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小型巷道全断面掘进机快速施工关键技术与应用

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煤炭科学技术 2023年第4期51卷 185-197页

作者：童碧陈建本孙涛淮南矿业集团有限责任公司顾桥煤矿安徽淮南232001

岩巷掘进效率对于煤矿高效生产具有重要影响。与传统的钻爆法和综掘机法相比,盾构掘进施工法在掘进效率方面具有显著优势,已逐步应用在煤矿岩巷掘进施工中,但其直径一般都超过5 m,难以适用于小断面岩巷。因此,为提高小断面岩巷掘进速度... 详细信息

岩巷掘进效率对于煤矿高效生产具有重要影响。与传统的钻爆法和综掘机法相比,盾构掘进施工法在掘进效率方面具有显著优势,已逐步应用在煤矿岩巷掘进施工中,但其直径一般都超过5 m,难以适用于小断面岩巷。因此,为提高小断面岩巷掘进速度,综合考虑井筒罐笼提升、设备运力、巷道尺寸、瓦斯治理模式、设备防爆性能、连续化排矸、巷道施工条件等因素,研制出了直径为3.5 m的小型矿用全断面掘进机。基于工程地质条件进行数值模拟,提出砂岩、砂质泥岩和泥岩顶板条件下的最优支护参数,获得了巷道最优支护参数,并通过动态调整实现巷道围岩分类精准控制,达到“围岩控制稳定、支护材料数量精确、支护耗时少”的目标。通过研制钢筋自联网、超长运输能力带式输送机,提高整机变坡范围(-9°~+9°),改进刀盘冷却水循环系统,超前治理断层技术,解决了现场应用中遇到的技术难题。研究结果表明,连续化排矸系统构建、盾构机作业线设备配置、快速始发与拆除技术、巷道精准支护施工及劳动组织方式均为保障盾构机快速施工的关键技术。最后,将该小型矿用全断面掘进机及快速施工技术应用于顾桥矿东一边界回风巷,7个月内完成3115 m岩巷掘进施工,月进尺600.6 m,刷新了淮南矿区岩巷掘进施工记录,掘进效率提高至钻爆法的3.15倍,人均工效提高至钻爆法的3.82倍。

关键词：岩巷全断面掘进机快速掘进掘进效率小断面巷道

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岩巷掘进工作面控风净化除尘系统设计与应用

金属矿山 2023年

作者：孙健胡胜勇郭舒云王晓光胡泊王晓斌原振淇太原理工大学安全与应急管理工程学院

针对岩巷掘进工作面压风风流携带迎头粉尘弥漫扩散造成粉尘治理难度大的问题，提出了掘进面“控风—净化”综合粉尘治理方案，构建了由湿式旋流除尘器、易装拆控尘装置、便移式负压风筒等组成的岩巷掘进面高效除尘系统，对比分析了除尘... 详细信息

针对岩巷掘进工作面压风风流携带迎头粉尘弥漫扩散造成粉尘治理难度大的问题，提出了掘进面“控风—净化”综合粉尘治理方案，构建了由湿式旋流除尘器、易装拆控尘装置、便移式负压风筒等组成的岩巷掘进面高效除尘系统，对比分析了除尘系统不同安装方案对除尘效果的影响，综合考虑现场除尘效果与劳动强度，明确了湿式旋流除尘器最佳安装方案及负压风筒和控尘装置的最优安装位置。在某矿辅运大巷岩巷掘进面现场应用表明：当负压风筒安装至通风风筒对侧，吸尘口距巷道迎头3 m，控尘装置位于通风风筒压风口后方5 m时，迎头高浓度粉尘在通风风筒压风、控尘装置控风及除尘器抽尘共同作用下被控制在迎头附近并不断向负压风筒吸尘口运移最终被除尘器抽入净化，除尘器前方全尘和呼尘除尘效率分别达到了95.9%和94.9%以上，除尘器后方全尘和呼尘除尘效率分别达到了96.5%和95.4%以上，显著提升了巷道可见度，有效解决了岩巷掘进面通风造成的粉尘治理难题。

