CMMl2-18煤矿液压锚杆钻车在巷道掘进中的应用

songlikai 发布于:2012-12-22 23:02 分类:论文创新

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发表于《现代矿业》2012年第七期

CMMl2-18煤矿液压锚杆钻车在巷道掘进中的应用

宋作文1    王红亮1  任耀飞2       宋立凯1

1.山西潞安王庄煤矿    2.潞安新疆公司山鑫煤矿)

  要:根据王庄矿引进的CMM12-18煤矿用液压锚杆钻车,5216瓦斯巷进行了工业型试验,通过实践证明,与传统的综掘方法相比,减轻了工人的劳动强度,保证了施工中的安全系数,提高了快速掘进效率

关键词:液压锚杆钻车  工业试验       

    王庄矿是一个46年的老矿,为了确保采掘衔接,高产稳产,按照科学发展观的要求,为了加快实施快速掘进,全力推进精品掘进队、王牌掘进队建设,引进了CMM12-18煤矿用液压锚杆钻车,5216瓦斯巷进行了工业型试验,通过一个阶段的试验取得了阶段性的成果,达到了预期目的,彻底解决掘进制约采煤发展的不良现象,并取得了良好的效果

一、5216工作面概况:

5216工作面所属3# 煤层,煤层赋存于二叠系山西组地层中下部,由陆相湖泊沉积而成,工作面施工范围内煤层厚度赋存稳定;煤厚6.09米,全煤含夹矸5层,其中上分层含夹矸2层,下分层含夹矸3层,总厚度0.56米。

5216工作面属一次采全高工作面,井下位于王庄矿52采区,该工作面北为5208工作面;南面为52/2#工作面;东接52皮带和轨道;西面为王庄矿井田边界。

    二、5216瓦斯巷锚杆支护设计参数

  顶板

每排采用Φ22L2400mm的高强度螺纹钢锚杆6根,排距为1000mm、间距为900mm树脂药卷加长锚固,每根锚杆用1支(CK+Z2360,1Z2360树脂药卷,分别为超快和中速,超快在孔底,外面一支为中速;采用锚网双筋双梁钢筋托梁加强支护,规格为:直径14mm,宽度为80mm,长度为4900mm。采用150×150mm方垫片。每隔3.0m布置二根Φ17.8mm的小孔径预应力锚索,锚索长7.3m(沿底掘进段锚索孔深度为8.0m,锚索长8.3m,),每根锚索采用的树脂药卷为(CK+Z2360一支,Z2360二支,锚固长度1.7m,每根锚索采用一块400mm长的18号槽钢,一块规格为100×100×8mm的钢板。

  两帮

每排采用Φ22L2000mm的螺纹钢锚杆支护,每帮4根,排距1000 mm,间距900mm树脂药卷加长锚固,每根锚杆用1Z23601Z2335树脂药卷,分别为超快和中速,超快在孔底,外面一支为中速;采用锚网双筋双梁钢筋托梁加强支护,规格为:直径14mm,宽度为80mm,长度为3100mm

 具体支护参数如图所示

图片1.png

 

、初期试验的工序测定

为了进一步优化工艺,减少循环作业时间,对5216瓦斯巷工作面初期试验一个循环作业中各工序占用时间进行了统计。具体结果见表1-1。

1-1  掘进工序用时统计表

 


操作步骤

操作耗时(分钟)

数据一

数据二

数据三

数据四

平均时间

割煤(一割两架)

65

68

59

63

63.75

进钻车

5

5

4

5

4.75

第一排临时支护

5

4

3

5

4.25

前钻打设第一排顶锚杆(6根)

35

32

40

31

34.5

降下临时支护、前移钻车

4

3

3

4

3.5

第二排临时支护

5

6

4

6

5.25

前钻打设第二架顶锚杆、第一架帮挂网、联网并用后钻打设第一架帮锚杆

48

40

50

46

46

用前钻打设窝头最后一架帮锚杆、挂网

20

18

20

25

20.75

用前钻打设锚索

15

0

0

23

9.5

退钻车

5

4

4

5

4.5

合计时间

207

180

187

213

196.75


为了增加可比性,以上数据只包含打12根顶锚杆和12根帮锚杆(二架棚一个循环)的耗时;另外每班需要增加45分钟打设帮底锚杆、交接班和搞文明生产。试验初期,正常情况下每班可架设4架棚,班进尺4米,最高班进尺为4米,日进度12米,最高日进度为12米。

