掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝，采用掘進機、掘進機機載超前鉆探鉆機、端頭支架、錨桿鉆機裝置、轉(zhuǎn)載輸送設備或皮帶輸送機、除塵風機裝置；該工藝包括探、掘、支、錨、運、除塵作業(yè)工序，將永久支護以端頭支架為界分為迎頭支護及后支護兩部分，迎頭支護是利用兩臺迎頭錨桿鉆機裝置，每排只需在端頭支架間隙中打設至少兩根錨桿，該錨桿提供對頂板離層的控制和約束，端頭支架起保護作用；后支護在進行下一個作業(yè)工序循環(huán)時，將剩余的部分錨桿和錨索全部滯后在端頭支架后方施工，并在端頭支架后方連續(xù)不間斷作業(yè)。本發(fā)明解決了圍巖穩(wěn)定性差的巷道綜掘效率低的問題，能夠掘錨施平行作業(yè)，提高了施工效率，同時改善綜合掘錨施工環(huán)境。
【專利說明】掘描連續(xù)自動化快速掘進工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤炭井下采掘工藝技術，特別涉及到掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝?！颈尘凹夹g】
[0002]目前，國內(nèi)外提高掘進效率的主要方法是采用連采機與錨桿臺車交叉換位掘進工藝，通過超大步距(IOm以上)連續(xù)掘進后集中支護的方法提升效率，該工藝每次交叉換位時空頂距達IOm以上，僅適用于頂板條件好的巷道，對地質(zhì)條件要求極高。
[0003]對于地質(zhì)條件差、巷道圍巖賦存不穩(wěn)定的巷道，大步距連續(xù)掘進會帶來極大的頂板安全隱患，此類巷道掘進效率的提升一度成為行業(yè)技術瓶頸。
[0004]現(xiàn)有綜合掘錨施工工藝的主要流程為:超前鉆探、割煤、臨時支護、永久支護。
[0005]超前鉆探方式主要有兩種:一種是操作方便的鑿巖鉆機，但鉆進距離短造成鉆探頻次多、占用檢修時間；一種是專用鉆探設備，鉆進距離長、頻次少，但體積大、重量大、搬移難度大。超前鉆探施工時間長，造成掘進時間大幅縮短，是巷道掘進效率低下的原因之一。
[0006]臨時支護方式主要有:前探梁式、掘進機機載式臨時支護、交錯自移式超前支護裝置，其中前兩種具有承載力小、防護面積有限的缺點；交錯自移式超前支護裝置初撐力大、可支撐整個巷道斷面，但每次移架時，必須保證一組支架頂梁撐緊頂板時另一組才能下落、前移，如果升得不緊，就會有倒架的危險，且不論哪一組梁接頂都會對頂板產(chǎn)生一次支撐，對已經(jīng)施工好的錨桿支護造成一定的破壞，破壞程度無法用肉眼去觀察，更增加了錨桿支護這種隱性支護的不確定性，非常不利于巷道后期的安全使用?？梢姡R時支護方式是限制巷道掘進效率提升的又一原因。
[0007]傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)載機在出煤過程中隨掘進機左右擺幅非常大，再加上高度較高，無法支設作業(yè)平臺，在掘進的同時不能進行支護作業(yè)，永久支護在臨時支護后集中進行，時間不能充分利用。
[0008]現(xiàn)有綜合掘錨施工環(huán)境十分惡劣，粉塵和瓦斯含量高，為改善環(huán)境大多使用風機，強力向掘進機處吹風，然后利用風的循環(huán)排出施工處，其綜合掘錨施工環(huán)境依然難以得到徹底改善。
[0009]由此可見，對現(xiàn)有綜合掘錨施工工藝非常有必要進行改進，并通過改進超前鉆探、臨時支護、轉(zhuǎn)載機，同時采用電液操作、自動化操作，實現(xiàn)掘錨連續(xù)自動化掘進，對于綜掘效率提高具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是對現(xiàn)有綜合掘錨施工工藝進行改進，提供一種即解決了圍巖穩(wěn)定性差的巷道綜掘效率低的問題，又能夠同時掘錨施工交叉作業(yè)，進一步提高掘錨施工效率，進一步改善綜合掘錨施工環(huán)境的掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝。
