矿用挖掘机在井底大断面煤仓施工中的应用

许振鲁,庄文涛

(山东东山王楼煤矿有限公司, 山东 济宁市 272063)

井底煤仓是煤矿井下储存煤炭的硐室,是将煤炭运至地面的一个重要装载硐室。煤炭的临时储存可以使整套煤炭生产系统具有一定的缓存储存能力,合理的井下储煤能力有利于保障煤炭生产系统的连续性,也有利于满足矿井硫化皮带接头及柔性生产时主、副井的提升需要。

1 工程概况

井底三号煤仓位于-680 m水平,工作面标高-680~-645 m,地面标高＋34．4~＋34．6 m。井底三号煤仓位于京杭运河河堤东侧,矿区下部。煤仓北部为南仓,南部为南翼胶带大巷,西部为南翼轨道大巷,东部为总回风巷。煤仓地段的岩性依次由细砂岩、泥岩、12下煤、八灰和泥岩组成。煤仓垂高24 m,净直径10 m,容煤量1500 t。

本煤仓采用反井钻机导硐法,前期施工溜矸眼,然后刷大煤仓至设计断面,利用矿用挖掘机进行出矸[1]。采用普通钻爆法施工,先从上到下的顺序刷掘煤仓,煤仓刷掘使用YT-28型(或7655型)气动钻机,按照设计炮眼位置垂直向下打眼,采用光面爆破方法破(煤)岩,使用人工配合挖掘机机清理矸石,加快了循环进尺,大大节省了人力,提高了劳动效率,相比普通施工煤仓缩短了施工工期。

2 矿用挖掘机安装与应用

煤仓施工前期先采用ZFY-100型反井钻机施工溜矸眼,再采用普通钻爆破施工,从上到下的顺序扩大煤仓断面至设计要求。

为提高施工效率和施工速度,采用 MWD2/0．12L型矿用挖掘机出矸,由于挖掘机重量大,经研究决定,施工高强树脂锚杆用于吊挂回头轮,挖掘机吊装上提、下放采用矿用20 t稳车,16 t提升轮,提升绳采用6×19s-FC-Φ21．5 mm钢丝绳。

2．1 跑车及梁的安装

(1)目的:放炮时挖掘机须提升出煤仓,在提升轮外侧设跑车梁,以便用跑车和手拉葫芦将挖掘机移出井口到安全位置。提上挖掘机的目的是进行全断面爆破。

(2)安装:跑车梁沿出车方向水平安装,采用128a工字钢,长度不低于6 m,实际长度根据能将挖掘机平移出井口到安全位置为原则,现场截取。工字钢梁两端在巷道拱顶部各打2根锚杆,每根锚杆最低拉拔力不低于8．5 MPa,锚杆端部穿入2块夹板将工字钢夹住,工字钢和锚杆之间、工字钢和夹板之间用螺栓固定。锚杆要确保牢固,螺母下必须使用弹簧垫圈以防松动。另外在梁的两侧中间位置各打一锚杆并和梁相连接,以加强跑车负重滑动时梁的稳定性。跑车梁安装完毕挂上滑车和手拉葫芦先试滑后试吊,确保牢固稳定顺滑。

2．2 矿用挖掘机的安装方法

(1)把已吊到煤仓施工位置的挖掘机接上电源开到(较浅时)或吊到(较深时)提升轮下部,挂上挖掘机试吊几次检查提升轮和稳车的稳固情况及钢丝绳的绕绳情况,合格后投入使用。

(2)挖掘机用电开关要根据使用情况确定安放位置,因电缆要随挖掘机一起下放,电缆下放时要在煤仓顶上部专设一合适下放电缆的8 t悬吊轮,以便于上提或下放电缆。

(3)煤仓盖板布置。为防止坠物,保证仓底施工安全在煤仓上口设呈井字形盖板梁,中间留出挖掘机出入口,其他部分用钢板封闭,并在出入口周边设围栏及高度不低于20 cm的挡板进行围护(见图1)。

图1 煤仓施工矿用挖掘机提升系统

2．3 两种出矸工效及经济效益对比

出矸挖掘机比人工出矸节省费用174075．4元。折算工期提前15 d。

3 煤仓支护参数

本煤仓采用锚网喷＋二次支护,增强仓体围岩的稳定性。

(1)王楼煤矿-680三号煤仓设计净断面D1＝10 m,深H＝24 m,上仓口施工时断面D2＝10．5 m,仓体施工时断面D3＝10．44 m,溜矸眼直径d3＝1．2 m,炮眼设计深度L1＝1．2 m,实际爆破深度L2＝1．2 m。

(2)煤仓仓体:采用锚网(索)喷双网支护,采用Ф22 mm×2800 mm高强树脂锚杆,一次支护、二次支护锚杆间排距均为800 mm×800 mm,每根锚杆配1卷MSCKa2335树脂锚固剂和1卷MSCKb2360树脂锚固剂。锚索采用Ф22 mm×8000 mm低松弛钢绞线,五花布置,间距2．4 m,排距1．2 m,每根锚索配1卷MSCKa2335树脂锚固剂和2卷MSCKb2360树脂锚固剂,灰岩段取消锚索支护。金属网采用Ф5 mm钢筋编织的网孔100 mm×100 mm的经纬网,零搭接直连反弯360°。爆破后进行初喷浆支护,喷厚50 mm。然后进行一次挂网支护,并施工锚索,锚索外露钢绞线必须反弯绑扎在支护网上。随后进行二次喷浆,喷厚120 mm。最后进行二次支护,锚杆与一次支护插空布置。然后进行第三次喷浆,喷厚50 mm,必须保证外露锚索被混凝土完全覆盖。喷射混凝土标号C20。

(3)漏斗:采用锚网喷＋钢筋混凝土砌碹复合支护,采用Ф22 mm×2800 mm高强树脂锚杆,间排距800 mm×800 mm,每根锚杆配1卷K2370树脂锚固剂。金属网采用Ф5 mm钢筋编织的网孔100 mm×100 mm的经纬网,零搭接直连。喷射混凝土标号C20,喷厚100 mm。砌碹混凝土标号C30,砌碹厚度为550 mm(见图2)。

图2 煤仓仓体支护

4 安全措施

(1)在保证系统合理的前提下,煤仓应选择在围岩稳定,岩层中硬以上,不穿越富含水层。

(2)提高施工质量保证仓壁光滑,耐磨损、耐冲击。

(3)煤仓下部设计呈双曲线型仓斗有助于煤岩整体下流,减少堵塞事故。

(4)煤仓下口设置排水孔。

(5)煤仓应在适当部位设置观察孔,以便于处理堵塞事故。

(6)煤仓上部注意通风,在醒目位置设置防坠入警示牌。

5 结束语

使用新工艺出矸费用低,工期短,劳动强度大大降低,充分解决了煤矿工程用工荒问题,且安全保障大大提高,同时职工收入增加,干劲足。工程质量、文明施工、团队建设也相应有了保障,得到矿山和工区的肯定,为承揽后续及相似工程作出了巨大贡献,同时公司效益也有大幅提高。煤仓采用反井钻机导硐法配合小型矿用挖掘机出矸新工艺,大大提高了煤仓出矸速度,同时提高了煤仓施工进度,缩短了煤仓施工工期,采用挖掘机施工的成功实践,为井下施工煤仓机械化程度提高提供了借鉴,值得在煤炭系统积极推广。