多转折煤巷掘进机械化技术研究与应用

多转折煤巷掘进机械化技术研究与应用内容摘要：

煤层厚度和巷道距煤层露头风氧化带变化趋势缓慢时，可考虑采用弧形巷道转弯，皮带转弯使用弧形转弯装臵。 当煤层厚度和巷道距煤层露头风氧化带变化趋势很快，可考虑采用对巷道分段取直，皮带转弯使用折线转弯装臵。 ③根据勘探钻孔确定要进行巷道转弯时，在新确定的巷道掘进方向要再打勘探钻孔探测。 13 3 边角煤探煤巷道设计与围岩控制 沿 3下 煤层底板掘进的边角煤探煤巷道（即 7320工作面上顺槽）为实体煤巷道，依据煤巷围岩稳定性分类标准，确定边角煤探煤巷道稳定程度属于稳定类别。 依据工程类比法，确定边角煤探煤巷道采用全锚（即锚网＋钢筋梯＋锚索）的支护形式。 锚杆采用 KMG500左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆。 在地质条件复杂、不易维护的地段采用 12＃ 矿用工字钢棚架双棚支护。 巷道断面 为保证边角煤探煤巷道满足掘进及工作 面回采要求，在本课题中，探煤巷道的支护方式主要采用锚网支护，断面设计为矩形，巷道净宽 4200㎜ ，净高为 3000㎜ ， S荒 = ㎡ ， S净 = ㎡ ；在地质条件特殊的地段采用12＃ 矿用工字钢棚双棚支护，巷道净宽 3300㎜ ，净高为 2800㎜ ， S荒 = ㎡ ， S净 = ㎡ ； 巷道支护设计与围岩控制 1）锚网支护 边角煤探煤巷（ 7320上顺槽）采用锚网支护作为永久支护时，支护材料预选为Φ 22 2200㎜ KMG500左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，冷拔钢丝金属网 、Φ8㎜ 钢筋梯、Φ 18 5500㎜ 锚索。 14 (1) 锚杆 按悬吊理论计算锚杆参数： ①锚杆长度计算： L = KH + L1 + L2 式中： L — 锚杆长度， m； H — 冒落拱高度， m； K — 安全系数，一般取 K=2； L1 — 锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取 ； L2 — 锚杆在巷道中的外露长度，一般取 ； 其中： H = B/( 2f )＝ 5）＝ (m) 式中： B — 巷道开掘宽度，取 ； f—岩石坚固性系数，取 5； 则 L=2 ++=(m) ②锚杆间、排距计算，通常间排距相等，取 a： )/( KHQa  式中： a－锚杆间排距， m Q－锚杆设计锚固力， 150kN/根 H－冒落拱高度，取  －被悬吊岩石的密度，取 kN/m3 K－安全系数，一般取 K＝ 2； 则 )(150 a ＝ （ m） ③锚固长度计算： )2228/(251 0 0 0)/( 222222210  DDLDL =（ mm） 其中： L0－锚固长度， mm L－树脂药卷长度， 1000mm D－钻孔直径， 28mm 15 D1－树脂药卷直径， 25mm D2－锚杆直径， 22mm 通过以上计算，顶部选用Φ 22 2200㎜ KMG500左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆， CK25100脂锚固剂每孔一支，全长锚固，锚杆间距： 800㎜ ，排距：900㎜。 帮部选用Φ 20㎜ 1800 ㎜ KMG400左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，CK2880型树脂锚固剂每孔一支，全长锚固，锚杆间距 为 1200㎜ ，排距 为 900㎜。 帮铺设 10冷拔铁丝 2600 1000㎜ 菱形网，网与网对接并用 12＃ 铁丝 隔 2扣相连；顶帮挂Ф 8㎜ 圆钢焊接的钢筋梯，帮部也可不挂钢筋梯或使用皮锚带。 锚杆设计锚固力：顶部≮ 150kN、帮部≮ 100kN。 锚杆螺母设计扭矩：顶锚杆 120Nm，帮锚杆 60Nm。 当遇到围岩稳定性较差、顶板有压力显现等特殊条件时，锚杆排距缩小为 800㎜。 （ 2) 锚索支护 锚索：Φ 185500㎜ 高强度低松弛预应力钢绞线及配套锁具。 托盘： 250 250 20mm Q235A钢板制作。 锚固剂： CK25100型树脂锚固剂，每孔 2只。 锚索预应力： 80kN。 设计承载力：≥ 200kN。 锚固长度计算： )1828/(2510002)/(2 222222210  DDLDL =（ mm） 其中： L0－锚固长度， ㎜ L－树脂药卷长度， 1000㎜ D－钻孔直径， 28mm D1－树脂药卷直径， 25㎜ D2－锚索直径， 18㎜ 锚索布臵：正常情况下每施工五排锚杆沿巷中布臵一根锚索；当遇顶16 帮压力显现及顶板破碎等情况时，采取加密锚索进行加强支护，每施工三排锚杆打两根锚索，两根锚索间距 ，沿巷中两侧各 1m布臵。 交岔点使用不少于 6根Φ 18 5500mm高强锚索进行加强支护。 巷道锚网永久支护参数及特征如 图 3 表 31所示。 巷中施工中线Φ 2 0 1 8 0 0Φ222200Φ222200Φ185500177。 176。 