綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝及支護(hù)

綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝及支護(hù)平安監(jiān)察部2021年11月§1

掘進(jìn)工藝方式定義：

用機(jī)械化方法破巖、裝巖、輸送機(jī)運輸和綜合支護(hù)頂板的掘進(jìn)工藝。

§1

掘進(jìn)工藝方式1、掘進(jìn)方式

采用EBH－120型懸臂式掘進(jìn)機(jī)一臺，搭配QZP—160型轉(zhuǎn)載機(jī)，SDJ—80型皮帶運輸機(jī)組成綜合機(jī)械化掘進(jìn)，激光儀控制中線進(jìn)行施工。2、EBH—120型掘進(jìn)機(jī)概述1〕EBH—120型掘進(jìn)機(jī)是由淮南煤礦機(jī)械廠設(shè)計制造的一種橫軸式掘進(jìn)機(jī)，主要為了適應(yīng)薄煤層綜合機(jī)械化巷道掘進(jìn)的需要而設(shè)計的，適應(yīng)巷道斷面5.6—18平方米，可經(jīng)濟(jì)切割單項抗壓強(qiáng)度≤60MP的煤巖，縱向最大工作坡度為18°。§1

掘進(jìn)工藝方式2〕型號意義如下：E—掘進(jìn)機(jī)B—懸臂式H—橫軸式120—切割電機(jī)功率〔kw)3〕EBH—120型掘進(jìn)機(jī)主要由截割部、轉(zhuǎn)臺、裝運部、行走機(jī)構(gòu)、機(jī)架、液壓系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等部件組成。

4〕轉(zhuǎn)臺前方有一橫置油缸，并通過齒條齒輪傳動來實現(xiàn)切割臂的來回轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺通過銷軸與切割臂、升降油缸的相互連接實現(xiàn)切割臂的升降運動。5〕機(jī)架位整體焊接式的高強(qiáng)度框架結(jié)構(gòu)。它是掘進(jìn)機(jī)的中央骨架，轉(zhuǎn)臺、裝載鏟板、左右履帶架、電控等與其連接，并承受來自切割、裝運和行走等機(jī)構(gòu)的各種負(fù)荷。機(jī)架尾部可懸掛轉(zhuǎn)載機(jī)?！?

掘進(jìn)工藝方式2、施工流程圖我礦的一般采用機(jī)掘全斷面一次成巷，掘一排，打注一排。每次割完煤后，采用掘進(jìn)機(jī)上機(jī)載臨時支護(hù)裝置托起護(hù)頂方式作為超前臨時支護(hù)，最后按規(guī)程措施進(jìn)行永久支護(hù)?！?

掘進(jìn)工藝方式切割方式：切割方式：切割方式由于各煤礦地質(zhì)條件的不同，所采用的切割方式也不盡相同。我礦一般的割煤方式為：每次截割煤(矸)時，截割頭從掌面底部右下角吃刀，進(jìn)0.1m向右擺0.2m再進(jìn)0.1m向左擺回，就如此根據(jù)煤〔矸〕的硬度掏槽，然后從右向左，自下而上往復(fù)一刀一刀進(jìn)行切割，每次吃刀深度最深為0.3-0.6m,每次抬高高度根據(jù)截割運行曲線圖進(jìn)行，直至割夠一個循環(huán)深度?！?

掘進(jìn)工藝方式臨時支護(hù)過程：退掘進(jìn)機(jī)→截割頭落地并閉鎖，并停上一級電源，并掛牌→敲幫問頂→翻托梁器至截割頭上→將3米π型鋼梁置于第二根托梁槽內(nèi)→在將鋼筋托梁及金屬網(wǎng)置于第一根托梁槽內(nèi)→向前開掘進(jìn)機(jī)使鋼筋托梁到達(dá)排距要求→調(diào)整鋼筋托梁達(dá)中線要求→掘進(jìn)機(jī)停電閉鎖，并停上一級電源，并掛牌→截割頭下方支設(shè)一根道木→按鋼筋托梁限定孔位打注巷道頂部臨時支護(hù)錨桿〔從一側(cè)幫數(shù)第一根和從另一側(cè)幫數(shù)第二根〕，再打注其他錨桿進(jìn)行永久支護(hù)〔同時幫、頂可平行支護(hù)〕?！?

