在传统的“风动凿岩机钻孔+耙装机装矸+矿车出矸”岩巷掘进施工中,炮眼施工和出矸效率低是导致大断面岩巷掘进效率整体较低的主要原因。为提高大断面岩巷的掘进速度,大屯煤电公司孔庄煤矿-1015轨道大巷采用了“液压掘进钻车钻孔+挖掘装载机装矸+胶带输送机出矸+卧式矸石仓转运”的岩巷机械化作业线。该岩巷机械化作业线提高了岩巷掘进速度,降低了劳动强度,改善了作业环境,提高了施工安全性。

随着开采产量、范围不断的扩大,采煤工作面将不断向井田边界延伸,往往靠近井田边界的工作面受地质条件影响,所采每层倾角都比较大。受现有技术装备限制,研究、探索综掘机施工大坡度顺槽巷道的施工方法迫在眉睫,以便为以后类似巷道掘进提供依据。

本文针对新义煤矿西翼回风大巷掘进过程中存在的问题,通过系统分析,查找对巷道的施工工艺、劳动组织、运输系统、施工流程等方面存在的问题,并制定针对性措施进行解决;在采用液压掘进钻车配套挖装机的岩巷机械化掘进作业线后,在保证岩巷工程质量的前提下,实现了巷道掘进速度质的提升。真正发挥了液压掘进钻车和挖装机的优势,提高了岩巷单进水平,为类似矿井的岩巷掘进水平的提升提供了借鉴。

在煤矿现有装备条件下,锚网支护技术的推广应用为煤矿快速掘进提供了有利的基础,而怎样提高掘进单进水平是煤矿面临的难题,也是技术攻关的重点。煤矿井下掘进工程支护所需的网片多为钢筋网、塑料网片,随着巷道的延伸或修复,网片间需压茬连接,传统连网多采用Ф12号铁丝人工连网,连网需用2人以上,熟练工人联一扣大约20~30s,且连网强度低,费时费力。使用气动锚网连扣机后,单人即可操作连网,5~10s连一扣,操作简单,省时省力,牢固可靠,大大提高掘进效率的同时也降低了劳动强度,实现降本增效。

为解决巷道掘进效率和开采效率不匹配所导致煤矿生产效率低下的问题,以431301工作面为例在研究其地质条件及岩层性质的基础上,对巷道的布置方式通过数值模拟方式进行综合分析采用挑顶层位的巷道布置方式;同时,对巷道的掘进方案和支护方案进行设计以保证巷道掘进的效率和安全性。通过实践表明,生产所设计的掘进方案对应的掘进效率为传统掘进方案的3倍。

为了加快巷道掘进速度,缓解矿井采掘失调的局面,研究了煤矿巷道掘锚一体化快速掘进技术,加工设计了掘锚机施工辅助设备,主要为液压顶篷、煤壁落煤阻挡装置及掘锚机进刀路线,基于掘锚机技术特征,研究了掘锚机施工工艺流程和巷道支护工艺优化流程,并进行了工程效果实践分析。研究得出,煤矿巷道掘锚一体化快速掘进技术提升了临时支护的可靠性,实现了煤巷的快速掘进。

为实现快速掘进、快速支护、安全高效的掘进巷道,双柳矿准备在某瓦斯抽采巷安装一台EJM270/4-2(E)掘锚一体机、一台CMM5-30液压锚杆钻车、一部DZQ100/80/45桥式转载机。针对安装设备的尺寸及重量、安装技术措施和调试程序进行了详细阐述,为后期的研究奠定基础。

为解决当前煤巷掘进时支护时间过长导致实际掘进时间不足,进而影响整体的掘进效率以及生产效率的问题,以某矿1501掘进工作面为例,在对其地质条件和矿压现象规律分析的基础上,完成了临时支护支架的结构和关键参数尺寸的设计。试验表明,新设计的临时支护支架掘进速度提升50%左右,应用效果理想。

针对我国煤巷传统锚杆支护钻机存在工人劳动强度大、作业速度慢、自动化程度低的问题,开发了一套结构合理、维护方便、可靠性高的圆柱导向对称布置锚杆钻机。介绍了它的结构、功能和设计参数,阐述了它在总体布置、导向方式、链传动机构和润滑方式上的设计特点。该钻机应用于煤巷智能快速掘进系统的成功实践表明,钻机可靠性高、维护量小,操作方便,提高了掘锚一体机和锚杆转载机锚杆作业的效率,实现了锚杆支护由半机械化向完全机械化和自动化的技术跨越,取得了良好的经济和社会效益。