比例： 1：50 单位：Φ 2 0 1 8 0 0施工中线巷中42004400图 　断、平面图　 ⅠⅠ 断面压 抽图 31 锚网永久支护巷道断、平面图 17 表 31 锚网永久支护巷道特征及支护说明表 名 称 单 尺寸 名称 单 尺寸 帮钢梯长 mm 2600 顶网长度 mm 4400 1000 顶钢梯长 mm 4200 净断面 m2 帮锚杆长 mm 1800 掘进断面 m2 顶锚杆长 mm 2200 巷道净宽 mm 4200 帮网长度 mm 2600 1000 巷道净高 mm 3000 2）架棚支护 在一些靠近风化带、小构造较发育，巷道顶板较破碎 、易冒落地段，采用架棚支护加强围岩控制。 架棚支护材料选用 12＃ 矿用工字钢，棚梁全长 ，净宽 ，棚爪及加固板焊接牢固，棚腿全长。 棚梁上铺设冷拔钢丝金属网，网与网对接或搭接 100㎜ ，每隔一扣用 12＃铁丝连接并扭三匝；每架棚顶部均匀设 6块背板、每帮棚腿与煤壁之间均匀设臵 6块背板，撑木：在梁两端各设一根撑木，在顶梁下 300㎜ 和巷道底板上 500㎜ 处的棚腿上各设一根撑木；背顶、背帮必须用木楔刹紧背实；撑木必须打牢，撑木两端不准塞其他东西。 棚子支设要垂直于巷道顶底板和巷道中心线，棚腿扎角 10176。 ，棚腿 要达到巷道实底，否则必须垫 250 160 50㎜ 木鞋；棚距 900㎜。 巷道架棚永久支护参数及特征如 表 3 图 32所示。 表 32 架棚永久支护巷道特征及支护说明表 名 称 单位 尺寸 名 称 单位 尺寸 棚腿长度 ㎜ 3000 掘进断面 ㎡ 棚梁长度 ㎜ 3600 巷道净宽 ㎜ 3300 支架每米用量 ㎏ 672 巷道净高 ㎜ 2800 巷道净断面 ㎡ 附注 棚距 900㎜ 、双棚支护 18 单位： 比例： 1：50图：3 巷 道断、平面图压抽施工中线巷中施工中线 巷中 图 32 架棚永久 支护巷道断、平面图 1）在锚网支护情况下的临时支护 在以锚网支护为永久支护的巷道围岩控制中，采用在靠近迎头的锚杆19 外露螺纹上安装吊环穿前探梁做为临时支护 ，见图 33。 前探梁：Φ 75 4500㎜ 的钢管，其尾部焊接有带挂钩的小链；吊环：用 450（长） 40（宽）10（厚） ㎜ ，其上均匀钻有Φ 22㎜ 孔的 “U”型钢板，焊制在 130 40 20㎜ 中间有 M24内螺纹的长方形钢板上，吊环带有Φ 20mm钢筋制作的销子。 前探梁穿过前后吊环达到迎头，其前部上方放臵金属网、Φ 8㎜ 钢筋梯，压紧探梁后插入吊环销子； 所有小链均挂在顶网或钢梯上。 也可使用 “U”型圆钢吊环，制作要求：用Φ 16㎜ “U”型圆钢焊接在规格为 160 60 20㎜ ，中间有 M24内螺纹的钢板上加工而成。 锚网断面使用探梁数量： 4根；每根探梁不少于两个支点；临时支护长度： 2300㎜ （机掘）、 1400㎜ （炮掘）；最小控顶距： 500㎜ （机掘）、 500㎜（炮掘）；最大控顶距： 2300㎜ （机掘）、 1400㎜ （炮掘）。 2）在架棚支护情况下的临时支护 在采用架棚支护为永久支护的特殊地段巷道围岩控制中，应用在靠近迎头及后部的矿用工字钢棚梁上穿吊环、吊环上穿前探梁作 为临时支护。 前探梁： 14槽钢，全长 3500㎜ ；吊环：Φ 16㎜ 的圆钢加工而成；铁插杆： 采用 18Kg/m钢轨梗加工而成，全长 2020㎜。 前探梁前上部放臵金属网（网与网对接、隔扣相连）、背板、工字钢顶梁、铁插杆，前探梁后部与顶板之间用木墩、大木楔塞紧加牢。 探梁、大木楔、或木墩都均有带钩的小链，并将其挂在顶网上。 图 34断面使用 3根铁插杆、 2根探梁，每根探梁 2个支点；临时支护长度： 1600㎜ ；最小控顶距： 700㎜ ；最大控顶距： 1600㎜。 20 钢带吊环 探梁探梁材 质：∮75钢管；探 梁长度：4500mm探梁数量：4根 ；临时支护长度：2300mm支点数量：2个/根；最 大控顶距；2300mm；最小控顶距：500mm 比 例：1：50，单位：迎头迎头临时支护区 永久支护区吊环支护说明：　　每个探梁二个吊环。 探梁根据顶部锚杆选择合适位置布置 图 33在锚网支护情况下的临时支护平面、剖面图 21 撑木铁插杆 吊环 槽钢撑木槽钢吊环铁插杆2800探梁材质：14槽钢，18 kg/m 铁路顶端探梁数量：2根，3根；探梁规格：3500 mm, 1800 mm ；临时支护长度：1600 mm最小控顶距：700 mm ；最大控顶距：1600 mm 比例：1：50 单位： mm85085012001200135013502020700临时支护区1600永久支护区 图 34 在架棚支护情况下临时支护平面、剖面图 22 4 多转折巷道机械化掘进设备配套技术 掘运设备组成 多转折巷道机械化掘进工艺掘运系统主要由综掘机和可转弯带式输送机组成，掘进机割下的煤转载至可转弯带式输送机直接经上山运出。 转弯带式输送皮带转弯装臵是根据柔性带状体的材料性能特点研制的。 根据转弯角度的不同，设计制造了 2种类型的转弯装臵。 当转弯角度小于 10176。 的情况下 ，采用输送机胶带水平绕立托辊变线圆弧形转弯原理制成。 转弯原理如图 41( a)所示，当转弯角度大于 1。