巷道掘进技术与掘进机械.pdf

“ “ “ “ 第六篇 巷道掘进技术与掘进机械 第一章巷道矿压基本知识 第一节岩石性质及围岩分类 在煤矿生产中的掘进过程， 既要进行围岩的破碎， 又要对井下的空间进行必要的维 护。为了有效、 合理地进行破岩与井巷维护， 就要对岩石的物理力学性质有所了解， 并在 此基础上对围岩进行分类， 以方便为设计、 施工和成本计算提供根据。 一、 岩石的物理性质 （一） 岩石的密度 岩石的密度是指单位体积的岩石 （不包括空隙） 的质量。岩石的密度取决于岩石的 矿物成分。一般地， 岩石的密度接近岩石矿物成分的密度。当其他条件相同时， 岩石的 密度在一定程度上与埋藏深度有关， 靠近地表的岩石密度往往较小， 而深部的岩石一般 具有较大的密度。煤矿中常见的岩石密度见表 “ “ 。 表 “ “ 煤矿中常见的岩石密度 岩石的种类 密度;;;; 9 ; 9 ’ ./0’ “ ’;;;’ 9 ; 9 ’ ./0 “ ;;;;’ 9 ; 9 ; ./0 “ ;;;;’;; 9 ; 9 ; ./0 “ ’;;; 9 ; ./0 “ ;;;’;;. “ 、 /0 “ 、 7 等新型号局部扇风机取代。 风筒有金属、 帆布、 胶质、 塑料等几种。金属风筒直径一般为 ’;; A ;;， 每节长 A ， 各节风筒用法兰盘连接。帆布、 胶质、 塑料风筒的直径一般为 ’;; A ;;， ;’ 第二章岩石平巷掘进 每节长有 “、 “ 等几种。帆布、 胶质和塑料风筒都是柔性的， 重量轻、 运输方便、 吊挂容 易、 漏风和阻力小、 通风效率高， 应推广采用。 为了提高通风效率， 在现有设备基础上， 应加强如下方面的通风管理。 ） 在巷道断面许可下， 采用大直径风筒和加长每节风筒的长度， 以减少风筒阻力。 ） 提高风筒接头的质量， 以减少漏风。金属风筒采用法兰盘连接时， 必须有足够的 螺栓和软质垫圈， 螺栓要拧紧； 胶质风筒用胶粘接头法代替过去的插接法， 使风阻和漏风 都有显著改进。 ） 风筒安装时， 必须吊挂平直； 弯道处尽量使风筒缓慢拐弯； 同一巷道中尽量使用同 直径的风筒。 ““重量 （） 1 1’- 引走速度 （./0）“’; -’ *““ 型铲斗装岩机的操作 这种装岩机两侧均有操作箱和踏脚板， 司机可根据工作条件在左侧或右侧进行操 作。操作时， 先将铲斗放到最低位置， 此时装岩机应距岩堆 2-322,*3 转速ABC5 1DE22020 外形 尺寸 长度11003-,-*2*22 宽度11232,0,,,,* 高度112*-0-,0,* 自重.2/-*/--*/2-, 注 ’ 均为露天铲运机。 （,） 耙斗式装载机 耙斗式装载机主要用于平巷及倾角小于 ,9的斜巷掘进装岩。国内生产的耙斗式装 载机， 常用在巷道净高大于 1、 净断面在 1以上的巷道， 尤其适合在 - 7 *1的巷道进 行耙装工作。在倾斜巷道进行装载时， 应采用防滑装置和安全支撑， 以保证作业安全。 装载的岩矿块度大于 -11 时须进行二次破碎。一般块度在 ,11 以下时装载效率 最高。 耙斗式装载机在巷道工作面装岩布置如图 “ “ 0 所示。它主要由耙斗绞车、 耙 斗、 牵引钢丝绳、 前后导向滑轮、 台车、 集料板、 卸载槽及操纵装置等组成。耙矿绞车、 转 载槽及操作装置均安装在轨轮式台车上。缠绕在耙矿绞车两个滚筒上的首绳和尾绳绕 经滑轮可牵引耙斗往返运动， 进行耙碴、 装车， 返回工作面进行第二次耙装。耙斗的尾绳 用尾绳滑轮悬挂在工作面上。工作时， 台车应离工作面一定距离并用卡轨器固定在轨道 上。岩石被耙斗耙运至转载槽后部卸入矿车。 