[0011]為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0012]掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝，采用掘進機、掘進機機載超前鉆探鉆機、端頭支架、錨桿鉆機裝置、轉(zhuǎn)載輸送設備或皮帶輸送機、除塵風機裝置；其中:錨桿鉆機裝置為迎頭錨桿鉆機裝置、機載錨桿鉆機裝置、或錨桿鉆機作業(yè)平臺；該工藝包括探、掘、支、錨、運、除塵作業(yè)工序，其特征是:將永久支護以端頭支架為界分為迎頭支護及后支護兩部分，
1.迎頭支護是利用兩臺迎頭錨桿鉆機裝置，每排只需在端頭支架間隙中打設至少兩根錨桿，該錨桿提供對頂板離層的控制和約束，端頭支架起保護作用；2.后支護是在進行下一個作業(yè)工序循環(huán)時，而剩余的部分錨桿和錨索全部滯后在端頭支架后方施工，并在端頭支架后方連續(xù)不間斷作業(yè)。
[0013]所述的探、掘、支、錨、運、除塵作業(yè)工序的具體步驟如下:
[0014]步驟一、超前鉆探:使用掘進機機載超前鉆機，通過調(diào)整掘進機前臂，調(diào)整好超前鉆探鉆機的探孔角度，將掘進機行走部與截割部閉鎖，啟動超前鉆探鉆機打設探孔，按照超前鉆探參數(shù)要求打設探孔完畢后，收回鉆機并閉鎖；
[0015]步驟二、割煤、出煤:啟動除塵風機裝置，通過掘進機截割頭破煤、落煤，煤體經(jīng)掘進機后溜出口掉落至轉(zhuǎn)載輸送設備的轉(zhuǎn)載料斗內(nèi)，經(jīng)轉(zhuǎn)載輸送設備送至皮帶輸送機運出；或者煤體經(jīng)掘進機后溜出口直接掉落至皮帶輸送機的轉(zhuǎn)載料斗內(nèi)，由皮帶輸送機運出；同時由錨桿鉆機裝置在端頭支架后方進行后支護；
[0016]步驟三、臨時支護:掘進機割煤完畢后，閉鎖掘進機，啟動端頭支架的液壓泵站，通過端頭支架的集控面板操作將端頭支架向前移一個步距，并展開兩側(cè)護幫裝置及迎面煤墻護網(wǎng)；同時由錨桿鉆機裝置在端頭支架后方進行后支護；
[0017]步驟四、迎頭與端頭支架后方同時永久支護:端頭支架到位后，在迎頭搭設好作業(yè)平臺，將端頭支架所帶的迎頭錨桿鉆機裝置移至迎頭，進行迎頭支護，迎頭支護滿足臨時控制巷道圍巖的要求后，立即收回迎頭錨桿鉆機裝置、作業(yè)平臺，同時由錨桿鉆機裝置在端頭支架后方進行后支護；
[0018]步驟五、連續(xù)重復上述步驟二?四，超前鉆探安全距離不足時重復步驟一；在端頭支架后方的支護作業(yè)施工貫穿整個施工步驟中，實現(xiàn)連續(xù)支護的目的，從而提高掘進效率。
[0019]本發(fā)明掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝的優(yōu)點及積極效果是:采用分段連續(xù)支護作業(yè)方法，改變傳統(tǒng)的掘進和支護工藝流程，即解決了圍巖穩(wěn)定性差的巷道綜掘效率低的問題，又能夠同時掘錨施工平行作業(yè)，進一步提高掘錨施工效率，同時改善綜合掘錨施工環(huán)境。特別是適用于大、中型煤礦井下煤巷掘進。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝布置示意圖。
[0021]圖2是圖1俯視圖。
[0022]圖3是本發(fā)明帶刮板輸送機錨桿鉆機裝置的工藝布置示意圖。
[0023]圖4是圖3俯視圖。
[0024]圖5和圖6是本發(fā)明帶料斗式轉(zhuǎn)載機錨桿鉆機裝置的工藝布置示意圖。
[0025]圖7是連續(xù)支撐自移式液壓端頭支護架主視圖。
[0026]圖8是圖7的B-B視圖。
[0027]圖9是圖7的A-A視圖。
[0028]圖10是料斗式轉(zhuǎn)載機示意圖。[0029]圖11是料斗式轉(zhuǎn)載機立體示意圖。
【具體實施方式】
[0030]以下結(jié)合本發(fā)明的具體實施詳細進行說明:
