一种基于改造综掘机的大倾角巷道高效快速综掘方法与流程

1.本发明涉及煤矿开采技术领域，具体的涉及一种基于改造综掘机的大倾角巷道高效快速综掘方法，尤其是在煤矿井下大倾角巷道无法采取炮掘施工的巷道掘进。


背景技术：

2.目前，国内用ebz
‑
200型悬臂式综掘机在巷道掘进期间，理论最大爬坡能力为
±
18
°
，因实际生产中煤矿井下条件复杂，掘进期间浮矸、浮煤、积水等条件制约，综掘机爬坡能力在
±
16
°
左右，因此煤矿巷道20
°
以上无法采用综掘机施工时，多采用炮掘作业，爆破作业存在现场施工安全风险较大，掘进工序复杂，效率低下等缺点。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于提供一种能够适应煤矿井下大倾角综掘施工的基于改造综掘机的大倾角巷道高效快速综掘方法，以解决现有技术中的问题。
4.本发明所述的大倾角巷道指的是在倾角在20
°‑
40
°
之间的煤矿巷道。
5.为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：
6.一种基于改造综掘机的大倾角巷道高效快速综掘方法，其特征在于，它包括以下两个大措施：一是对巷道挖掘设备系统进行改进，二是自制综掘机行走坡度；其中：
7.(一)对巷道挖掘设备系统进行改进包括以下技术措施：
8.(1)拆除综掘机二运转载系统；
9.(2)更换综掘机后支撑系统：更换2个支承器，增加支承器一倍的接地面积，分别由原来的0.4m2增加到0.85m2，这样相应的增加支承器下椎体的个数；提高2个后支承升降油缸的行程分别由原来的0.5m增加到0.9米，从而加强了综掘机的前后调平能力；
10.(3)加装拉伸油缸辅助系统：在综掘机左右两侧行走履带支架侧面安装侧锚座，用连接销将拉伸油缸和综掘机与固定在巷道帮部的侧锚座连起来；在综掘机操作台侧面安装拉伸油缸的控制手柄及阀块；所述的拉伸油缸长度2.48m，行程1.72m，额定拉力达到42.8t；实施时，通过控制手柄调节辅助油缸的伸缩速度，让油缸与履带的速度一致，从而达到最好的爬坡效果，履带行走的同时，在两侧拉伸油缸的作用力下，完全可以达到综掘机进行大角度爬坡作业的目的；
11.(4)改进综掘机行走机构：将综掘机行走部左右两侧600mm履带板更换为800mm履带板，增加履带板宽度，加大接地面积，更换后的履带板板齿加长10mm，抓地力加大，提高爬坡能力；同时将两侧行走马达的排量由原来的100ml/r更换为150ml/r，增加马达排量，提高爬坡能力；
12.(二)自制综掘机行走坡度包括以下技术措施
13.综掘机截割过程中落煤暂不外运，将落煤垫在综掘机履带下方，并使垫在综掘机后部的落煤比前部多，人为施工一个坡度为15
°
～18
°
的“临时底板”，间接降低巷道底板坡度，使综掘机具备自行爬坡能力；待综掘机通过后，再清理浮煤、浮矸至设计断面；以此循环
重复进行施工。
14.具体地，所述人为施工一个坡度为15
°
～18
°
的“临时底板”的具体操作为：在落煤垫在综掘机履带下方的同时，安排专人向综掘机后支撑处塞入道木、矸石等填充物，并利用综掘机自重对履带下方的填充物进行压实，反复3～5次后实现人工制造“临时底板”的目的，减少综掘机行走坡度。
15.更进一步地，配套大倾角巷道的安全施工措施，包括如下几点：
16.(1)将溜矸道与人行道分离，人行道的宽度不小于2m，溜矸道的宽度不小于1m；
17.(2)人行道内沿倾斜方向每隔15～20米安设“窗帘式”防挡矸网，每隔30米安设一道横向挡矸栏；人行道同排矸系统完全隔离，采取打设挡矸栏的方法实现人、矸分离；
18.(3)巷道坡度大，在巷道内搭设工作平台，工作平台用牢固可靠的材料联接，配木板或方木搭接好，工作台宽度不小于800mm，长度不小于1800mm，高度不低于1200mm，三面设栏杆，栏杆高度不小于600mm，工作平台支设至巷道硬底；
19.(4)上山掘进时，迎头摘除危岩悬矸后，在断面正中打设两根锚杆固定一片钢筋网封闭迎头；
20.(5)在溜矸道内每隔30m设置一道防飞矸皮带。
21.具体地，所述挡矸栏包括单体支柱、木板与挡矸网，施工挡矸栏时，每隔3.5m在外侧煤帮支设一排圆木支柱，将棕绳固定于圆木支柱上作为防倒绳；挡矸网侧自巷道底板往上0.6～1m范围内用厚度不低于5cm的木板将人行道与溜矸道分离，木板上方挂双向拉伸塑料网、钢筋网或菱形网至顶板，支设圆木支柱时使之连接硬底，支柱使用木仨砸实接顶；挡矸栏距离迎头最大距离不大于20m，挡矸栏末端至人行道巷帮设置防迎头滚矸挡矸木板。
