履带式装载机在高位瓦斯抽放巷掘进中的运用.pdf

2 0 1 6 年第 1 2 期 媳晨 斜 技 履带式装载机在高位瓦斯抽放巷掘进中的运用 汪海平 张红卫 张永涛 陕西彬长大佛寺矿业有限公司，陕西 彬县 7 1 3 5 0 0 摘要 高位瓦斯抽放巷的快速掘进，对缓解矿井接续和保障采面抽采达标起着至关重要的作用。而传统的耙矸机排矸 模式已不能满足快速掘进要求。陕西彬长矿区大佛寺矿采用履带式装载机排矸，取得了良好的效果，为履带式装载机在快 速掘进巷道施工中的应用积累了宝贵的经验。 关键词 履带式装载机 高位瓦斯抽放巷 快速掘进 中图分类号T D 2 6 3 ．4 文献标识码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 6 ． 1 2 ． 0 4 2 Ap p l i c a t i o n o f c r a wl e r l o a d e r i n h i g h - l o c a t e d g a s d r a i n a g e r o a d wa y W a n g Ha i - p i n g Zha n g Ho n g - -we i Zh an g Yo n g t a o S h a a n x i B i n C h a n g Da F o S i Mi n i n g C o ． L t d ， S h a n x i B i n x i a n 7 1 3 5 0 0 Ab s t r a c t T h e r a p i d e x c a v a t i o n o f h i g h l o c a t e d g a s d r a i n a g e r o a d wa y h a s a v e r y i mp o r t a n t r o l e i n t h e r e l i e f o f mi n e c o n t i n u a t i o n a n d t h e d r a i n a g e u p t o the s t a n d a r d ， h o we v e r， the t r a d i t i o n a l g a n g u e e x h a u s t mo d e l u s e d r a k e r h a s b e e n u n a b l e t o me e t the r e q u i r e me n t s o f r a p i d e x c a v a t i o n ，t h e u s e o f c rawl e r t y p e l o a d e r t o l o a d i n S h a a n xi Bi n c h an g mi n i n g r o a d wa y a c h i e v e d g o o d r e s u l t s ， a n d a c c u mu l a t e d v a l u a b l e e x p e r i e n c e f o r the c r a wl e r ma c h i n e a p p l i c a t i o n i n r a p i d e x c a v a t i o n ． Ke y wo r d s c r a wl e r l o a d e r h i g h g a s dra i n a g e r a p i d e x c a v a t i o n 目前国内岩巷炮掘生产工艺中排矸大多采用耙 矸机 矿车模式，安全性能差 ，排矸效率低 ，工人 劳动强度大， 严重影响矿井掘进单进水平。以P ． 6 0 B 型耙矸机出矸为例 ，生产能力为 7 0 ～ 1 0 0 m ／ h ，耙斗 容积 0 ． 6 m ，耙斗依靠钢丝绳牵引前后移动实现矸 石的装载，待迎头固定点安设完毕后可实现装载前 方 4 0 m范周 内的矸石转运。