[0031]如圖1一6所示，本發(fā)明掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝，是以連續(xù)支撐自移式掘進端頭支架為核心，采用掘進機1、掘進機機載超前鉆探鉆機、端頭支架2、錨桿鉆機裝置3、轉(zhuǎn)載輸送設備4或皮帶輸送機5、除塵風機裝置6。所述掘進機1、轉(zhuǎn)載輸送設備4或皮帶輸送機5依次排列在巷道7中，端頭支架2布置在掘進機I，掘進機I端頭支架2工作，除塵風裝置6的進風口布置在巷道7端頭；其中:
[0032]1、掘進機機載超如鉆探鉆機，是將鉆探鉆機安裝掘進機的如臂上，超如鉆探鉆機的鉆孔位置由掘進機的掘進臂直接調(diào)整和控制。
[0033]2、端頭支架是連續(xù)支撐自移式液壓端頭支護架，如圖7-9所示，它包括頂部支護裝置、移架裝置、迎頭錨桿打設裝置、護幫裝置216、支架固定裝置、止退裝置及清煤裝置225 ;所述頂部支護裝置包括縱梁、前伸梁203、滑道縱梁、橫梁206、支柱和調(diào)節(jié)支柱217，所述縱梁包括以萬向節(jié)連接的前縱梁208和后縱梁210，所述前伸梁203與前縱梁208鉸接；所述滑道縱梁包括前滑道縱梁209及后滑道縱梁211，所述橫梁206與滑道縱梁鉸接；所述縱梁與所述橫梁206固接；所述支柱活塞頭與頂梁鉸接；所述頂梁包括前頂梁205及后頂梁212 ;所述移架裝置包括移梁千斤頂207及移柱千斤頂214，其中，移梁千斤頂207的活塞頭與滑道縱梁鉸接，移梁千斤頂207的缸筒與頂梁平行且固接在頂梁之上，所述滑道縱梁位于所述頂梁之上，并且與所述頂梁滑動連接；所述移柱千斤頂214分別位于前后頂梁之間，和前后底座之間；
[0034]所述支柱與底座固接，底座與縱梁平行；所述調(diào)節(jié)支柱217分別位于支柱前后位置，所述調(diào)節(jié)支柱217的缸筒固接在底座上，其活塞柱升起后能夠與頂梁下面接觸；
[0035]所述迎頭錨桿打設裝置包括錨桿鉆機222和鉆機支架223，其中鉆機支架223由若干折疊橫桿及立柱組成，折疊橫桿末節(jié)端部設置固定孔；
[0036]所述支架固定裝置包括直推裝置220及斜推裝置221，所述直推裝置220由頂盤與直推千斤頂組成，斜推裝置221由頂板與斜推千斤頂組成；
[0037]所述護幫裝置216位于前伸梁203兩側(cè)，其由護幫頂板及液壓支桿組成；所述止退裝置分別位于前底座218后端及后底座219后端，其由支撐板及液壓機構(gòu)組成；所述止退裝置包括前止退裝置224及后止退裝置226。
[0038]所述清煤裝置225位于前底座218的外側(cè)，清煤鏟由固接在前底座218外側(cè)的驅(qū)動裝置驅(qū)動。
[0039]所述連續(xù)支撐自移式液壓端頭支護架的移架動作:移架千斤頂啟動，首先進行前底座的移動，放下后止退裝置，啟動后滑道縱梁上的護幫裝置，直推裝置與側(cè)推裝置同時頂緊側(cè)幫，此時，支柱連同前底座向前移動，然后，收回后止退裝置，其次進行后底座的移動，放下前止退裝置，收回移架千斤頂，此時，后底座跟隨向前移動；當清理巷道中前底座前端的散煤時，啟動清煤裝置中的千斤頂，清煤裝置向前將前方散煤清理到兩底座之間，便于移架。
[0040]所述連續(xù)支撐自移式液壓端頭支護架的電液自動化控制:以往的端頭支架均采用乳化液泵站供液、手動操作，其操作閥組數(shù)量繁多，位置易受巷道兩幫空間制約，在操作時非常不便，有時還會出現(xiàn)誤操作，甚至還影響后配套設備?，F(xiàn)將端頭支架改制為集成面板式結(jié)構(gòu)，將端頭支架所有閥組集成在一塊面板上實現(xiàn)電液操作、自動化控制，更加方便操作、提聞安全系數(shù)。
[0041]所述連續(xù)支撐自移式液壓端頭支護架的迎頭錨桿鉆機裝置利用端頭支架兩側(cè)立柱之間的空隙，設計滑道放置鉆機，支護時一人拉住鉆機通過滑道就可以輕松移至迎頭進行支護，用畢后再推至架間，也不影響支架前移、也不占用空間，還可以省去人工搬運的體力消耗。