33 第六篇巷道掘进技术与掘进机械 图 “ “ 耙斗装载机 耙斗； 簸箕口； ’连接槽； 中间槽； 卸载槽； 缓冲器； 升降装置； 台车； *绞车； 卡轨器； 导向绳轮 耙斗式装载机具有结构简单、 操作容易、 适应面广、 故障少、 维修方便等优点。但 其尺寸较长， 无自行机构、 机动灵活性较差； 且为间断作业方式， 生产能力受到一定 限制。 我国制造的耙斗式装岩机耙斗容积为 ,’ - ,.’。表 “ “ ’ 列出两种耙斗式装 岩机的技术特征。 表 “ “ ’耙斗式装载机的主要技术特征 项目单位 机器型号 /01 “ 2112 “ ’3’ 技术生产率 .’3 4’ - - 耙斗容积 .’,’, 轨距..* 电机功率56’ 牵引力57* - ’’’ - ’ 容绳量. 首绳速度.38, - ,’, 尾绳速度.38, - ,, 钢绳直径..,, 外形尺寸 （长 9 宽 9 高）.. 9 9 * 9 ’’ 9 重量 5 第五章掘进机械及其操作维护 项目单位 机器型号 “ ’’ * 电动机功率,-./ 牵引力0/ 容绳量12* 绳速13/.2 钢绳直径11 应用平巷、 斜巷大断面掘进巷道 三、 装载机械的操作与维护 装载机械属移动式设备， 此类设备在一个装载循环过程中， 整台机器或其工作机构 须在工作面来回运动， 为此必须遵守下述安全事项 进入工作面开始装载作业前， 须作好安全检查， 并洒水， 防止装岩时粉尘污染环 境。 “用装岩机、 耙斗装岩机、 铲运机、 装运机或人工出碴前， 要检查和处理工作面顶、 帮 的浮石。在斜井中移动耙斗装岩机时， 下方不准有人。 操作维修人员应经过培训并掌握机器的性能， 熟悉并遵守其安全操作规程。 采用耙斗式装载机出矿， 应遵守下列规定 应有良好照明。 绞车前部应设防断绳回甩的防护设施。 绞车开动前， 司机应发出信号。 绞车开动时， 禁止人员跨越钢丝绳。 绞车停止运行时， 应将钢丝绳放松。 采用无轨装运设备， 应遵守下列规定 出矿巷道中运行的车辆遇到人员时， 应停止让人通过。 运输巷道的底板要平整， 巷道的坡度应小于设备的爬坡能力， 弯道的曲线半径应符 合设备的要求。 禁止站在铲斗内撬浮石， 禁止用铲斗破大块石。 禁止人员从升举的铲斗下通过和停留。 溜矿井应设安全车档。 铲运机架硬座上方， 应设牢固的防护棚。 车箱装载不得过满， 作业人员操作位置上方应设防护网或板。 4-- 第六篇巷道掘进技术与掘进机械 操作装岩机时， 应注意防止砸坏电缆和气管。 “对内燃动力的装载机械应定时检查消烟及净化装置， 发现异常现象应及时进行安 全处理。 停止工作时， 机器应移放至安全地点， 切断动力源， 做好安全防范工作。 第三节掘进机及其操作维护 一、 掘进机类型及适用条件 掘进机按掘进巷道断面的切削过程， 有全断面掘进机和部分断面掘进机两种。全断 面掘进机工作机构同时在整个工作面断面内破碎煤岩， 并连续掘进， 但其仅能掘进圆形 断面， 断面利用率低， 水沟不易布置， 不能拐小弯， 工作机构维修不方便， 主要适用于大型 矿井长距离水平巷道、 中硬以下岩石的掘进。部分断面掘进机的工作机构为悬臂布置， 仅能同时截割工作面煤岩断面的一部分， 必须在断面内多次连续地移动工作机构， 才能 沿整个工作面碎落一层煤岩， 掘进机才能向前推进一次， 完成一个掘进循环。部分断面 掘进机多用于煤巷， 故又称为悬臂式掘进机或煤巷掘进机。这种掘进机主要用于煤巷和 半煤岩巷掘进， 掘出的巷道断面形状为梯形或矩形。 煤矿安全规程 中所说的掘进机， 就是指悬臂式掘进机。 悬壁式掘进机主要由切割机构、 装运机构、 行走机构、 电气系统和液压系统等部分组 成。 二、 掘进机操作安全 （一） 掘进机掘进工艺 掘进机切割程序， 是首先在工作面进行掏槽， 掏槽位置一般是在工作面的下部。