由于装载前需要在工作 面迎头打滑轮眼， 增加了施工工序， 耗费时间、 人力 、 物力 ，存在一定的安全隐患；同时耙矸机装岩存在 死角和浮矸现象，需人工进行辅助清理 ，在装载过 程中钢丝绳来回摩擦 ， 易发生断绳及产生火花现象， 严重影响矿井的安全生产 ；耙矸机后方采用矿车运 输，需要人工来 回推车，不能实现矸石后运连续化 生产。 陕西彬长矿区大佛寺矿井生产能力为8 0 0 万 。 矿井为高瓦斯矿井，为治理瓦斯需要，设计采用高 位瓦斯抽放巷 简称高抽巷 抽采采空区瓦斯 ，高 收稿 日期 2 0 1 6 0 9 2 1 作者简介汪海平 1 9 8 4 ． ，男，甘肃靖远人 ， 工程师，毕业 于黑龙江科技学院在职研究生，现就职于陕西彬长大佛寺矿业有 限公 司生产技术部 。 抽巷一般布置在距煤层顶板 7 - 1 5 m的岩层内，与工 作面回风巷平行布置 ，并 内错回风巷 2 5 m。高抽巷 巷道设计净断面尺寸为 7 m2 ，巷道断面小，采用炮 掘掘进工艺。采用传统的耙矸机出矸方式已严重制 约着矿井接续 ， 给瓦斯抽采达标带来了一定的困难， 随着大佛寺矿生产能力的提高 ，面临着采掘接续紧 张的现象，其主要原因为高抽巷掘进速度慢 ，一般 需要两支施工队伍掘进才能满足矿井接续，但是多 开一个掘进工作面就多占用矿井风量及人员。因此 提高高抽巷的掘进单进水平是解决接续紧张和瓦斯 抽采达标最重要的一项措施 ，陕西彬长矿区大佛寺 矿打破常规的耙矸机 矿车排矸模式 ，采用履带式 装载机排矸，取得了良好的效果。 1 工程概况 大佛寺矿 4 1 1 0 5 工作面 2 拌高位瓦斯抽放巷布 置在 4 1 1 0 5回顺北侧 2 0 m，距煤层顶板 7 m左右的 顶板岩石中。巷道设计断面为矩形，净宽 净高 2 ． 8 2 ． 5 m，掘进断面 7 ． 0 m2 ，支护方式为锚杆加木 托板支护。巷道主要以灰白色中粒砂岩 、砂质泥岩 为主，属弱含水层，含水量小。 1 00 堪茬 科技 2 0 16 年 第 12 期 2 履带式挖斗装载机设备 2 ． 1 履带式装载机结构及性能 大佛寺矿 4 1 1 0 5 工 作面 2 拌高 抽巷采用 Z WY - 1 0 0 ／ 4 5 L防爆 型履 带 式 装 载 机 装 矸 石，挖 掘 式 装 载机 后带 桥式 转 载机 二 运 ，二运 转载 到 自牵 引 8 0 0 m r n皮带缓 冲机尾上进 行 出矸。装 载 机 主 要 技 术 特 征装 载 能 力 1 0 0 ～ 1 1 0 m ／ h ，挖 掘宽 度 ≤ 4 2 0 0 m m，挖 掘 高度 ≤ 2 8 8 0 mm，挖 取 距 离 ≤ 1 5 6 0 mm，卸 载 高度 ≤ 1 5 0 0 mm，挖 掘 深 度 ≤ 6 9 0 mm，装 岩 块 度 ≤ 4 0 0 mm，爬 坡 能 力 ≤ 3 6 。，行 走速 度 ≤ 2 0 m／ mi n ，外 形 尺寸 长 宽 高 6 9 7 0 1 6 6 0 2 0 5 0 m m，主 电机 功 率 4 5 k W ，整机重量 1 1 ． 2 t 。 履带式装载机采用全液压传动和系统负载传感 控制及先导阀操作 ，行走机构采用液压马达驱动履 带，依靠履带推进扒取矸石进入 自身的刮板输送机 ， 输送机从尾部将矸石卸人转载机，同时利用反铲挖 掘臂扒取远处的矸石也可利用铲斗清理工作面。 该机结构紧凑，借助液压系统，均衡分配油量 ， 工作平稳无冲压 ，令铲斗 、小臂、大臂 、动臂进行 灵活 、高效作业 ；推进力大 ，在任何条件下均能在 短时间内发挥出色的工作效率及卓越的性能；扒取 范围广，可实现全断面装矸石，不留死角，不需人 工辅助清理工作面。 2 ． 2 履 带式装载机排矸优 点 1 施工安全，提高 了矿井安全生产系数。 