[0042]3、錨桿鉆機裝置:為迎頭錨桿鉆機裝置、機載錨桿鉆機裝置或錨桿鉆機作業(yè)平臺。其中機載錨桿鉆機裝置，如刮板輸送機錨桿鉆機裝置，料斗式轉(zhuǎn)載機錨桿鉆機裝置。其中:
[0043]( I)刮板輸送機錨桿鉆機裝置:如圖3-4所示。
[0044]傳統(tǒng)的刮板輸送機改為可移動的兩臺錨桿鉆機3多功能的刮板輸送轉(zhuǎn)載機，前側(cè)有料斗402可以接納掘進機吐出的煤炭實現(xiàn)轉(zhuǎn)運，料斗可以伸縮和左右擺動便于接料，中部靠前位置設置作業(yè)平臺和錨桿鉆機，前后、左右均可調(diào)整，后側(cè)直接搭接在膠帶輸送機機尾跑道上能夠前后進退，并可以與皮帶機尾互為支撐、連接，實現(xiàn)前移。
[0045](2)料斗式轉(zhuǎn)載機錨桿鉆機裝置:如圖10-11所示。
[0046]在掘進機后面增加一個運輸單元，該運輸單元可以實現(xiàn)物料的轉(zhuǎn)運、頂錨桿、幫錨桿的打設，而且還具備行走功能。在綜掘巷道進行掘錨作業(yè)時，將對頂板、兩側(cè)煤壁支護的錨桿、錨索由目前一次完成分為二次完成，即掘進后空頂、煤幫先打設少量錨桿臨時支護后繼續(xù)掘進，永久支護在掘進機機身后完成。
[0047](3)錨桿鉆機作業(yè)平臺:如圖1-2所示。
[0048]4、轉(zhuǎn)載輸送設備:包括刮板輸送機、料斗式轉(zhuǎn)載機。料斗式轉(zhuǎn)載機，如圖10-11所
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[0049]5、除塵風裝置:從掘進面處抽吸粉塵和瓦斯，直接排在工作環(huán)境外，有效保護工作人員健康。
[0050]本發(fā)明煤巷掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝，如圖1一6所示，包括探、掘、支、錨、運、除塵作業(yè)工序，在掘進機掘進時主要是采用分段支護工藝，各工序能夠平行作業(yè)，從而可實現(xiàn)“掘錨平行連續(xù)作業(yè)”。
[0051]分段支護工藝是將永久支護以端頭支架為界分為迎頭支護及后支護兩部分，迎頭支護是利用兩臺迎頭錨桿鉆機裝置，每排只需在端頭支架間隙中打設四根錨桿，利用連續(xù)支撐的端頭支架共同提供對頂板離層的控制和約束；后支護是在進行下一個作業(yè)工序循環(huán)時，而剩余的部分錨桿和錨索全部滯后在端頭支架后方施工，通過除塵風機、帶作業(yè)平臺的刮板轉(zhuǎn)載機改善環(huán)境、創(chuàng)造條件后，可以完全不受掘進機割煤時出于安全方面的限制，在端頭支架后方連續(xù)不間斷作業(yè)，在較短時間內(nèi)、頂板未發(fā)生離層變化前即可完成整排支護，保證支護可靠、有效。
[0052]這一環(huán)節(jié)的核心實際上是迎頭范圍的支護盡量要少，以減少工序用時，將剩余的支護工作量全部移至端頭支架后面來完成。端頭支架后方的支護貫穿整個施工過程，充分利用時間，從而提聞掘進效率。
[0053]掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝的步驟如下:[0054]步驟一、超前鉆探:使用掘進機I機載超前鉆機，通過調(diào)整掘進機前臂，調(diào)整好超前鉆探鉆機的探孔角度，將掘進機行走部與截割部閉鎖，啟動超前鉆探鉆機打設探孔，按照超前鉆探參數(shù)要求打設探孔完畢后，收回鉆機并閉鎖；
[0055]步驟二、割煤、出煤:啟動除塵風機裝置6，通過掘進機截割頭破煤、落煤，煤體經(jīng)掘進機后溜出口掉落至轉(zhuǎn)載輸送設備的轉(zhuǎn)載料斗內(nèi)，經(jīng)轉(zhuǎn)載輸送設備4送至皮帶輸送機運出；或者煤體經(jīng)掘進機后溜出口直接掉落至皮帶輸送機5的轉(zhuǎn)載料斗內(nèi)，由皮帶輸送機運出；同時由錨桿鉆機裝置在端頭支架后方進行后支護；