关键词：岩巷掘进工作面粉尘湿式除尘器除尘效率

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岩巷综掘工作面通风除尘系统的数值模拟

哈尔滨工业大学学报 2015年第2期47卷 98-103页

作者：陈举师蒋仲安谭聪教育部金属矿山高效开采与安全重点实验室(北京科技大学) 北京100083

为了解决岩巷综掘工作面粉尘质量浓度超标的问题,对比分析已制定的通风除尘系统布置方案,以薛村矿南翼皮带运输巷为背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型(DPM)对岩巷综掘工作面通风除尘系统进行数值模拟,并与现场实测... 详细信息

为了解决岩巷综掘工作面粉尘质量浓度超标的问题,对比分析已制定的通风除尘系统布置方案,以薛村矿南翼皮带运输巷为背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型(DPM)对岩巷综掘工作面通风除尘系统进行数值模拟,并与现场实测数据进行对比分析,模拟结果与实测数据基本一致.研究表明:粉尘颗粒自尘源产生后,纵向随风流方向运动,横向随机扩散;掘进巷道内粉尘质量浓度沿程先急剧上升至最大值,后逐步缓慢降低;通风除尘系统布置方案中,降尘效果按优劣排序为二者同时安装、安装附壁风筒、安装除尘器、压入式通风.根据现场实测数据,以压入式通风条件为基准,安装附壁风筒、安装除尘器及二者同时安装条件下平均除尘率分别为49.4%、67.1%及86.2%.

关键词：岩巷综掘工作面气固两相流通风除尘数值模拟

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煤矿岩巷爆破掘进炮孔密度优化研究

煤炭科学技术 2021年第1期49卷 183-191页

作者：杨仁树王越林志博中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

岩巷掘进工作面的炮孔密度(全断面炮孔数与断面面积之比)很大程度上影响了凿岩工作量和爆破效果,为了实现岩巷的快速掘进,需要对岩巷爆破的掏槽结构和其他爆破参数进行优化,在保证爆破循环进尺和巷道周边成型质量的基础上减少全断面炮... 详细信息

岩巷掘进工作面的炮孔密度(全断面炮孔数与断面面积之比)很大程度上影响了凿岩工作量和爆破效果,为了实现岩巷的快速掘进,需要对岩巷爆破的掏槽结构和其他爆破参数进行优化,在保证爆破循环进尺和巷道周边成型质量的基础上减少全断面炮孔数目,降低炮孔密度。根据在岩巷爆破掘进现场收集的资料,建立岩巷掘进爆破参数数据库,其中包含施工时间、矿区位置、掏槽方式、岩石普氏系数、掘进断面面积、全断面炮孔数目、炮孔深度、炸药单耗和炮孔利用率9个特征参数。通过对关键参数下的炮孔数目与断面面积进行线性拟合,得出关键参数在不同区间的炮孔密度变化规律,研究表明:大部分工程的炮孔密度约为5个/m^(2);炮孔密度与各参数具有一定相关性。其中,中深孔爆破的炮孔密度拟合值大于浅孔爆破;炸药单耗增大时,炮孔密度明显降低;炮孔利用率增大时,炮孔密度出现增大趋势;硬岩巷道的炮孔密度显著大于软岩;斜孔掏槽形式下的炮孔密度大于直孔掏槽的炮孔密度。炮孔密度较大是由于受到岩石破碎机理影响与爆破技术的限制,从而提出改进爆破技术,即采用二阶二段掏槽技术和周边孔切缝药包定向断裂控制技术。通过现场试验,发现同时采用二阶二段掏槽和周边孔切缝药包定向断裂控制技术既能够大幅降低炮孔密度,由5个/m^(2)降到4个/m^(2),还可以保证爆破效果。研究对提高我国煤矿岩巷的快速掘进水平具有参考价值。