掘進(jìn)工藝方式錨桿鉆機(jī)使用：1〕頂板錨桿鉆機(jī)：手壓扳機(jī)，開啟馬達(dá)控制閥，壓氣驅(qū)動馬達(dá)帶動主軸旋轉(zhuǎn)；扳轉(zhuǎn)開啟氣腿控制閥，氣腿伸長，關(guān)閉氣腿控制閥氣腿回落，扳轉(zhuǎn)開啟水閥，沖洗水進(jìn)入鉆桿沖洗鉆孔。手動調(diào)節(jié)各閥開啟量，即可調(diào)節(jié)鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、推力或水量。2〕幫部錨桿鉆機(jī)：開啟馬達(dá)控制閥，鉆機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)把手可以控制馬達(dá)的工作狀態(tài)，鉆機(jī)只須一人操作，右手控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速。3〕我礦掘進(jìn)工作面錨桿鉆機(jī)鉆孔時，先用1.0米的短釬桿，后換2.0米的長釬桿，根據(jù)錨桿型號的不同，采用相對應(yīng)的鉆頭。鉆孔時升起錨桿機(jī)，使鉆頭插入相應(yīng)的鋼筋托梁限定孔位置進(jìn)行鉆孔，孔深到達(dá)規(guī)程要求，并保證鉆孔角度，鉆到預(yù)定孔深后下縮鉆機(jī)，同時清孔，去除煤粉和泥漿?！?

掘進(jìn)工藝方式設(shè)備及布置§2

掘進(jìn)系統(tǒng)1、通風(fēng)系統(tǒng)我礦的掘進(jìn)工作面一般采用壓入式通風(fēng)方式。一個工作面所需風(fēng)量要考慮瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作面人數(shù)所需風(fēng)量、巷道風(fēng)筒漏風(fēng)等因素，要滿足工作面迎頭風(fēng)量，我礦掘進(jìn)工作面現(xiàn)場一般采用功率為2×15Kw的風(fēng)機(jī)作為壓入式風(fēng)機(jī)，其吸風(fēng)量為270m3/min,出風(fēng)量為250—260m3/min；濕式除塵器采用KCS-408zZ型抽出式除塵風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)功率為37Kw。1〕按瓦斯涌出量計算Q掘=100*qCH4*K掘Q掘—掘進(jìn)工作面需風(fēng)量qCH4—工作面相對瓦斯涌出量K掘—工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)§2

掘進(jìn)系統(tǒng)2〕按二氧化碳涌出量計算Q掘=67*qCO2*K掘3〕按最低風(fēng)速計算Q掘=60*V*SV—?煤礦平安規(guī)程?中規(guī)定的掘進(jìn)面最低風(fēng)速，半煤巖巷為0.25m/s。S—掘進(jìn)巷道的最大凈斷面4〕按人數(shù)計算Q掘=4*NN—掘進(jìn)工作面同時工作的最多人數(shù)。說明：每人共風(fēng)要求不小于4m3/min§2

掘進(jìn)系統(tǒng)2、壓風(fēng)系統(tǒng)我礦的壓風(fēng)系統(tǒng)最高壓力在0.6—0.8MP,隨著礦井延伸及各工作面的用風(fēng)，在掘進(jìn)工作面一般為0.3—0.5MP，掘進(jìn)工作面壓風(fēng)系統(tǒng)采用4寸的鐵管〔紅色〕，風(fēng)管在巷口開始安設(shè)寸半支管和寸半閥門，隨著巷道的推進(jìn)每隔100米安裝一個，每隔300米安裝一個4寸大閥門，閥門手輪必須保證齊全完好，保證施工中正常用風(fēng)。