采用传统的耙矸机 矿车排矸模式，在装载过程中 钢丝绳来回摩擦，易产生火花 ，大佛寺矿属于高瓦 斯矿井，产生的火花易引起瓦斯爆炸；钢丝绳的来 回摩擦 ，使钢丝绳磨损严重从而出现断丝现象，如 果跟换不及时容易产生断绳引发安全事故 ；采用履 带式装载机能有效地避免上述安全隐患 ，同时在施 工过程中，能够充分利用装载机的前臂进行敲帮问 顶，能够找出人工敲帮问顶过程中难以找净的较大 块矸石，从而提高整体的安全生产系数。 2 排矸后运连续化 ，提高掘进单进水平。 履带式装载机采用边走 、边铲、边装同步进行的方 式，通过 自身刮板输送机将矸石卸人机尾的转载机 ， 经转载至皮带机，从而实现矸石运输连续化，大大 加快了排矸速度；同时采用履带式装载机排矸 ，工 作面迎头可平行进行支护，提高了劳动效率。采用 传统的排矸模式 ，一般情况下净断面为 1 5 m 的巷 道，一个圆班三个循环 ，每循环进尺 1 ． 2 m，H进尺 3 ． 6 m，月进尺 9 0 m左右；而采用履带式装载机排矸 模式，根据大佛寺矿现使用情况来看，一个圆班可 达 8个循环，日进尺 9 ． 6 m，月单进可达 2 7 0 m左右 ， 月单进水平是采用传统排矸模式下月单进水平的 3 倍 。 3 节省劳动力投入 ，降低劳动强度。因履 带式装载机集行走 、排矸、运矸一体化，正常情况 下仅需 3人 司机 1 人 、协调指挥 1 人、管线看护 1 人 就可快速完成排矸任务 ；而采用传统的排矸 模式 ，需要 6人 耙矸机司机 1 人、指挥 1 人、调 度矿车 3 人、电瓶车司机 1 人 才能完成排矸任务 ， 节省了人员的投入 ，同时减少了人员调度矿车这一 工序。履带式装载机排矸不留死角 ，减少 了人工辅 助排矸工序 ，大大降低了工人劳动强度。 4 减少无效材料投入，降低巷道生产成本。 采用传统的排矸模式，每个小班需要在迎头打设 2 套锚杆用以固定滑轮，每个月至少需要 7 5 套锚杆 及相配套的锚固剂 ，按每套锚杆 锚 固剂 5 5 元的 成本计算 ，每个月至少可以节省无效材料成本 4 1 2 5 元 ，再加上人工及更换钢丝绳的费用，一个岩巷头 一 个月可以节省 1 万元左右的费用 ，降低了巷道生 产成本。 5 一次成巷 ，为后续施工创造了有利条件。 采用履带式装载机能一次性将迎头矸石全部出净 ， 且平底质量高，无需人工用风镐进行平底作业，为 后面的轨道敷设、永久风水管路的安装 、水沟挖掘 施工创造了有利条件。 3 履带式装载机使用中存在的问题及改进措施 1 由于挖掘式装载机 自重较轻牵引能力有 限，需要解决挖掘式装载机拉机尾困难的难题。所 以需要对 8 0 0 mm皮带缓冲机尾进行设计优化 ， 主要 内容为 8 0 0 mm皮带缓冲机尾 由原设计挖掘式装 载机 耙矸机 牵引，变更为在原缓冲机尾后 ，再 加一节缓冲机尾，并在此缓 冲机尾上架设一个工作 平台，在此平台上安装一台 7 ． 5 k W 慢速绞车，缠绕 1 8 ． 5 m m钢丝绳 ，利用一个定滑轮一个动滑轮，减 少 了 1 ／ 2的力。钢丝绳 由绞车拉出，拉到正头穿过 拴在挖掘式装载机 耙矸机 后的定滑轮上 ，再拉 回来穿过拴在 8 0 0 mm皮带机尾滚筒上的动滑轮， 最后将钢丝绳拉出来拴在挖掘式装载机 耙矸机 侧面帮部的锚杆上。 2该巷道在掘进期间，由于此装载机拖带 下转 第 1 0 3页 2 0 1 6 年第 l 2 期 媳晨 斜 技 l 0 3 也可移动使用；没有水循环设备回流，腐蚀能诸多 问题 ，涡轮经过防锈处理 ，互相没有接触 ，使用寿 命长；气体无需过滤即可利用，节省成本 ，由于可 以移动，节省了大量的地下管网设备。 3 安全保障措施 地面瓦斯抽采站设计有防雷电、防静电感应和 防管路带电等的保护接地装置和防爆炸的安全装 置。地面抽采站放空管，装设独立避雷针塔防直击 雷。为防止管路带电，在供电电源的馈出端 ，装设 漏电保护装置。为防止由于静电感应 、管路带电等， 引起瓦斯爆炸，泵房内的所有电气设备、管道 ，均 按规范要求做接地处理，防止由于雷击、管路静电 或带电，引起瓦斯爆炸。