[0056]步驟三、臨時支護:掘進機割煤完畢后，閉鎖掘進機，啟動端頭支架2的液壓泵站，通過端頭支架的集控面板，操作將端頭支架向前移一個步距，并展開兩側(cè)護幫裝置及迎面煤墻護網(wǎng)；同時由錨桿鉆機裝置在端頭支架后方進行后支護；
[0057]步驟四、迎頭與端頭支架方同時永久支護:端頭支架到位后，在迎頭搭設好作業(yè)平臺，將端頭支架所帶的迎頭錨桿鉆機裝置移至迎頭，進行迎頭支護，迎頭支護滿足臨時控制巷道7圍巖的要求后，立即收回迎頭錨桿鉆機裝置、作業(yè)平臺，同時由錨桿鉆機裝置3在端頭支架后方進行后支護；
[0058]步驟五、連續(xù)重復上述步驟二?四，超前鉆探安全距離不足時重復步驟一；在端頭支架后方的支護作業(yè)施工貫穿整個施工步驟中，實現(xiàn)連續(xù)支護的目的，從而提高掘進效率。
【權利要求】
1.一種掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝，采用掘進機(I)、掘進機機載超前鉆探鉆機、端頭支架(2)、錨桿鉆機裝置(3)、轉(zhuǎn)載輸送設備(4)或皮帶輸送機(5)、除塵風機裝置(6);其中:錨桿鉆機裝置(3)為迎頭錨桿鉆機裝置、機載錨桿鉆機裝置、或錨桿鉆機作業(yè)平臺；該工藝包括探、掘、支、錨、運、除塵作業(yè)工序，其特征是:將永久支護以端頭支架為界分為迎頭支護及后支護兩部分，(I).迎頭支護是利用兩臺迎頭錨桿鉆機裝置，每排只需在端頭支架間隙中打設至少兩根錨桿，該錨桿提供對頂板離層的控制和約束，端頭支架起保護作用；(2).后支護是在進行下一個作業(yè)工序循環(huán)時，而剩余的部分錨桿和錨索全部滯后在端頭支架后方施工，并在端頭支架后方連續(xù)不間斷作業(yè)。
2.根據(jù)權利要求1所述的掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝，其特征是:所述的探、掘、支、錨、運、除塵作業(yè)工序的具體步驟如下: 步驟一、超前鉆探:使用掘進機機載超前鉆機，通過調(diào)整掘進機前臂，調(diào)整好超前鉆探鉆機的探孔角度，將掘進機行走部與截割部閉鎖，啟動超前鉆探鉆機打設探孔，按照超前鉆探參數(shù)要求打設探孔完畢后，收回鉆機并閉鎖； 步驟二、割煤、出煤:啟動除塵風機裝置，通過掘進機截割頭破煤、落煤，煤體經(jīng)掘進機后溜出口掉落至轉(zhuǎn)載輸送設備的轉(zhuǎn)載料斗內(nèi)，經(jīng)轉(zhuǎn)載輸送設備送至皮帶輸送機運出；或者煤體經(jīng)掘進機后溜出口直接掉落至皮帶輸送機的轉(zhuǎn)載料斗內(nèi)，由皮帶輸送機運出；同時由錨桿鉆機裝置在端頭支架后方進行后支護； 步驟三、臨時支護:掘進機割煤完畢后，閉鎖掘進機，啟動端頭支架的液壓泵站，通過端頭支架的集控面板，操作將端頭支架向前移一個步距，并展開兩側(cè)護幫裝置及迎面煤墻護網(wǎng)；同時由錨桿鉆機裝置在端頭支架后方進行后支護； 步驟四、迎頭與端頭支架方同時永久支護:端頭支架到位后，在迎頭搭設好作業(yè)平臺，將端頭支架所帶的迎頭錨桿鉆機裝置移至迎頭，進行迎頭支護，迎頭支護滿足臨時控制巷道圍巖的要求后，立即收回迎頭錨桿鉆機裝置、作業(yè)平臺，同時由錨桿鉆機裝置在端頭支架后方進行后支護； 步驟五、連續(xù)重復上述步驟二 ~四，超前鉆探安全距離不足時重復步驟一；在端頭支架后方的支護作業(yè)施工貫穿整個施工步驟中，實現(xiàn)連續(xù)支護的目的，從而提高掘進效率。
3.根據(jù)權利要求2所述的掘錨連續(xù)自動化快速掘進工藝，其特征是:在掘進機每次割煤時，所述的端頭支架的循環(huán)步距在3-4m范圍。
【文檔編號】E21D9/00GK103899319SQ201410102790
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權日:2014年3月19日
【發(fā)明者】李晉平, 翟紅, 孫玉福, 康紅普, 韓玉明, 王峰 申請人:山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司漳村煤礦