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掘進(jìn)系統(tǒng)3、供水系統(tǒng)我礦的供水系統(tǒng)最高壓力在1.8—2.0MP之間，隨著礦井延伸及各工作面的用水，在掘進(jìn)工作面一般為1.0—1.2MP，掘進(jìn)工作面布置有供水系統(tǒng)，靜壓水采用直徑4寸的靜壓水管〔藍(lán)色〕布置，靜壓水管從巷口開始安設(shè)6分支管和6分閥門，同樣隨著巷道的推進(jìn)，每隔50米安裝一個，每隔300米安裝一個4寸大閥門，閥門手輪齊全完好，保證巷內(nèi)各轉(zhuǎn)載點、噴霧、掘進(jìn)機(jī)及巷內(nèi)消防用水?！?

掘進(jìn)系統(tǒng)4、排水系統(tǒng)我礦掘進(jìn)工作面排水系統(tǒng)采用的為接力排水法。根據(jù)巷道實際情況〔包括巷道涌水、地質(zhì)條件等因素〕，排水系統(tǒng)采用一至兩趟六寸〔159mm)鐵管〔黃色〕進(jìn)行鋪設(shè)并緊跟工作面，掘進(jìn)工作面準(zhǔn)備一臺1臺30Kw〔或15kw〕水泵和1臺5.5Kw水泵，80開關(guān)2臺〔熱備〕。5.5Kw水泵要與排水管路形成系統(tǒng)且處于熱備狀態(tài)緊，另一臺30Kw或15KW水泵處于冷備狀態(tài)，配備相應(yīng)的軟管〔不少于50米〕、接頭等配套設(shè)施假設(shè)干，放置于巷道內(nèi)距工作面不大于150米支護(hù)完好易于取用的地方。

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掘進(jìn)系統(tǒng)

掘進(jìn)巷道沿途根據(jù)實際情況在水窩處增設(shè)排水點，每個排水點安裝一臺5.5Kw潛水泵，每臺排水能力15立方米/時，功率5.5Kw，揚程15m，并在備件處備此型號水泵、配套開關(guān)各一臺以便及時安裝更換。

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掘進(jìn)系統(tǒng)5、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)我礦掘進(jìn)工作面配備具體包括：1〕P2140KP型甲烷傳感器：工作面及巷口各一臺，在二次供電的情況下，巷道內(nèi)移變下風(fēng)側(cè)配備一臺〔9#和15#一樣〕2〕P2030KP型一氧化碳傳感器：9#、15#煤每部皮帶下風(fēng)側(cè)配備一臺，除此以外15#煤工作面配備一臺。3〕每個掘進(jìn)工作面配備一臺DJS—3型斷電儀，兩臺KGT9—E型風(fēng)機(jī)開停傳感器〔風(fēng)機(jī)開關(guān)內(nèi)〕，一臺P5003型多功能轉(zhuǎn)接器，一臺P5000干線擴(kuò)展器和一臺P4000A備用電池。

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掘進(jìn)系統(tǒng)

6、供電系統(tǒng)我礦掘進(jìn)工作面的排水及風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)采用雙回路供電系統(tǒng)，工作面機(jī)電設(shè)備動力電源采用單回路供電系統(tǒng)。排水設(shè)備供電系統(tǒng)兩路為：一路為專用排水供電系統(tǒng)，一路為工作面機(jī)電設(shè)備動力電源供電系統(tǒng)；風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)兩路均為專用供電系統(tǒng)。

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掘進(jìn)巷道支護(hù)1、錨桿支護(hù)的優(yōu)越性1〕支護(hù)原理：主動支護(hù)，充分利用圍巖自承能力，有懸吊、組合梁、擠壓加固、加固拱、圍巖補強(qiáng)、減少跨度等作用；而棚式支護(hù)為被動支護(hù)；2〕支護(hù)效果好，有利于巷道的長期穩(wěn)定；3〕節(jié)約大量鋼材，減少支護(hù)材料運輸量；4〕巷道在效勞期間內(nèi)根本不需要維修；5〕減輕工人勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境；6〕簡化了采煤工作面端頭支護(hù)工藝，有利于采煤工作面快速推進(jìn)，實現(xiàn)高產(chǎn)高效;§2掘進(jìn)巷道支護(hù)

