礦用挖掘機在井底大斷面煤倉施工中的應用

許振魯,莊文濤

(山東東山王樓煤礦有限公司, 山東 濟寧市 272063)

井底煤倉是煤礦井下儲存煤炭的硐室,是將煤炭運至地面的一個重要裝載硐室。煤炭的臨時儲存可以使整套煤炭生產系統具有一定的緩存儲存能力,合理的井下儲煤能力有利于保障煤炭生產系統的連續性,也有利于滿足礦井硫化皮帶接頭及柔性生產時主、副井的提升需要。

1 工程概況

井底三號煤倉位于-680 m水平,工作面標高-680~-645 m,地面標高＋34．4~＋34．6 m。井底三號煤倉位于京杭運河河堤東側,礦區下部。煤倉北部為南倉,南部為南翼膠帶大巷,西部為南翼軌道大巷,東部為總回風巷。煤倉地段的巖性依次由細砂巖、泥巖、12下煤、八灰和泥巖組成。煤倉垂高24 m,凈直徑10 m,容煤量1500 t。

本煤倉采用反井鉆機導硐法,前期施工溜矸眼,然后刷大煤倉至設計斷面,利用礦用挖掘機進行出矸[1]。采用普通鉆爆法施工,先從上到下的順序刷掘煤倉,煤倉刷掘使用YT-28型(或7655型)氣動鉆機,按照設計炮眼位置垂直向下打眼,采用光面爆破方法破(煤)巖,使用人工配合挖掘機機清理矸石,加快了循環進尺,大大節省了人力,提高了勞動效率,相比普通施工煤倉縮短了施工工期。

2 礦用挖掘機安裝與應用

煤倉施工前期先采用ZFY-100型反井鉆機施工溜矸眼,再采用普通鉆爆破施工,從上到下的順序擴大煤倉斷面至設計要求。

為提高施工效率和施工速度,采用 MWD2/0．12L型礦用挖掘機出矸,由于挖掘機重量大,經研究決定,施工高強樹脂錨桿用于吊掛回頭輪,挖掘機吊裝上提、下放采用礦用20 t穩車,16 t提升輪,提升繩采用6×19s-FC-Φ21．5 mm鋼絲繩。

2．1 跑車及梁的安裝

(1)目的:放炮時挖掘機須提升出煤倉,在提升輪外側設跑車梁,以便用跑車和手拉葫蘆將挖掘機移出井口到安全位置。提上挖掘機的目的是進行全斷面爆破。

(2)安裝:跑車梁沿出車方向水平安裝,采用128a工字鋼,長度不低于6 m,實際長度根據能將挖掘機平移出井口到安全位置為原則,現場截取。工字鋼梁兩端在巷道拱頂部各打2根錨桿,每根錨桿最低拉拔力不低于8．5 MPa,錨桿端部穿入2塊夾板將工字鋼夾住,工字鋼和錨桿之間、工字鋼和夾板之間用螺栓固定。錨桿要確保牢固,螺母下必須使用彈簧墊圈以防松動。另外在梁的兩側中間位置各打一錨桿并和梁相連接,以加強跑車負重滑動時梁的穩定性。跑車梁安裝完畢掛上滑車和手拉葫蘆先試滑后試吊,確保牢固穩定順滑。

2．2 礦用挖掘機的安裝方法

(1)把已吊到煤倉施工位置的挖掘機接上電源開到(較淺時)或吊到(較深時)提升輪下部,掛上挖掘機試吊幾次檢查提升輪和穩車的穩固情況及鋼絲繩的繞繩情況,合格后投入使用。

(2)挖掘機用電開關要根據使用情況確定安放位置,因電纜要隨挖掘機一起下放,電纜下放時要在煤倉頂上部專設一合適下放電纜的8 t懸吊輪,以便于上提或下放電纜。

(3)煤倉蓋板布置。為防止墜物,保證倉底施工安全在煤倉上口設呈井字形蓋板梁,中間留出挖掘機出入口,其他部分用鋼板封閉,并在出入口周邊設圍欄及高度不低于20 cm的擋板進行圍護(見圖1)。

圖1 煤倉施工礦用挖掘機提升系統

2．3 兩種出矸工效及經濟效益對比

出矸挖掘機比人工出矸節省費用174075．4元。折算工期提前15 d。

3 煤倉支護參數

本煤倉采用錨網噴＋二次支護,增強倉體圍巖的穩定性。

(1)王樓煤礦-680三號煤倉設計凈斷面D1＝10 m,深H＝24 m,上倉口施工時斷面D2＝10．5 m,倉體施工時斷面D3＝10．44 m,溜矸眼直徑d3＝1．2 m,炮眼設計深度L1＝1．2 m,實際爆破深度L2＝1．2 m。

(2)煤倉倉體:采用錨網(索)噴雙網支護,采用Ф22 mm×2800 mm高強樹脂錨桿,一次支護、二次支護錨桿間排距均為800 mm×800 mm,每根錨桿配1卷MSCKa2335樹脂錨固劑和1卷MSCKb2360樹脂錨固劑。錨索采用Ф22 mm×8000 mm低松弛鋼絞線,五花布置,間距2．4 m,排距1．2 m,每根錨索配1卷MSCKa2335樹脂錨固劑和2卷MSCKb2360樹脂錨固劑,灰巖段取消錨索支護。金屬網采用Ф5 mm鋼筋編織的網孔100 mm×100 mm的經緯網,零搭接直連反彎360°。爆破后進行初噴漿支護,噴厚50 mm。然后進行一次掛網支護,并施工錨索,錨索外露鋼絞線必須反彎綁扎在支護網上。隨后進行二次噴漿,噴厚120 mm。最后進行二次支護,錨桿與一次支護插空布置。然后進行第三次噴漿,噴厚50 mm,必須保證外露錨索被混凝土完全覆蓋。噴射混凝土標號C20。

(3)漏斗:采用錨網噴＋鋼筋混凝土砌碹復合支護,采用Ф22 mm×2800 mm高強樹脂錨桿,間排距800 mm×800 mm,每根錨桿配1卷K2370樹脂錨固劑。金屬網采用Ф5 mm鋼筋編織的網孔100 mm×100 mm的經緯網,零搭接直連。噴射混凝土標號C20,噴厚100 mm。砌碹混凝土標號C30,砌碹厚度為550 mm(見圖2)。

圖2 煤倉倉體支護

4 安全措施

(1)在保證系統合理的前提下,煤倉應選擇在圍巖穩定,巖層中硬以上,不穿越富含水層。

(2)提高施工質量保證倉壁光滑,耐磨損、耐沖擊。

(3)煤倉下部設計呈雙曲線型倉斗有助于煤巖整體下流,減少堵塞事故。

(4)煤倉下口設置排水孔。

(5)煤倉應在適當部位設置觀察孔,以便于處理堵塞事故。

(6)煤倉上部注意通風,在醒目位置設置防墜入警示牌。

5 結束語

使用新工藝出矸費用低,工期短,勞動強度大大降低,充分解決了煤礦工程用工荒問題,且安全保障大大提高,同時職工收入增加,干勁足。工程質量、文明施工、團隊建設也相應有了保障,得到礦山和工區的肯定,為承攬后續及相似工程作出了巨大貢獻,同時公司效益也有大幅提高。煤倉采用反井鉆機導硐法配合小型礦用挖掘機出矸新工藝,大大提高了煤倉出矸速度,同時提高了煤倉施工進度,縮短了煤倉施工工期,采用挖掘機施工的成功實踐,為井下施工煤倉機械化程度提高提供了借鑒,值得在煤炭系統積極推廣。