22.本发明的有益效果是：
23.(1)本发明自制综掘机行走坡度，综掘机截割过程中落煤暂不外运，将落煤垫在综掘机履带下方，并使垫在综掘机后部的落煤比前部多，人为施工一个坡度较低的“临时底板”，间接降低巷道底板坡度，使综掘机具备自行爬坡能力，待综掘机通过后，再清理浮煤、浮矸至设计断面；以此循环重复进行施工。即采用综掘机台阶式掘进的生产模式，间接降低巷道底板坡度，使综掘机具备自行爬坡能力，有利于实现大倾角巷道高效快速综掘施工。
24.(2)本发明对综掘机进行改造，并采用改造后的综掘机搭接刮板输送机的方式进行排矸，可提升综掘机爬坡能力，确保综掘快速掘进，保障生产接续，降低人工成本，有利于实现大倾角巷道高效快速综掘施工。
25.(3)本发明还配套大倾角巷道施工安全技术措施，可保障煤矿井下大倾角巷道综掘施工的施工安全性，有利于实现大倾角巷道高效快速综掘施工。
26.综上，本发明能够提升综掘机爬坡能力，能够降低巷道底板坡度，还能保障大倾角巷道综掘施工的施工安全性，从而能够有效实现大倾角巷道高效快速综掘施工。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明中综掘机台阶式施工示意图，且图中a区域表示开门掘进示意部分；图中b区域表示15
°
掘进示意部分；图中c区域表示18
°
掘进示意部分，且沿巷道斜坡方向位于a、b、c各区域上方且呈平行四边形的阴影部分均表示未掘进部分；
29.图2为改造综掘机中加装拉伸油缸辅助系统的简单示意俯视图。
30.附图标记：1、锚杆固定端；2、拉伸油缸；3、侧锚座；4、综掘机。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
33.实施例1
34.一种基于改造综掘机4的大倾角巷道高效快速综掘方法，包括自制综掘机4行走坡度：结合图1，综掘机4截割过程中落煤暂不外运，将其垫在综掘机4履带下方，垫在综掘机4后部的落煤比前部多，人为施工一个坡度为15
°
～18
°
、长度为10m左右的“临时底板”(实际以综掘机4履带接触底板长度为准)，间接降低巷道底板坡度，使综掘机4具备自行爬坡能力；同时在综掘机4后支撑处必须每班安排专人向在后支撑处塞入道木、矸石等填充物，并利用综掘机4自重对履带下方道木、矸石进行压实，并反复3
‑
5次来人工制造平台，减少综掘机4行走坡度；待综掘机4通过后，再清理浮煤、浮矸等至设计断面；以此循环重复进行施工。
35.实施例2
36.本实施例与实施例1的不同之处在于：还包括对于综掘机4的技术改造，且对综掘机4的改造包括如下几点：
37.(1)拆除综掘机4二运转载系统；二运转载部总长15m，综掘机4携带二运无法进行拐弯施工，并且在拆除的同时也减轻了综掘机4的重量，有助于爬坡作业；
38.(2)更换综掘机4后支撑系统；更换2个支承器，增加支承器一倍的接地面积，分别由原来的0.4m2增加到0.85m2，这样相应的增加支承器下椎体的个数，新支承器加大椎体直径和长度，增加抓地力；更换2个后支承升降油缸，使得2个后支承升降油缸的行程分别由原来的0.5m增加到0.9米，从而加强了综掘机4的前后调平能力，人为减少角度，减少施工人员扒渣垫机尾的劳动强度；
39.(3)加装拉伸油缸辅助系统；综掘机4总重在58t左右，安装的拉伸油缸长度为2.48m，行程为1.72m，额定拉力达到42.8t；如图2所示，在综掘机4左右两侧行走履带支架侧面安装侧锚座3，用连接销将拉伸油缸2和综掘机4依次通过连接座销轴、卸扣、φ34起重链条等相关配件和固定在巷道帮部的侧锚座连起来，且拉伸油缸2另一端的锚杆固定端1固定在锚杆上；在综掘机4操作台侧面安装拉伸油缸控制手柄及阀块，通过控制手柄调节拉伸油缸2的伸缩速度，让拉伸油缸2的伸缩速度与履带的速度一致，从而达到最好的爬坡效果；履带行走的同时，在两侧拉伸油缸2的作用力下，完全可以达到综掘机4进行大角度爬坡作业的目的；
40.(4)改进综掘机4行走机构；将综掘机4行走部左右两侧600mm履带板更换为800mm
