滑移支架配合液压锚杆钻车快速掘进研究与应用
滑移支架配合液压锚杆钻车快速掘进研究与应用
导语:安全、高效掘进是煤矿掘进作业的首要目标。本期转化果平台推荐的《滑移支架配合液压锚杆钻车快速掘进研究与应用》,通过滑移支架与配合液压锚杆钻车的配合,实现平行作业,有效提高了掘进效率,降低了劳动强度,实现了安全快速掘进作业。
目前,煤矿生产中掘进作业的机械化、自动化水平相对较低,制约了矿井开采的煤炭产量。掘进锚杆支护速度慢,存在安全隐患,辅助工序多,占用时间高达50%以上,锚杆支护前需要架设临时支护,以免空顶时间长,在过地质构造、顶板破碎及复合顶板时,致使顶板出现离层塌方。
联排液压滑移支架配套锚杆钻车可以实现多掘一锚和边掘边锚,不但可以实现安全掘进作业,还能提高掘进效率,减轻工人劳动强度。故而引进该技术设备势在必行。
某矿48702进风顺槽采用EBZ-260A型掘锚护一体机,ZLH2×1040/30/44型滑移式作为临时支护,配套CMM4-25液压锚杆钻车、进行截割、转载、运输、临时支护、永久支护连续性掘进支护平行作业。
工作面循环进度3米,截割一个循环后移动滑移支架(支架长度12米)支护顶板,然后打设顶部角锚杆及两帮锚杆,支护完毕后继续截割下一循环。
掘进机(桥式转载机)后采用CMM4-25型骑跨式液压锚杆钻车打注剩余顶锚杆,保证掘、支平行作业。
ZLH2×1040/30/44型滑移式支架是由两组顶梁支撑同一块顶板的支护设备,任一组顶梁前移时另一组顶梁继续支护顶板,对顶板有不间断的支护力。两组顶梁通过托梁、推进缸连成一个整体,互为支点,交叉前移,支护时无大面积空顶。前伸梁部分长,可满足掘进机作业时的空间要求。翻转梁可辅助铺设钢带、金属网,工人能在支架保护下安全作业。可实现多掘一锚边掘边锚(前掘后锚)掘进、运输、支护三位一体的快速掘进工艺,从而实现平行作业,提高掘进效率。
ZLH2×1040/30/44型滑移式支架属于顶基滑移类支架,它的设计思路就是尽量减少对顶板和四周围岩的扰动,充分利用顶板自身的强度,因此联排支架正常支护时要求小的初撑力,相对大的工作阻力。小初撑力是为了尽量减少对顶板的扰动。大工作阻力是为了阻止顶板塌冒。
1.滑移支架特点
(1)即时支护与超前支护功能
支架对落完煤后裸露的顶板进行及时支护。既使工作面前方顶板正在塌冒,前伸梁也能及时伸出,不影响支护工作照常进行。前移支架工作完成的同时也就完成了及时支护或超前支护。
2)对顶板不间断的有效支护
独有的密集条形顶梁结构、互为交叉支撑、交替掩护前移的行走方式,两套顶梁支撑的是同一块顶板,这是突出的特点。支架前移时对顶板有不间断的支护,被支护的破碎顶板不会下沉,也不会发生漏顶现象。
(3)顶梁面积大,稳定性强,不易倒架
支架的所有顶梁是组装成一个整体,顶梁面积最多时能达到近百平方米。支架配套的液压支柱数量较多,支架不会因为个别支柱卸载或歪斜而产生不稳定现象。支架在抵抗外来的局部冲击时,不易发生被催跨的现象。
(4)运输安装方便快捷
顶梁、托梁、支柱、推进缸等均采用销轴连接方式,到工作面组装,运输安装方便快捷。
2.CMM4-25型煤矿用液压钻车特点
该钻车主要适用于适用于巷道支护宽度4.5-5.5米、高度3.0-4.0米,工作坡度为±16°。可跨骑高度不小于1.6米、宽度不小于1.8米的二运转载皮带机,配合掘进机、二运转载皮带机,实现顶帮同时平行作业,大幅度提高了巷道掘进效率,实现高效、节能、省时省力的安全生产,提高支护装备对巷道掘进的适应性。
整机钻臂采用前二后二的布置方式,前面两台钻的钻孔方式采用冲击+回转的模式,通过钻臂机构的调整实现顶板锚杆、角锚杆的施工作业,后两台钻采用回转的钻孔方式通过后钻臂的调整完成两帮其他锚杆支护作业。四台钻臂独立操作相互配合完成巷道的全断面锚杆施工作业,实现了井下掘进各施工工序的合理化衔接,提高了煤矿锚杆支护机械化水平。该钻车与迈步式临时支护、二运转载皮带机机配合作业,采用跨骑式行走模式,与掘进机配套,是目前国内实现巷道掘进支护快速、高效、机械化的首选装备。
在本钻车完成每排顶板及侧帮锚杆(锚索)支护作业后,钻车收回钻臂及钻孔机构后,向前行进并进行下一排距的锚杆(锚索)支护作业。
1.建立了锚杆支护巷道空间内超前支架群组的支护力学模型,分析了锚杆支护巷道支架耦合支护条件下围岩顶板位移和应力的多方位非线性分布规律。主要分析包括巷道高度对顶板变形特性的影响、顶板弹性模量对顶板变形特性的影响、约束刚度对耦合支护特性的影响。
2.建立了非等强支护仿真计算模型,分别对等强支护下顶板变形特性与非等强支护下顶板变形特性进行分析,分析了不同支护方法的支护效果。
3.提出了多掘一锚和边掘边锚(也就是前掘后锚,但支架需要加长)工艺,在安全掘进作业的同时提高掘进效率,减轻工人劳动强度。
原用巷道掘进完成后,截割时间为1小时30分钟(两排3米),支护时间为1小时40分钟,采用联排液压支架和配套的锚杆钻车后可以实现平行作业即边掘边锚(前掘后锚),使掘进时间和支护时间重叠,提升了掘进速度。原每天掘进9-10.5米,采用联排支架后,由于支护和掘进时间的重叠,按每天12小时计算可掘进15米,每天比原来多进尺5米。使用联排滑移支架,巷道迎头临时支护安全可靠,工人打设永久支护时始终在可靠的支护下进行,使用液压锚杆钻车打设锚杆锚索,工人只需操作按钮便可执行打设作业,降低了工人劳动强度;同时,液压锚杆钻车功率大,打设锚杆锚索眼效率大,提升了掘进速度,降低了工作面多人交叉作业时带来的不安全因素。同时避免了采掘失衡的问题。
联排液压支架配合液压锚杆钻车是掘进、运输、支护三位一体的快速掘进工艺,实现平行作业,大幅提升掘进速度,减轻井下人员工作强度,增加了巷道开采和人员的安全性,提高掘进效率。在煤矿掘进作业中具有广泛的推广应用价值。
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