关键词：岩巷爆破掘进炮孔密度参数优化切缝药包二阶二段

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基于岩巷钻装机组的集中近距抛掷爆破技术

煤炭技术 2022年第1期41卷 50-53页

作者：谷志民王海亮唐忠义山东科技大学山东青岛266590 陕西长武亭南煤业有限责任公司陕西咸阳712000

为解决某煤矿岩巷爆破时岩块抛掷损伤钻装机及爆堆分散影响出碴效率的问题,通过理论分析归纳了控制岩块抛掷范围的思路,提出了集中近距抛掷爆破技术,对相关参数设计后将该技术进行现场应用。应用观测结果表明:与原方案相比,抛掷距离超过... 详细信息

为解决某煤矿岩巷爆破时岩块抛掷损伤钻装机及爆堆分散影响出碴效率的问题,通过理论分析归纳了控制岩块抛掷范围的思路,提出了集中近距抛掷爆破技术,对相关参数设计后将该技术进行现场应用。应用观测结果表明:与原方案相比,抛掷距离超过15 m的岩块集中于钻装机右侧且数量明显降低,个别岩块最远抛掷距离自30 m降低至18 m,全断面起爆后爆堆集中在工作面前方8.5 m范围内并向巷道右侧集中;在循环进尺提高的基础上,出碴时间控制在3 h之内。通过应用集中近距抛掷爆破技术,钻装机组受到有效保护,出碴效率得到进一步提高。

关键词：岩巷钻装机爆破岩块抛掷范围

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小断面岩巷钻爆法快速掘进技术及实践

煤炭技术 2022年第11期41卷 15-18页

作者：张召冉李智项方备杨明李甲范军平杨晓成马忠跃北方工业大学土木工程学院北京100144 北京仁达房地产土地资产评估有限公司北京100044 阳泉煤业(集团)有限责任公司山西阳泉045000

针对阳煤五矿小断面岩巷钻爆法掘进面临的月进尺水平低、工效低而导致采掘衔接紧张的问题,在分析制约掘进施工速度原因的基础上,进行楔直复合掏槽技术的爆破参数优化、基于FLAC3D和现场观测的支护参数优化,根据矸石抛掷距离要求,采用分... 详细信息

针对阳煤五矿小断面岩巷钻爆法掘进面临的月进尺水平低、工效低而导致采掘衔接紧张的问题,在分析制约掘进施工速度原因的基础上,进行楔直复合掏槽技术的爆破参数优化、基于FLAC3D和现场观测的支护参数优化,根据矸石抛掷距离要求,采用分次爆破和全断面一次爆破间隔施工的爆破施工工艺,控制了矸石抛掷距离,并优化施工组织。研究结果表明,楔直复合掏槽技术具有良好的破岩效果,炮眼利用率达到93%以上,平均单循环进尺达到2.15 m,日进尺达到6.4 m/d,日进尺提高25.5%;矸石抛掷距离控制在15~20 m;锚杆由“4-4-4”优化为“4-3-4”布置,锚杆排距提高11.8%,仍能保证巷道的安全,同时锚杆工程量减少1 338根,锚杆支护量减少约16%,工时节约105 h;以上措施的综合运用,使试验巷道月进尺达到160 m以上,与原施工方案相比提高33%。

关键词：岩巷钻爆法快速掘进小断面楔直复合掏槽技术

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煤矿岩巷综掘矿车排矸系统的改造与应用

煤炭技术 2022年第9期41卷 198-200页

作者：付雪峰国家能源集团新疆能源有限责任公司乌鲁木齐830027

针对屯宝煤矿引进EBZ-260型综掘机用于岩巷掘进后,受运输系统限制轨道石门掘进排矸采用综掘机配合矿车、轨道运输,掘进效率低问题,设计加工了一种综掘机二运支撑小车,使综掘机与矿车搭接并实现了综掘机截割与矿车排矸平行作业,又通过优... 详细信息