、故障原因

   液压锚杆钻车的可靠性是实现快速掘进的保证。为了改进机具,提高开机率,工作面掘进过程中出现的故障和采取的措施进行了跟踪统计

    1.操作手柄力度掌握不好、推进器上升速度估计不周,顶弯钻杆、折断钻杆现象频繁发生,在这10天内,共损坏钻杆20根。

    2.未将前部支撑回收到位就进行钻车前后移动,导致左钻车前部支撑碰撞性损坏

    3.看护电缆人员疏忽大意,未能估计到拖地电缆位置,导致钻车在退机时将电缆挤破,造成顶闸。

    4.失效锚杆,其原因一是钻孔深度不够;二是锚杆搅拌时间不够。

5.检查中帮锚杆80%预紧力不符合要求,顶锚杆也有30%预紧力不符合要求。分析原因:作业人员操作钻机方法不当,未能紧固锚杆。

五、初期试验分析、总结和改进措施

通过现场试验,与原有掘进工艺相比,液压锚杆钻车具有以下特点:


优点

缺点

改进措施及效果

 

1)、液压锚杆钻车在支护及锚杆打设上均依靠自身液压系统来提供动力,不受盘区风压限制。

2)、钻臂动力大,打设锚杆速度快。

3)、同时有四台钻机作业,缩短了作业时间,提高了掘进效率。

3)、无需人工抬运钻机,减少了工人劳动强度。

4)、作业平台可以升降,更加适应于大断面作业。

5)、作业时全部为湿式打眼,降低工作面煤尘浓度,工人作业环境得到改善。

6)、用钻车两帮可以打设锚索,对小煤柱巷道两帮维护有很大作用。

7)、150掘进机割煤速度快,而且成型较好

8)、锚杆打设质量得到进一步提高。

 

1帮钻机最低打设位置高于我矿帮底锚杆打设位置,因此帮底锚杆只能用帮风钻打设。

2)钻车进车、倒车时造成底板淤煤多,文明生产差

3)、工作面四台钻同时作业,造成工作面积水多。

 

 

1)、改进了前部临时支撑,使打设顶中间锚杆时,不用倒车。

2)、为解决配件不足问题,机械科、供应科联系外委厂家加工管接头、油管等配件。

3)、液压锚杆钻车操作空间大,为解决巷道断面不足状况,掘进科对巷道进行了合理科学的设计,增加了可操作性。合理设计锚杆位置及角度。

4)、由于帮条件不太好,更改原有施工工艺,使最大控帮距缩小,片帮现象得到一定控制。

5)、由于锚杆搅拌器损坏严重,队组及时改进了锚杆搅拌器,损害率降低。

6)、由于帮锚杆用钻车打设,帮锚杆使用快速安装器,提高了锚杆搅拌和凝固速度。


施工工艺和劳动组织进行了优化

1、根据5216瓦斯巷掘进过程中实际情况,结合北京煤科院潞安矿区煤巷锚杆支护设计系统软件,确定5216瓦斯巷两帮使用的双筋双梁钢筋梯子梁加强帮顶管理。

2、由于帮钻机最低打设位置高于我矿帮底锚杆打设位置,因此帮底锚杆只能用帮风钻打设,为了提高支护效率,决定将帮底锚杆滞后打设。

3、掘进工作面组织三个生产班和一个检修班,实行 “三八”制作业形式,检修班在八点班检修(为保证设备正常运行,实际的检修时间不得少于四个小时)。

注:a:每班拖皮带、底皮带运料、打底帮锚杆、搞文明生产每班进行一次。

b:煤层帮顶节理发育、煤体酥软条件下循环进尺应缩小为1米。

4、施工班组必须由本队生产骨干人员组成,并组织好本班组的安全管理、生产组织及出勤管理工作,确保各岗位操作人员的配备、技术满足前配套的正常有效使用,降低各类事故的影响。

