘装置，定期检查、维修除尘装置。9、定期对排水沟、隔油池、沉淀池等进行维护和清理，将清理的污物运至业主或地方环保部门指定的垃圾场。10、混凝土系统、机修及汽修系统废设置废水收集、废水处理、废水回用系统，废水全部回收利用。10.效益分析利用煤巷综掘机施工工法组织施工，能使煤矿煤巷施工速度大幅度提高，比传统的炮掘工艺提高约50%～80%，施工质量高，安全有保障，也为施工单位节约大量的辅助费用。煤巷综掘机施工工法也能产生巨大的社会效益：解决煤矿的采、掘矛盾，缩短建井工期；提高施工企业的知名度；推动煤矿施工技术的提高。采用抽出式除尘风机，将工作面的含尘空气经风机动力压入除尘器，通过的含尘气体使纤维在气流冲击下产生振动，强化了水雾雾滴与含尘气体中粉尘冲突，提高了对微细粉尘的捕获。在离心力的作用下，将含尘水雾抛向脱水筒内壁形成污水流，通过脱水环下排污口流出机外或进入循环过滤水箱，重新经喷雾泵站循环使用。工作面粉尘除尘率达到95%以上，井下职工作业环境得到根本改善，作业安全系数大大提高。11.工程实例11.1大同煤业集团大唐塔山煤矿股份有限公司塔山矿井三盘区4煤回风大巷，距形断面，净宽5000mm，净高3300mm，S净＝16.5m2；岩性为半煤岩，煤厚2m，夹层泥岩厚1.4m。巷道采用联合支护，掘进后先打锚杆（锚索）并铺设W钢带8# 铅丝金属网后再喷浆。锚杆间排距900×900mm；W钢带间距900mm；8#铅丝金属网搭接端不小于200㎜；锚索规格为φ17.8×5300mm，每排3根，间排距1600×5400mm；喷厚120mm，强度C20。4煤回风大巷采用EBZ200型综掘机掘进，可伸缩皮带机、刮板输送机、耙矸机配备调车盘转运煤矸到矿车，通过临时罐笼提升上井。2008年3月份完成进尺279米、4月份351米、5月份352.6米、6月份355米、7月份426米、8月份448.5米、9月份431米、10月份470米、11月份436米、12月份452米。08年连续四个季度被业主质量标准化评比中均取得第一名，工程合格率100%，优良率超过90%。11.2陕煤集团神木张家峁矿业有限公司张家峁矿井5-2煤辅助运输顺槽，掘进断面23.2m2，围岩类别：煤；锚、网、梁支护。采用EBZ200型综掘机掘进，装载机、自卸车排煤矸。2008年9月、10月、11月进尺分别达到600m、900m、676m。在5-2煤胶带运输顺槽施工过程中，掘进断面25.8m2，2008年10月、11月进尺分别达到500m、800m。11.3内蒙古蒙泰不连沟矿井顺槽和6煤回风大巷工程施工中，采用了部分断面掘进机、转载机、装载机、自卸车等综合配套设备。F6103工作面进风顺槽设计总长度为2700m，矩形断面，掘进断面20.9㎡；围岩类别：煤；支护形式为锚（含锚索）、网、钢带支护。6煤回风大巷设计总长度为2236m，矩形断面，掘进断面20.9㎡；围岩类别：煤；支护形式为锚网喷+锚索联合支护。2008年12月F6103工作面进风顺槽月成巷进尺达到690m。2008年12月6煤回风大巷月成巷进尺达到580m。施工速度快，安全程度高，实现了优质、快速、高效、安全目标。'