液压锚杆钻车在淮北矿区井下巷修施工过程中的实践与创新

液压锚杆钻车在淮北矿区井下巷修施工过程中的实践与创新

摘要：淮北矿区井下地质条件复杂，井下巷道围岩压力大，巷道补强修复工程量大。为提高巷修机械化水平，淮北矿业集团选择液压锚杆钻车作为提高巷道补强支护施工机械化水平，提升锚杆施工效率的应用设备，并选择在信湖煤矿由进行创新应用。Keys：锚杆钻车；岩巷修复；新设备；机械化引言：随着煤炭行业发展，单纯靠增加劳动力来提升岩巷施工效率的做法已经无法满足煤炭企业的生产需求。为了提高岩巷锚杆支护施工的效率，实现“减人提效”的目标，淮北矿业集团与锚杆钻车生产企业通过“产、学、研”的合作模式，结合淮北矿区实际情况，联合研发了CMM2-24型液压锚杆钻车，并在工淮北矿业信湖煤矿岩石开拓巷道进行实践应用。1.实践应用CMM2-24型液压锚杆钻车研发出厂后，经过地面组装学习和操作培训，入井后在信湖煤矿81采区回风石门后路开始进行二次补强支护的施工。1.1工程概况。信湖煤矿81采区回风石门设计全长1108m，5‰上坡施工，支护方式为锚锚带网索喷+浅、深孔注浆联合支护，巷道净宽5.4m，净高4.7m，掘进净断面25.1m2，岩性主要以粉砂岩、泥岩为主。一次锚网索喷支护在迎头施工，二次锚网带索喷注补强支护在后路施工（滞后迎头70-100m）。⑴锚杆参数：锚杆采用GM22/3000-490螺纹钢高强锚杆，间排距为800×800mm，每排16根；目前钢带改用M4钢带，钢带规格长×宽=3900×180mm，每根钢带使用5根锚杆固定，纵向布置；锚杆托盘规格M型150×150mm。⑵注浆锚索参数：注浆锚索使用中空矿用锚索，规格Φ22×7000mm，锚索托盘采用TPF16/300×300mm，沿巷道中每排布置5根，间排距2400×2400mm。1.2液压锚杆钻车设备参数。钻车电动机功率45kW，自重约18t。钻车由行走机构、机体部、推进（钻孔）机构、前部支撑机构、钻臂机构、液压系统、水系统、电气系统等八大部分构成。1.3液压锚杆钻车的应用范围。CMM2-24型煤矿用液压锚杆钻车是针对掘进工作面宽度3.5～6.0m、高度3.0～5.0m、倾角≤±18°的巷道，并且巷道围岩硬度在f3至f10范围内的锚杆锚索支护施工。该钻车在结构和功能上采用了整体升降的工作平台，可以根据巷道高度情况通过平台升降使作业人员进行上下调整，很方便实现巷道内不同高度、不同角度锚杆、锚索孔机械化施工。2.液压锚杆钻车的应用效果2.1液压锚杆钻车存在的问题及整改措施。锚杆钻车初期在锚杆、锚索补强支护施工过程中出现了部分问题，通过后期改进得到有效解决，大大提高了设备的适应性和可靠性。问题如下：⑴延接钻杆时间长，钻杆不易拔出，钻臂上无退钎夹具。整改措施：将钻车1.2m短钻臂换成1.6m长钻臂，将配套使用的1.2m钻杆换成1.6m钻杆，增大一次钻进行程，减少延接钻杆次数。⑵钻臂端部无有效支点，不能与巷道轮廓形成面接触，既不利于锚杆、索眼定位，又容易导致受力不均，造成断钎。整改措施：钻臂末端增设三角支点装置，确保钻杆正常钻进。⑶钻车平台长度较短（总长度2.15m），操作人员在安装第二根锚杆、锚索时不够长，不能满足现场使用要求。整改措施：加长钻机平台长度，使平台总长度达到3m。