七、液压锚杆钻车改进试验

针对初期试验发现的缺点采取了相应的改进措施。根据地质条件,对支护参数进行了调整。将掘进循环进尺调整为3米,最大控顶距3.6米,最小控顶距0.6米,并对改进后的掘进情况进行了全程跟踪。实践证明,调整参数后,前配套钻机的掘进效率得到了明显提高。工序循环时间分布情况见表1—3(进尺3.0米,割煤3.0米,打设顶锚杆18根,帮锚杆18根)。

1-3  掘进工序用时统计表

 


操作步骤

操作耗时(分钟)

数据一

数据二

数据三

数据四

平均时间

割煤(一割三架)

75

52

80

55

65.5

进钻车

3

4

3

3

3.25

第一排临时支护

2

3

2

2

2.25

前钻打设第一架顶锚杆(6根)

16

13

17

16

15.5

降下临时支护、前移钻车

3

3

4

3

3.25

第二排临时支护

2

3

3

3

2.75

前钻打设第二架顶锚杆、第一架帮挂网、联网并打设第一架帮锚杆

30

23

28

20

25.25

降下临时支护、前移钻车

2

2

3

4

2.75

第三排临时支护

3

3

2

2

2.5

前钻打设第三架顶锚杆、第二架帮挂网、联网并打设第一架帮锚杆

35

27

38

25

31.25

用前钻打设窝头最后一架帮锚杆、挂网

15

10

13

12

12.5

用前钻打设锚索

20

0

15

0

8.75

退钻车

5

4

5

4

4.5

合计时间

211

147

213

149

180


 

以上数据只包含打18根顶锚杆和18根帮锚杆(三架棚)的耗时;另外每班需要增加35分钟打设底帮锚杆、交接班、文明生产时间。

、主要技术经济指标

液压锚杆钻车掘进法与综掘掘进法主要技术经济指标对比

 


对比项目

液压锚杆钻车掘进法(1)

综掘掘进法(2)

对比效果=(1)/(2)

定员(每班)

9

11

0.82

工序时间

三架棚工序时间测定:

1、割煤时间65.5分钟。

2进钻车、联网、上钢带,并升起临时支撑系统三架棚共需30分钟。

3、其中钻车前钻打顶锚杆及锚索、帮锚杆共需时间为95分钟。

4、挂帮网、上帮钢带、其中钻车后钻打帮锚杆共需60分钟。

5、其中钻车前钻和钻车后钻交叉时间为60分钟。

6、合计:190.5分钟.

7、一架棚需63.5分钟。

8、另外每班需增加35分钟打底帮锚杆及交接班时间。

二架棚工序时间测定:

1、割煤时间42分钟。

2退机、上顶网、联网上顶钢带、上置前探梁临时支护共需60分钟。

3、打顶锚杆时间60分钟。

4、挂帮网、上帮钢带、打帮锚杆共需45分钟。

5、合计:207分钟

6、一架棚需103.5分钟

7、另外每班需增加60分钟打锚索、交接班及文明生产时间;

0.57

班进度

(480-35)/63.5=7

(480-60)/103.5=4

1.75

日进度

7×3=21米

4×3=12米

1.75

直接工效

7/11=0.64/

4/11=0.37/

1.73


    采取改进措施及调整支护参数后,每班最快可完成2.3个循环,班最高进尺达到7米,日进尺最高达到21米,实际最高日进尺为19米;作业安全系数提高,工人劳动强度大大降低,单位循环时间缩短为原来的二分之一左右,掘进效率提高到原来的1.73倍以上,圆满达到了提高掘进效率的目的。

   结论

    由于液压锚杆钻车是独立系统,不影响掘进机割煤两台前钻、两台后钻可以同时作业,全部实现机械化作业(除帮底锚杆由于设计和钻车打设最低锚杆位置不一致,需人工打设),更加安全、高效。

通过CMM12-18煤矿用液压锚杆钻车试验证明,掘进工作面过

提升配备不仅能有效的提高掘进进尺及全员功效,而且大大减轻了职工的劳动强度。

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