2、錨桿支護(hù)機(jī)理錨桿桿體長度方向的尺寸遠(yuǎn)大于其它兩個方向尺寸，力學(xué)上屬于桿件?？梢蕴峁﹥煞矫娴淖饔?，第一是抗拉，其次是抗剪作用?？箯澞芰涂箟耗芰Ψ浅Ｐ??！?掘進(jìn)巷道支護(hù)

§2掘進(jìn)巷道支護(hù)錨固前后巖石應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系§2掘進(jìn)巷道支護(hù)(1)錨桿的早期作用錨桿早期作用：阻止破碎巖塊掉落并抑制淺部圍巖擴(kuò)容和離層。錨桿安裝越及時，預(yù)緊力越大，支護(hù)效果越好。錨桿沒有預(yù)緊力，只有當(dāng)巖層產(chǎn)生一定變形時錨桿才有載荷，不能控制在這以前頂板巖層的離層和失穩(wěn)。預(yù)應(yīng)力太小也不能起到良好效果。錨桿安裝不及時，較大范圍內(nèi)的巖層已產(chǎn)生滑動、失穩(wěn)、離層，巖層承載能力喪失很大，再打錨桿，不會取得良好的錨固效果?！?掘進(jìn)巷道支護(hù)(2)錨桿的中期作用隨著時間推移，圍巖破壞范圍逐漸擴(kuò)大。錨桿能伸入穩(wěn)定巖層時，其作用為：將破壞區(qū)巖層與穩(wěn)定層相連，阻止破壞巖層垮落。錨桿提供徑向和切向約束，阻止破壞區(qū)巖層擴(kuò)容、離層、滑動，從而提高其承載能力。錨桿不能伸入穩(wěn)定巖層時，其作用主要是在破壞區(qū)內(nèi)形成次生承載層，它可以阻止上部破壞巖層的進(jìn)一步擴(kuò)容和離層。次生承載層厚度的影響因素很多，而且是不斷變化的。當(dāng)其遠(yuǎn)小于巷道尺寸時，必須考慮壓曲失穩(wěn)和彎曲失穩(wěn)。§2掘進(jìn)巷道支護(hù)(3)錨桿的后期作用當(dāng)次生承載層壓曲失穩(wěn)后，如果能滿足塊體咬合平衡，巷道頂板仍能保持穩(wěn)定。兩傾斜錨桿作用明顯，它不僅可以阻止破壞巖層滑落，同時有一定的控制轉(zhuǎn)動的作用。但是，當(dāng)轉(zhuǎn)動角度較大時，要求傾斜錨桿承受的載荷很大，平衡不易滿足，因此，錨桿群支護(hù)很容易失穩(wěn)、垮落，而且傾斜錨桿端部的巖層因受力過大也會發(fā)生破壞?！?掘進(jìn)巷道支護(hù)錨桿支護(hù)巷道圍巖承載結(jié)構(gòu)

§2掘進(jìn)巷道支護(hù)3、幫錨桿的作用煤巷兩幫變形破壞特征主要是擴(kuò)容、松動和擠出。由于煤層強(qiáng)度較低，且受到采動影響，所以煤巷兩幫支護(hù)顯得尤為重要。打錨桿后，對煤幫的兩種變形均有控制作用，加鋼筋托梁后效果會更好?！?掘進(jìn)巷道支護(hù)4、錨索作用原理