同时，井上下敷设的瓦斯 管路 ，采取适当措施 ，避免与带电物体接触。在抽 采泵出、入口管道上均有防爆炸 、防回火、防回气 等安全措施。此外，监测抽采泵出口压力 、入口负 压以及温度等，当超限时，能立即发出声 、光报警 信号 ，并能对抽采泵主电源断电 [ 5 -s ] 。在地面瓦斯抽 采泵站设置监测监控分站 ，并接入现有安全监测监 控系统。 4 结语 国内大多使用水环式真空泵作为瓦斯抽采设 备 ，本次采用变频调节涡轮旋转式瓦斯抽排系统 ， 在运行过程中综合费用比传统的抽采设备每年节省 1 4 8 ． 8 万元，并且效率高，可实现无人值守，具有 广阔的应用前景。 【 参考文献 】 [ 1 ] 于励民，仵 自连 ． 矿山固定设备选型使用手册 [ M】 ． 北京煤炭工业出版社，2 0 0 7 ． [ 2 ] 张荣营，何国纬，李铎 ． 采矿工程设计手册 [ M】 ． 北京煤炭工业出版社。2 0 0 7 ． [ 3 ] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察 局 ． 煤矿安全规程 [ M】 ． 北京煤炭工业出版社， 2 0 1 1 ． [ 4] 中华人民共和国建设部 ，中华人 民共和 国国家质 量监督检验检疫总局 ． 煤炭工业矿 井设计规 范 [ M】 ． 北京中国计划出版社，2 0 0 5 ． [ 5 ] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质 量监督检验检疫总局 ． 煤矿瓦斯抽采工程设计规 范 [ M】 ． 北京中国计划出版社，2 0 0 9 [ 6] 国家安全生产监督管理总局 ． 煤矿 瓦斯抽放规范 [ M】 ． 北京 煤炭工业 出版社 ，2 0 0 5 ． [ 7] 国家安全生产监督管理总局 ． 防治煤与瓦斯突出 规定读本 f M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ，2 0 0 5 ． [ 8 ] 国家安全生产监督管理总局 ． 煤矿井工开采通风 技术条件 [ M】 ． 北京煤炭工业出版社，2 0 0 5 ． 上接第 1 0 0页 的桥式转载机长度有限，以及缓冲机尾长度 、巷道 断面、巷道坡度的限制，挖掘式耙矸机退出放炮工 作 面只有约 1 2 m。而按照耙矸机说 明书要求，耙 矸机退出工作 面至少应该在 5 0 m左右，退 出的距 离远远小耙矸机的安全距离。所以设计了矸石阻挡 板 ，用 1 0 m m厚的钢板及废旧胶带加工而成，尺寸 1 5 0 0 8 0 0 mm， 上下两短边打 2 2 mm孔， 用于吊挂 ， 铁板中间打 8个 1 0 0 m m 的孔，用 于通过冲击波 气流，按钢板上钻孔位置相对应的在废旧胶带上钻 相同规格的钻孔，然后将废旧胶带直接敷设在钢板 上，以防止放炮矸石撞击钢板挡板产生火花，将 4 块横排的钢板及废旧胶带 吊挂在巷道全断面上，用 M2 0的螺丝和 4 0 T溜子链环，以此可以有效地解决 飞溅出来的矸石对装载机的破坏。 4结论 z WY ． 1 o 0 ／ 4 5 L防爆型履带式装载机在大佛寺矿 4 1 1 0 5工作面 2 撑高抽巷的实践应用，与传统的耙矸 机 十矿车排矸模式相 比，提高了矿井安全生产系数， 提高了掘进单进水平，减少了人员投入 ，降低了工 人劳动强度，提高了劳动效率 ，降低了巷道生产成 本的投入，有效缓解 了矿井接续紧张的局面，给采 面抽采达标提供了保障，同时也为履带式装载机在 快速掘进巷道施工中的应用积累了宝贵的经验。 【 参考文献 】 [ 1 ] 吴家胜，桓希传，陈国成 ． 履带式挖掘装载机 在 煤矿 掘进巷道 中的应 用 [ J ] ． 山东煤炭科技 ， 2 0 1 3 6 2 0 - 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