针对屯宝煤矿引进EBZ-260型综掘机用于岩巷掘进后,受运输系统限制轨道石门掘进排矸采用综掘机配合矿车、轨道运输,掘进效率低问题,设计加工了一种综掘机二运支撑小车,使综掘机与矿车搭接并实现了综掘机截割与矿车排矸平行作业,又通过优化轨道运输系,缩短矿车倒运时间,实践表明该方式有效缩短了岩巷综掘一循环时间,提高了掘进效率,具有一定的推广价值。

关键词：岩巷综掘排矸轨道运输

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小断面岩巷钻爆法快速掘进技术及工艺

科学技术与工程 2021年第36期21卷 15392-15399页

作者：张召冉张之慧岳中文郭盛华阎小亮马文平刘国庆北方工业大学土木工程学院北京100144 阳泉煤业(集团)有限责任公司一矿阳泉045000 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 北方爆破科技有限公司北京100089

针对小断面岩巷钻爆法掘进中存在的矸石抛掷距离远、大块率高、炮眼利用率低等问题,以阳煤一矿S 8208巷为背景,采用专家访谈和现场跟班调研方式确定了制约岩巷掘进速度的主要原因,在此基础上开展了针对性的掏槽爆破参数、支护参数、劳... 详细信息

针对小断面岩巷钻爆法掘进中存在的矸石抛掷距离远、大块率高、炮眼利用率低等问题,以阳煤一矿S 8208巷为背景,采用专家访谈和现场跟班调研方式确定了制约岩巷掘进速度的主要原因,在此基础上开展了针对性的掏槽爆破参数、支护参数、劳动组织优化。采用二阶二段掏槽技术将矸石抛掷距离控制在15 m以内,炮眼利用率提高到92%,大块率显著降低;基于数值模拟技术和现场围岩收敛变形观测,优化支护参数,锚索支护工作量减少53%,同时保证了巷道的安全;采用“双十二”制的劳动作业形式,优化作业衔接,平行作业率提高至41.7%,实现了单班三循环,单班进尺最高5.2 m,平均单班进尺4.8 m,掘进速度最高达到251 m/月,平均掘进速度210 m/月,月进尺提高40%以上。实践结果表明:作业要求严苛条件下,二阶二段掏槽技术在进尺、抛掷距离等方面具有明显优势,辅以支护、劳动组织等优化,可以实现小断面岩巷钻爆法快速掘进,可为同类型岩巷掘进提供借鉴。

关键词：岩巷钻爆法快速掘进小断面二阶二段掏槽技术

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岩巷机掘工作面水力压裂参数优化模拟分析

能源技术与管理 2024年第1期49卷 14-17页

作者：孙琦宋伟亚山西潞安集团余吾煤业有限公司山西长治046013 河南理工大学土木工程学院河南焦作454000

为研究不同水力压裂孔布置形式对机掘工作面岩体水力压裂效果的影响,以余吾煤矿N1100-1高抽巷为背景,设计了菱形四孔式、矩形四孔式、三孔式以及两孔式4种水力压裂孔布置形式,采用FLAC^(3D)对这4种方案下机掘工作面岩体水力压裂前后的... 详细信息

为研究不同水力压裂孔布置形式对机掘工作面岩体水力压裂效果的影响,以余吾煤矿N1100-1高抽巷为背景,设计了菱形四孔式、矩形四孔式、三孔式以及两孔式4种水力压裂孔布置形式,采用FLAC^(3D)对这4种方案下机掘工作面岩体水力压裂前后的应力、位移以及损伤情况展开了数值模拟研究分析。结果表明:水力压裂后,机掘工作面水力压裂孔包围圈所在区域内的岩体位移最大,约为25 mm,而往周边则逐渐减小为0;水力压裂后,机掘工作面水力压裂孔附近0.1 m范围内损伤最大,而在压裂孔包围圈内损伤值都约为45%,由压裂孔包围圈往外侧,掘进面岩体损伤量则逐渐减小为0;机掘工作面上水力压裂孔呈菱形四孔布置时,水力压裂效果最好,但从钻孔数量以及最终的压裂效果考虑,压裂孔呈三角布置性价比最高。

关键词：岩巷水力压裂孔 FLAC^(3D) 剪应力位移损伤