錨索具有錨固深度大、錨固力大、可施加較大預(yù)緊力等優(yōu)點，是困難巷道工程支護(hù)加固不可缺少的重要手段。錨索的作用主要是將錨桿支護(hù)形成的次生承載層與圍巖的主承載層相連，提高次生承載層的穩(wěn)定性。即使次生承載層發(fā)生斷裂、轉(zhuǎn)動，也不致于失穩(wěn)而引起的頂板垮落。錨索可施加較大的預(yù)緊力，可擠緊和嚴(yán)密巖層中的層理、節(jié)理裂隙等不連續(xù)面，增加不連續(xù)面之間的摩擦力，從而提高圍巖的整體強(qiáng)度。§2掘進(jìn)巷道支護(hù)煤巷錨桿支護(hù)初始設(shè)計方法：1、工程類比法：當(dāng)一個地點的巷道錨桿支護(hù)設(shè)計證明是合理的，在同一煤層類似尺寸的其它巷道，通過現(xiàn)場調(diào)查和評估，證明兩個地點在地質(zhì)條件、圍巖性質(zhì)、應(yīng)力場等方面相似，那么第二個地點可參考第一個地點錨桿支護(hù)設(shè)計。2、數(shù)值模擬法：根據(jù)地質(zhì)力學(xué)評估結(jié)果建立數(shù)值計算模型，通過多支護(hù)方案的模擬和比較，確定最優(yōu)方案作為錨桿支護(hù)初始設(shè)計。§2掘進(jìn)巷道支護(hù)3、軟件設(shè)計法：采用“晉城煤業(yè)集團(tuán)公司煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計軟件JCBOLT〞設(shè)計。必須保證輸入軟件的參數(shù)合理、準(zhǔn)確、可靠。

§2掘進(jìn)巷道支護(hù)

3、錨桿支護(hù)初始設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容：(1)巷道名稱、布置和用途,地質(zhì)力學(xué)評估結(jié)果；(2)巷道斷面設(shè)計；(3)錨桿支護(hù)形式設(shè)計；(4)錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計； (5)錨桿支護(hù)材料設(shè)計；(6)錨桿支護(hù)施工設(shè)計；(7)錨桿支護(hù)礦壓監(jiān)測設(shè)計；(8)巷道圍巖地質(zhì)條件變化后的支護(hù)對策； (9)巷道受工作面采動影響時的超前支護(hù)設(shè)計。

§2掘進(jìn)巷道支護(hù)我礦錨桿的支護(hù)形式一般有以下類型：(1)單體錨桿支護(hù)； (2)錨網(wǎng)支護(hù)； (3)錨梁〔帶〕支護(hù)； (4)錨網(wǎng)梁〔帶〕支護(hù)； (5)錨網(wǎng)梁〔帶〕、錨索支護(hù)。 效勞時間長的煤巷，根據(jù)需要還應(yīng)進(jìn)行噴漿。巷道頂板應(yīng)采用鋼筋托梁或鋼帶作為錨桿支護(hù)的組合構(gòu)件?！?掘進(jìn)巷道支護(hù)錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容：(1)錨桿種類〔螺紋鋼，圓鋼，玻璃鋼，其它錨桿〕； (2)錨桿幾何參數(shù)〔直徑、長度〕； (3)錨桿力學(xué)參數(shù)(屈服、拉斷載荷、延伸率)； (4)錨桿密度，即錨桿間、排距； (5)錨固方式〔端部,加長,全長錨固〕和長度； (6)錨桿預(yù)緊力矩或預(yù)緊力； (7)組合構(gòu)件形式、規(guī)格和強(qiáng)度； (8)金屬網(wǎng)形式、規(guī)格和強(qiáng)度；§2掘進(jìn)巷道支護(hù)錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容： (9)錨索種類； (10)錨索幾何參數(shù)〔直徑、長度〕； (11)錨索力學(xué)參數(shù)〔拉斷強(qiáng)度、延伸率〕； (12)錨索密度，即錨索間、排距； (13)錨索安裝角度； (14)錨索孔直徑，錨固方式和錨固長度； (15)錨索預(yù)緊力，錨索錨固力拉拔試驗結(jié)果； (16)錨索組合構(gòu)件形式、規(guī)格和強(qiáng)度。 (17)提供巷道錨桿支護(hù)布置圖；(18)提供錨桿支護(hù)材料消耗表?！?掘進(jìn)巷道支護(hù)錨桿支護(hù)材料包括錨桿桿體、錨固劑、托板、螺母，組合構(gòu)件〔鋼筋托梁、W鋼帶〕、金屬網(wǎng)，錨索、錨具、錨索托板、錨索托梁等。各構(gòu)件的性能、強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)應(yīng)相互匹配。