⑷钻臂操作手柄位置靠近临时支护立柱，两大臂合拢到中间时，人员操作空间较狭窄。整改措施：调整操作手柄位置，并将护栏高度降低，确保最小操作空间满足人员安全操作要求。⑸钻车临时支护高度不够，不能满足施工巷道高度要求。现场施工巷道净高度为4.8m，临时支护最大升起高度为4.6m，不能生根到顶板。整改措施：将钻车临时支护立柱加高300mm。为了提高钻车的适用性，使钻车能够在掘进工作面进行一次支护施工，针对如下问题又进行了进一步的改进。⑹临时顶板支护面积固定不能调整，且只有2200×1500m，支撑的面积太小，易造成冒顶、掉顶伤人事故。整改措施：参考综掘机前探临时支护，采用前后左右伸缩形式，增大和顶板的临时支护面积。⑺钻车平台上虽设置有可展开的左右转动的脚踏板机构（左右脚踏板宽度各500mm），以满足不同巷道宽度的施工需求，但脚踏板向左右转动的范围小，不能满足现场灵活多变的使用要求。整改措施：在左右转动的脚踏板上增加左右伸缩板，加大到每侧平台上脚踏板展开时的最大宽度达到1m。2.2液压锚杆钻车在施工过程中显现的优点。CMM2-24型煤矿用液压锚杆钻车是淮北矿区投入使用的第一种新式现代化锚杆施工设备，与气动锚杆钻机相比，有着明显的优点。目前随着操作人员熟练程度不断提高和设备性能结构进一步改进，施工效率也在不断提高。⑴减人提效效果明显。①目前钻车施工单根锚杆（长度3m）从钻眼到安装用时8～10分钟，单根注浆锚索（长度7m）和支护锚索（长度7.3m）用时18～20分钟，比锚杆钻机平均提速5分钟左右。②每小班（三八制）完成拱部以上二次支护工作量：6根钢带、30根支护锚杆，3根注浆锚索，6根注浆锚杆。比试用前期工作量提高近1倍，是两台气动锚杆钻机工作量的1.5～1.7倍。③采用钻车施工比采用普通钻机施工每班可减少2人。⑵劳动强度低，安全保障系数高。①避免了频繁搭、拆二次支护作业平台（每施工4排锚杆挪移一次平台），节省了搭、拆平台时间，提高了效率，大大减轻职工劳动强度。②全液压操控元件和阀柄，安全性能高，操作起来既省力又便捷。③远距离操作，避免了断钎伤人。④钻车能够打设不同角度、不同高度的锚杆、锚索，同时节省了帮部专用锚索钻机。2.3CMM2-24型煤矿用液压锚杆钻车总体性能评价及推广应用意见。通过在信湖煤矿的应用，证明CMM2-24型煤矿用液压锚杆钻车设计合理、结构紧凑、动力强劲、使用方便、效率较高，能够施工多角度、大范围锚杆、锚索，有效解决了帮部锚索难施工问题。该钻车符合巷道快速掘进配套快速支护要求，达到了安全高效、减人提效、改善职工作业环境、降低职工劳动强度目的，建议力推广应用。结语：在煤炭行业向自动化、信息化发展的时代背景下，井下巷道特别是岩巷掘进施工，通过改进施工工艺、投入新型设备是实现减少井下用人、提高煤矿井下施工机械化水平的重要方法和途径。信湖煤矿81采区是该矿的首采区，81采区岩巷开拓工程的施工进度，关系到信湖煤矿能否顺利投产，是矿井掘进系统的重中之重，这在淮北矿区具有典型代表性。淮北矿业集团通过新型液压锚杆钻车的成功应用，捋顺了淮北矿区改进岩巷掘进施工工艺的思路，找到了淮北矿区提高岩巷施工机械化水平的新起点，对淮北矿区其他矿井的岩巷施工及新型专业化设备的推广应用具有积极、深远影响。Reference：[1]