履带板，增加履带板宽度，加大接地面积，更换后的履带板板齿加长10mm，抓地力加大，提高爬坡能力；同时将两侧行走马达排量由原来的100ml/r更换为150ml/r，增加马达排量，提高爬坡能力，改进行走机构后，履带接地面积增大，行走动力增加。
41.其它同实施例1。
42.实施例3
43.本实施例与实施例2的不同之处在于：
44.配套大倾角巷道施工安全技术措施，包括如下几点：
45.(1)将溜矸(煤)道与人行道分离，根据巷道设计宽度确定人行道及溜矸道的宽度，充分考虑风筒及线缆等布置，人行道原则上不应小于2m，溜矸道不小于1m；
46.(2)人行道设扶手、梯子和信号装置；人行道侧使用铁梯子、软梯或搭设临时台阶(垒设矸石袋)作为行人台阶，铁梯子加工材料可采用2寸管子及4mm厚角铁加工制作，下头第一组梯子要打设地锚并用链子固定，梯子每隔3m设置一架，采用上下梯子对接形式上延，每15m打设一组地锚固定或使用40t链条固定在巷帮锚杆上，梯子上横梁的距离要符合正常行人步距，拖后迎头距离不超过10m，人行台阶距离迎头15～30m；所述软梯使用钢丝绳编织而成，设置软梯或挖设台阶行人施工时，在巷帮拴设一道棕绳，将棕绳使用铁丝捆绑于巷帮锚杆或支设的点柱上固定牢固，棕绳高度符合人员手扶高度，便于人员上下手扶；信号装置为矿用隔爆兼本安型声光信号器，型号kxh127，另外迎头增加一部kth15本质安全型自动电话机，保证通讯的畅通；
47.(3)人行道内沿倾斜方向每隔15～20米在人行道内安设“窗帘式”防挡矸网，每隔30米安设一道横向挡矸栏；人行通道必须同排矸系统(排矸系统由综掘机4一运，吊挂式卸料槽，溜矸道，刮板输送机和皮带机等组成，溜矸道是排矸系统的一部分)完全隔离，采取打设挡矸栏方法实现人、矸分离，挡矸栏由单体支柱(也可为废旧道轨、废旧工字钢)、木板与挡矸网构成，施工挡矸栏时每隔3.5m(以木板长度4m为例确定)在距外侧煤帮(不小于2.0m)支设一排圆木支柱，将棕绳固定于木支柱上作为防倒绳；挡矸网侧自巷道底板往上0.6～1m范围内用厚度不低于5cm的木板将人行道与溜矸道分离，木板上方挂双向拉伸塑料网、钢筋网或菱形网至顶板，支设木支柱时要见硬底，支柱使用木仨砸实接顶；挡矸栏距离迎头最大距离一般应不大于20m，挡矸栏末端至人行道巷帮设置防迎头滚矸挡矸木板；
48.(4)严禁在巷道内存放大型物料及设备，在巷道内安设物料及设备时要有防滑措施使用溜绳留住，或将物料及设备安放在巷道内的躲避硐室内，安放牢稳可靠，防止下滑伤人；
49.(5)人行道侧严禁存放闲置物料及施工器具，需放置时根据实际情况使用40t链条、尼龙绳、铁丝等将物料拴系在巷帮锚杆上；
50.(6)巷道坡度大，人员施工不便时，需要搭设工作平台，工作平台用2寸铁管或其他牢固可靠的材料联接，配木板或方木搭接好，工作台宽度不小于800mm，长度不小于1800mm，高度不低于1200mm，三面设栏杆，栏杆高度不小于600mm，工作平台必须支设至巷道硬底，严禁支设于浮煤矸上，施工人员配齐安全带等安全设施，并正常使用；
51.(7)上山掘进时，严格执行敲帮问顶制度，杜绝留伞檐(迎头上部超前下部)，迎头摘除危岩悬矸后，在断面正中打设两根锚杆固定一片钢筋网封闭迎头，防止发生迎头片帮，造成滚矸；
52.(8)综掘机4司机前方安装采用铁板加工的防滚矸护板，护板的高度为0.5m，长度为1m，必须固定牢靠，司机必须佩带好安全帽并系紧帽带截割过程中时刻观察滚矸情况，做好防护；
53.(9)在溜矸道内每隔30m设置一道防飞矸皮带，出矸时，人行道侧严禁有人，坡度变化段适当加高人矸分离挡矸板木板高度；
54.(10)当溜矸溜槽出现问题或其它原因需进入溜矸道处理时，必须在处理地点以上5米处打设双道全封闭挡矸栏，人员进溜矸道时必须系好帽带，并采取有效防滑措施。
55.其它同实施例2。
56.由上述内容可知，本发明能够实现大倾角巷道高效快速综掘施工，采用综掘机台阶式掘进的生产模式，间接降低巷道底板坡度，使综掘机具备自行爬坡能力；对综掘机进行改造，提升综掘机爬坡能力，确保综掘快速掘进，保障生产接续，降低人工成本；能够适应煤矿井下大倾角综掘施工。
57.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其的限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。