§2掘進(jìn)巷道支護(hù)金屬錨桿桿體應(yīng)符合以下規(guī)定：(1)高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿桿體必須使用左旋無縱筋螺紋鋼。(2)高強(qiáng)度桿體的屈服強(qiáng)度不低于400MPa，極限抗拉強(qiáng)度不低于570MPa，延伸率不低于15%；(3〕圓鋼錨桿桿體的屈服強(qiáng)度不低于235MPa，抗拉強(qiáng)度不低于370MPa，延伸率不低于20%。(4)桿尾螺紋應(yīng)采用滾壓加工工藝成型，保證桿尾螺紋局部破斷力不低于桿體破斷力的90%。(5)錨桿桿體不直度不大于3mm/m?！?掘進(jìn)巷道支護(hù)樹脂錨固劑：執(zhí)行煤炭行業(yè)MT146.1-2002標(biāo)準(zhǔn)。錨桿托板應(yīng)符合以下規(guī)定： (1)金屬托板形狀應(yīng)為拱形，根據(jù)需要還應(yīng)配用調(diào)心墊圈。 (2)托板的承載能力應(yīng)與桿體尾部螺紋承載力相匹配。 (3)金屬托板尺寸不小于100

100mm，其厚度不小于6mm。§2掘進(jìn)巷道支護(hù)錨索安裝應(yīng)符合以下規(guī)定： (1)錨索應(yīng)緊跟掘進(jìn)工作面安裝；(2)鉆孔直徑不得大于28mm，其它同錨桿鉆孔；(3)錨索安裝后必須施加一定的預(yù)緊力，預(yù)緊力的值應(yīng)控制在100~120kN；(4)張拉錨索時要兩人協(xié)作，操作人員要避開張拉缸軸線方向，以保證平安；(5)張拉時不合格錨索，必須在其附近補打； (6)張拉后，錨索的外露長度不得超過300mm；

§2掘進(jìn)巷道支護(hù)井下錨桿錨固力抽檢符合以下規(guī)定：(1)掘進(jìn)工作面施工中，每班要由專人采用錨桿拉拔計對頂、幫錨桿進(jìn)行錨桿錨固力抽檢；(2)錨桿錨固力抽檢抽樣率不小于3%。每300根頂〔幫〕錨桿抽樣一組〔9根以上〕進(jìn)行檢查。缺乏300根時，按300根考慮；(3)抽檢中發(fā)現(xiàn)不合格錨桿，應(yīng)在其周圍補打合格錨桿?！?掘進(jìn)巷道支護(hù)井下錨桿錨固拉拔力抽檢符合以下規(guī)定：錨固拉拔力檢測采用拉拔計在巷道中完成(1)錨固拉拔力檢測抽樣率為3%。每300根頂〔幫〕錨桿抽樣一組〔9根〕進(jìn)行檢查。(2)當(dāng)支護(hù)設(shè)計、支護(hù)材料發(fā)生變更；圍巖地質(zhì)條件發(fā)生較大變化，如遇斷層、破碎帶、褶曲等構(gòu)造；頂板出現(xiàn)較大淋水，應(yīng)作相應(yīng)的拉拔試驗；(3)被檢測的3根錨桿都應(yīng)符合設(shè)計要求。只要有1根不合格，再抽樣一組〔3根〕進(jìn)行試驗。再不合要求，必須組織有關(guān)人員研究錨桿施工質(zhì)量不合格的原因