开 始时机器逐步向前移动， 切割头切入工作面煤或岩石一定的深度 （截深） 。然后停止机器 移动， 操纵装载机构的铲板紧贴工作面作为前支点， 机尾的稳定器也同样贴紧底板作为 后支点， 提高机器在切割过程中的稳定性。最后再摆动悬壁切割头切落出整个巷道的煤 或岩石。切割头在巷道工作面上移动的路线， 称为截割程序。显然， 截深和截割程序都 直接影响机器的切割效率。 ““ 第五章掘进机械及其操作维护 “ 截割深度 若截割深度浅， 则落煤量少， 掘进机挪动次数多， 掘进巷道所用时间长， 截割效率低； 截割深度过大， 落煤效果不好。煤硬时， 在未切割处煤落不下； 煤软时， 垮落面积大， 易出 现严重超挖现象， 使支架受力不好， 不易维护。最佳截割深度应根据所使用掘进机的类 型、 煤岩的性质、 顶板状况和支架棚距的规定， 并在现场通过反复进行实测， 通过落煤效 果和截割时间来确定。 “ 悬臂式掘进机的截割程序 掘进机的截割程序由作业规程规定， 一般应根据巷道断面煤岩的性质及分布情况， 按照有利于顶板维护， 有利于钻进开切， 截割阻力小， 工作效率高， 避免出现大块， 有利于 装载转运的原则确定截割程序。 正确的截割程序为 对于较均匀的中等硬度煤层， 采取由下向上的程序； 对于半煤岩 巷道， 采取先软后硬， 沿煤岩分界线的煤侧钻进开切， 沿线掏槽的程序； 对于层理发育的 软煤， 采取中心开钻， 四面刷帮的程序； 对于硬煤， 为少出大块， 应自上而下截割； 对于松 软破碎的顶板条件， 采取适当留顶煤的方法； 对于需要超前支护的破碎顶板， 采取先截割 四周的方法。 “ 整机转弯掘进 采用整机转弯掘进可以避免调向时拆掉转载机， 也可以避免因炮掘而影响正常掘 进， 缩短搬家时间。在整机转弯掘进时， 步距要小些， 关键是维护好顶板， 及时架设好抬 棚。司机操作时要小心谨慎， 避免撞倒棚子， 造成冒顶事故。 （二） 悬臂式掘进机的安全使用 “ 使用掘进机掘进应遵守下列规定 （） 掘进机必须装有只准以专用工具开、 关的电气控制回路开关， 专用工具必须由专 职司机保管。司机离开操作台时， 必须断开掘进机上的电源开关。 （） 在掘进机非操作侧， 必须装有能紧急停止运转的按钮。 （） 掘进机必须装有前照明灯和尾灯。 （） 开动掘进机前， 必须发出警报。只有在铲板前方和截割臂附近无人时， 方可开动 掘进机。 （） 掘进机作业时， 应使用内、 外喷雾装置， 内喷雾装置的使用水压不得小于 ’， 外喷雾装置的水压不得小于 “’； 如果内喷雾装置的使用水压小于 ’ 或无内喷 雾装置， 则必须使用外喷雾装置和除尘器。 （*） 掘进机停止工作和检修以及交班时， 必须将掘进机切割头落地， 并断开掘进机上 第六篇巷道掘进技术与掘进机械 的电源开关和磁力起动器的隔离开关。 （） 检修掘进机时， 严禁其他人员在截割臂和转载桥下方停留或作业。 “ 掘进机安全操作注意事项 （） 掘进机要按照转载部、 装载部、 截割部的顺序先后启动， 启动装载部时， 如果铲板 上压煤太多， 应将掘进机退回 左右， 禁止带强负荷启动； 启动截割部时， 如果截割头在 煤壁内， 应把掘进机退回， 以截割头露出煤壁为止， 禁止带负荷启动。停机时， 要按照截 割部、 装载部、 转载部的顺序依次停车。 （“） 每台掘进机必须有正副司机两人， 配合操作， 在运行过程中， 司机要特别注意前、 后、 左、 右， 尤其是转载部可摆动的运输机， 不要碰人或挂倒棚子。遇有威胁人身及机器 安全情况时， 副司机应立即按动紧急停车按钮。 （） 滚筒伸缩只做打棚窝用， 不得长时间将滚筒伸出割煤。 （’） 掘进机向前行走时， 要注意扫底并清除机体两侧的浮煤， 扫底时应一刀压一刀， 以免出现硬茬， 防止抬高机体， 减小断面高度， 降低机体的稳定性。 （） 掘进机的截割头在最低位置工作时， 如底部掏槽、 开切扫底、 打柱窝、 掘水沟时， 装载机的铲煤板必须放到最低位置， 严禁抬起铲板。截割头下放到最低位置时， 截割头 与铲板的距离不得小于 。 （*） 掘进机在正常作业中， 若发生故障时应立即停车处理， 禁止在运行中进行一切修 理工作。如 , 年 “ 月 , 日， 某矿 掘进工作面使用悬壁式煤巷掘进机， 工作中司 机图省事， 没有停止截割头的转动， 到工作面检查中心线， 结果不小心被截割头割伤致 死。 （） 当需要用悬臂抬起棚梁时， 严禁截割头继续转动。 掘进机在复杂地质条件下的操作方法及注意事项 （） 在掘进过程中， 煤层底板突然上升， 底板需起坡时， 掘进机截割底板， 应抬高截割 头， 使之稍高于装载铲板前沿。当完成一截割循环， 机器前进时， 装载铲板要稍抬起， 相 应地在变坡点要把掘进机的履带适当垫高， 避免出现履带跑空打滑。当装载铲板抬到与 所掘巷道坡度一致时， 落下装载铲板， 继续正常截割。 （“） 在掘进过程中， 煤层底板突然下降， 底板需降坡时， 开始截割下坡时， 应注意把装 载铲板前面的底板截割深些， 浮煤务必出清。装载铲板落到与巷道坡度一致时， 才可正 常作业。 当坡度突然加大时， 履带后边要垫以木板， 使掘进机后部抬高， 待装载铲板下的底煤 掏尽后， 即可落下铲板， 继续正常作业。 ’ 第五章掘进机械及其操作维护 （） 过断层时， 应根据预见断层位置及性质， 提前一定距离调整坡度， 按坡度线上坡 或下坡掘进， 以便逐步过渡到煤层。 （“） 有淋水、 涌水、 积水时， 遇有淋水， 先把掘进机遮盖好， 同时要及时检查电器绝缘 情况， 保证安全运转。下坡掘进涌水或淋水大时， 要勤清铲板两侧的浮煤， 机器不平要垫 木板。要注意截堵掘进机后的涌水， 并安设污水泵及时排水。邻近巷道有积水时， 要提 前泄放积水。 （） 煤层软且倾角较大， 掘进断面一帮见底， 另一帮不见底时， 必须注意掌握好掘进 机的平衡。当巷道横向倾角大于 时， 见底的一边可正常截割， 不见底的一边履带处要 留比底板高 ’ 的底煤， 以便垫平履带； 如果留底煤掘进机仍下陷倾斜时， 可在履带下 面垫上木板， 使掘进机保持平衡。 三、 掘进机的检查维修 为了确保掘进机的正常运转， 要切实做好日常的保养和维修工作。掘进机日常检修 内容如下。 ’ 工作机构 （’） 截齿严重磨损、 损坏， 更换新截齿。 （） 检查截齿的固定档圈是否完全。 （） 齿座有无脱焊。 （“） 向导轨注油。 各减速器 （’） 有无异常振动和音响。 （） 检查有无异常升温。 （） 联接螺栓有无松动。 行走机构 （’） 履带张紧是否正常。 （） 履带板有无损坏。 “ 装载部 （’） 检查耙爪动作是否正常。 （） 检查铰接销轴配合情况。 刮板输送机 （’） 链条张紧是否正常， 两链松紧是否一致。 “ 第六篇巷道掘进技术与掘进机械 （） 检查刮板和链条是否磨损严重或损坏。 “ 喷雾系统 检查软管接头及喷嘴等是否完好， 若有喷嘴堵塞应及时疏通或更换。 液压系统 （） 管路是否漏油。 （） 检查油箱油量， 如不足应及时补油。 （） 油泵、 油马达有无异常音响和异常升温现象。 （’） 各控制阀是否漏油。 （） 操作手柄是否灵活可靠。 电气系统 （） 检查电控设备 （电控箱、 操作箱及电动机等） 各电气元件有无松动现象并加以紧 固。 （） 检查电缆外皮有无破损、 擦伤。 （） 掘进机起动前必须使用过载、 漏电模拟检测开关对保护器动作可靠性进行检查。 ’ 第五章掘进机械及其操作维护