煤矿新技术-新工艺-新设备、新材料

煤矿新技术新工艺、新设备新材料张风春肥矿技师学院2014．2一、教学目的通过对掘进、采煤新技术、新工艺、新设备新材料的运用，提高生产效率、保证安全生产、节约生产成本的目的。二、教学重点掘进锚、网、喷技术实现快速掘进。综采放顶煤技术的运用与实施三、教学难点锚索支护放顶煤步距四、教学方法讲授。五、教学用具板书、幻灯片。六、课时分配第一部分掘进新技术新工艺6课时。第二部分综采液压支架在特殊情况下的处理4课时。第三部分综采放顶煤工艺流程及技术4课时七、教学内容第一部分掘进新技术新工艺综掘机在半煤岩巷道中的快速掘进，巷道支护是制约掘进速度的大问题，如何才能在保证支护安全可靠的前提下快速的安设巷道支护，半煤岩巷道复合顶板是巷道支护技术的一个重点，也是影响矿井的正常生产和安全的主要方面之一，因此，综掘机怎样在半煤岩巷道中的快速掘进具有非常重要的现实意义。采用锚杆、锚网、锚索联合支护的施工方案有效控制了半煤岩巷道复合顶板的稳定和变形，一次进巷成功，避免了施工后由于压力显现的返修，顶板及两帮采用等强螺纹钢锚杆和金属网，根据围岩特性，合理选择支护参数，降低了成本投入，节约了支护材料和劳动力，获得了较好的经济效益。锚杆、锚网、锚索联合支护的施工技术方案不仅在技术上可行，安全上可靠，经济上合理，为综掘机在半煤岩巷道快速掘进，提供了一条行之有效的技术途径。结合矿井的具体条件，依靠科技进步，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的原则，认真贯彻执行国家和地方的煤矿安全生产法律法规，建立精简高效的矿井安全管理机构，完善矿井安全技术措施、设施、装备，按照高产高效现代化矿井模式，力争把平禹凤翅山矿建设成为安全设施齐备，抗灾能力强、安全高效的现代化矿井。根据半煤岩复合顶板巷道变形破坏机理，21100机巷顶板以深灰色砂质泥岩、泥岩为主，厚1.50～9.00m，局部有炭质泥岩伪顶0.30～0.50m。底板为深灰色泥岩、砂质泥岩为主，厚5～10m。结合综掘机施工特性，设计采用矩形断面结构，全断面实施“三锚”联合支护，两顶角和底角打75°倾斜锚杆加固，以改善底板和两帮岩体的承载能力。巷道施工步骤：进刀→巷道成型→前移前探梁→检查迎头积渣量→打顶锚杆挂网→打顶锚索→打两帮锚杆挂网。锚索施工时，一般滞后掘进工作面2~5m，与上述工序平行作业。支护结构及参数选择：巷道断面规格：净宽×净高=3.8m×2.3m，荒断面为宽×高=4m×2.4，巷道支护采用“三锚”复合结构，加打锚索补强加固。锚杆选用直径20mm、2000mm长的等强锚杆（每排14根），排距：700×700mm，托盘为碟形，直径为100mm，用10mm厚钢板压制成弧形。树脂锚固剂直径为23mm，每根长度为350mm，锚杆均使用配套标准螺母紧固，锚固剂型号为2335#，锚杆外露长度为30～50毫米，每根锚杆锚固力不小于80kN。顶网采用规格为4.4×0.9m的钢丝网；上帮网采用规格为2.4×0.9m的钢丝网，下帮网采用规格为2.4×0.9m的钢丝网。锚索及时跟进工作面支护，锚索间、排距为1600×2000mm，当巷道顶板岩性较好时，可以适当放宽锚索间排距。锚索采用鸟巢式锚索，直径15.24mm、长为6000mm的钢绞线配合锁头、托盘制作；其中锚索有效长度为5900mm，外露部分为100mm；每孔使用不少于5卷φ23mm、长为350mm的锚固剂固定，锚固力不低于200KN/根；锚盘用长500mm长的工字钢制作，并在上面钻一个直径不小于φ15.24mm的孔。锚固长度不小于1200mm，锚固剂型号为2335#，锚索与工作面的距离不大于5m。EBZ160二代掘进机的特点：1EBZ160二代掘进机由截割部、铲板部、第一运输机、本体部、行走部、后支撑、液压系统、水系统、润滑系统、电气系统10部分构成，具有可靠性高、作业效率高、智能化程度高、适用范围广、机构合理可维修性好等特点。EBZ160二代掘进机的技术参数：EBZ-160二代掘进机总体长度为9m,总体宽度为2.9m，总体高度1.8m，总重45T，总功率246KW,经济/最大截割硬度60/80MPa，对地压强0.14MPa，最大爬行坡度±18°，最大截割高度4.8m，最带截割宽度5m，最大截割面积24㎡。掘进工艺流程交接班→安全检查→校中线→画巷道轮廓线→定截割位置→开机检查→掘进机切割掘进（自动出岩、喷雾洒尘）→敲帮问顶→前移临时支护→打锚杆挂网支护→安全检查→进入下循环1、EBZ160II掘进机的掘进要求：（1）掘进机切割程序是首先在工作面进行掏槽，掏槽一般在工作面下部。开始时机器逐步向前，截割头切入工作面（岩石或煤）一定深度（切深），然后停止机器移动，以铲板紧贴工作面底板为前支点，机尾后支撑也同样紧贴底板为后支点，以提高机器在切割过程中的稳定性。最后在由下往上，左右摆动悬臂，截割头切落整个巷道的岩石和煤。（2）EBZ160II悬臂式掘进机截割头的最佳切割深度应根据所切割的煤、岩的性质，巷道顶板情况，支护距离的规定，以及通过落煤效果和切割一米巷道所耗时间最短来确定，切岩时，本机一般推荐0.3米。（1）图中的箭头表示切割方向，进刀深度一般以0.3m为宜，待截割完毕且打设完锚杆后，再进行下一个循环，往复进行。（2）岩性较硬时，截割头深入岩壁不得超过200㎜，扩窝后，再依照上图箭头所示的截割方式进行切割。在掘进机切割前进的同时，利用截割头的上下、左右移动截割，可截割出初步的断面形状，如此截割的断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，已达到断面尺寸的要求。（3）当掘进底板时，应将铲板降至最低位置。（4）当岩性较软时，可直接采用上图所示的截割方法进行割煤（岩），所破落煤（岩）经掘进机自动出岩到伸缩皮带再到胶带输送机，掘进机切割一个循环后停机，掘进机向后退，支护顶板，进入下个循环。第二部分综采新工艺新技术液压支架是煤矿综采工作面的重要设备，在生产过程及易出现自动降架、倒架、死架等事故，其中死架事故一旦发生经常是几架，甚至十几架，处理起来难度大，时间长，严重制约着安全生产。凤翅山矿工作面开采的煤层比较薄，顶板比较破碎，地质构造比较复杂，对支架防死架管理带来了一定的困难，对五2—21090综采工作面ZY4000—10/20型液压支架死架的原因进行了分析，并采取相应的处理措施。ZY4000—10/20型液压支架防死架技术在五2—21090综采工作面应用，没有出现支架死架现象，工程质量月月达标，施工环境得到极大改善，单产水平不断提高，效益大大增高，为今后凤翅山矿全面推行综采机械化，有较强的指导意义，发挥了巨大的经济效益和社会效益。平禹煤电公司凤翅山综采工作面使用ZY4000—10/20型支架支撑顶板，在生产过程易出现自动降架、倒架、死架等事故，其中死架事故一旦发生经常是几架，甚至十几架，处理起来难度大，时间长，严重制约着安全生产。通过一系列行之有效（方案）的支架死架处理与预防，平禹凤翅山矿采煤战线的安全生产、质量标准化、单产水平、生产效益、材料消耗等得到进一步得到极大改善。保障了安全，降低了劳动强度，提高了产能，为平禹凤翅山矿下一步安全生产奠定了坚实的基础，具有良好的社会效益。ZY4000—10/20型液压支架的主要技术参数：（1）、额定初撑力：3082KN。（2）、额定工作阻力：4000KN。（3）、支架高度：1000mm～2000mm（4）、支架中心距：1500mm（5）、支架重量：9450kg（6）、支护强度：0.58～0.67Mpa（7）、支架重量：9450kg（8）、底板比压（前端）：1.67～1.97Mpa（9）、操作方式：本架操作（10）、泵站压力：31.5Mpa（11）、支架结构示意图结合工作面现场实际，可以从几方面着手，预防死架现象的发生。（1）、针对不同的顶板情况选好架型，采面架设支架的目的在于平衡顶板压力，而不是抗顶板压力，所以选择的架型不但有一定的支撑力，而且应有一定的可缩量，这个可缩量和老顶形成的“砌体梁”的弯曲下沉相适应，只有这样，才能减少附加载荷，使支架发挥良好的支撑作用。（2）、工作面遇到地质构造时，应提前采取措施，加快推进速度，当工作面煤层变薄时，应破顶或割底回采，当采煤机割不动时，应该适当放震动炮崩落顶或底，以满足支架的最小高度，同时应该加快采面推进速度，时刻注意周期来压，以便顺利通过薄煤带。（3）、加强工作面工程质量管理，严格控制采高，不得随意留顶、底煤。（4）、加强对液压系统的管理，保证乳化液浓度及泵站压力，发现有跑、漏、滴现象要及时处理。（5）、加强矿压监测，提高工作面周期来压预测预报水平，在工作面周期来压之前加快工作面推进速度，减少矿压对工作面顶板破坏程度，以防“死架”。（6）、坚持正规循环作业，确保工程质量，发现局部超前或滞后，要及时调整。（7）、加强上、下端头支护，尽量减少上部岩石的变形，从而减少顶板对支架的压力。（8）、当工作面通过煤柱时，要加强采面支护，必要时在煤壁侧打帮柱，增加支护强度，防止支架压死。液压支架死架的处理根据回采过程中处理支架死架的教训，得出以下处理液压支架死架的方法：（1）、首先处理好顶板，适时加快开帮进度，以保持顶板的完好性。（2）、加设移架千斤顶。在死架受力不大，但本架移不动时，可在死架两侧增设临时移架千斤顶，用锚链与死架底座固定，然后几个千斤顶同时移架，这样，就可能把死架拉出。（3）、增大支撑法。用几根备用单体柱支在被压死支柱的顶梁下，同时向备用支柱和被压死的支柱供液，进行反复升柱，在加大支撑力的作用下，顶板可逐渐松动，使被压支柱产生少量的行程，降柱后就可以向前移架。（4）、挑顶法。在顶板条件许可下，可采用放小炮挑顶的方法处理死架，放炮要分次进行，每次装药量不宜过大，只要能使顶板松动，支柱稍微升起，即可进行移架，严禁不打炮眼，而将炸药和雷管直接放在支架与顶板空隙中放炮崩顶。（5）、卧底法。在顶板条件比较破碎而不适宜于挑顶时，可采用卧底的方法，在支架底座的前方，向底座下的底板打浅眼，装小药进行放炮，放炮后将崩碎的石块掏出，使底座下降，当支柱有少量行程时就可以移架。（6）、松顶松底法。当支架上部岩石非常破碎或底座下面垫有较大的浮煤时，可不采用放炮方法进行挑顶卧底，而是将顶板碎渣和底座下的浮煤支接挖出，使支柱有少量行程后进行移架。以上ZY4000—10/20型液压支架防死架技术在五2—21090综采工作面应用，没有出现支架死架现象，工程质量月月达标，施工环境得到极大改善，单产水平不断提高，效益大大增高，为今后凤翅山矿全面推行综采机械化，有较强的指导意义，发挥了巨大的经济效益和社会效益。第三部分综采工作面放顶煤采煤工艺流程一、回采工艺流程采煤机采用端头斜切进刀，双向割煤，液压支架及时支护顶板。采煤机上端头斜切进刀——正常下行割煤——移架——放顶煤——拉后部刮板输送机——采煤机返刀上行清浮煤（采煤机割煤至机头后）——推前部刮板输送机——上端头斜切进刀——进入下一循环。（一）、采煤机割煤综放工作面采用端部斜切进刀单向割煤，其工序如下：采煤机下行割煤,右滚筒割顶煤,左滚筒割底煤,行至工作面刮板机头割通煤壁,将右滚筒降下割底煤.反向将采煤机机身部底煤割尽,空刀上返清理浮煤,行至上部刮板机弯曲段,采煤机左滚筒升高割顶煤,右滚筒割底煤,斜切进刀,待采煤机进入直线段后,将刮板机推直,采煤机割透煤壁后,将左滚筒降下割底煤,右滚筒升起割顶煤,采煤机下行开始下一个循环割煤。（二）、移架由于工作面前后输送机采用机头平行布置方式，因而在工作面两端各设4架过渡支架，而过渡支架不能做到及时支护，即采煤机割煤后，过渡架必须在前部输送机机头推移后才能移架，因而造成工作面的基本支架和过渡架不能顺序前移，使得移架工序变得复杂，现将移架顺序描述如下（采煤机端部斜切进刀单向割煤）：（1）采煤机斜切进刀割透煤壁下行时，将机头两架过渡支架的支架护帮板挑起；采煤机下行完成割底煤进入正常割煤，滞后采煤机左滚筒（此时应滞后采煤机前滚筒2架将支架护帮板挑起）3架，顺序将基本架移一个步距，移架时应先收护帮板；直到工作面下端最后一架基本架。当采煤机返