毕业设计---掘锚联合机组整体方案设计

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1、 1 引言 煤矿掘进是煤炭生产和建设的基础工程。岩层支护与加固是维护采掘空间的主要手 段。传统的采煤方法将二者分开，不能并行作业，工人的劳动强度大。如果将二者结合 将大大的提高生产率，降低劳动强度。 掘锚联合机组（Bolter-Miner）是 80 年代中、末期为适应终采工作面快速推进的要 求研制的一种煤巷快速掘进和锚杆支护新型技术装备。掘锚联合机组是集切割、装载、 行走、锚杆支护、机载除尘等为一体的综合掘进设备。 现今我国煤矿多数采用综掘机掘进巷道，再用锚杆进行支护，其施工步工序：综掘 机割煤、装煤、运煤后，将综掘机后撤 35m，再将锚杆机人工扛至工作面，接设风水管 路后，才能启动锚杆机打眼

2、、安装锚杆；工作面的锚杆打设完毕后，再将锚杆机扛出， 风水管路撤出，然后综掘机再开进工作面进行新一轮的循环作业。其最大的缺陷是综掘 机频繁开进退出，锚杆机依靠人工频繁扛进扛出，造成掘进效率不高，工人劳动强度较 大。因此需要对现有综掘机进行改造，使改造后的综掘机实现掘、锚一体化。即：在综 掘机上安装液压系统控制的锚杆机，在掘进完毕后不需退机即可进行锚杆打孔作业，使 有效的工时得以充分利用，并降低工人劳动强度。装有较长的横滚筒和锚杆钻机的掘锚 机组，既能快速掘进，割煤，又能同时支护顶板和侧帮，可实现掘，装，运，支平行作 业，一次成巷，可成倍提高掘进速度和工效，并能离机自动操作。所以，掘锚机组是一

3、种新型，高效，快速的掘进设备，是一种理想的作业方式，具有良好的发展前景。 解超：掘锚联合机组整体方案设计 2 1 国内外掘进机水平现状 1.1 国外现状 国外掘进机设备可分为两类：一类是欧洲国家普遍使用的掘进机，它适应范围广。 但掘进、支护不能平行作业，掘进效率低，开机效率低；另一类是以美国和澳大利亚为 代表的掘锚综合机组，可实现煤巷的快速掘进，开机效率高，掘进效率高，后者是在前 者的基础上，在掘进机上安装锚杆钻机，使掘进机与锚杆钻车合二为一，到 80 年代末发 展成掘、装、锚平行作业的新型设备。它较好的解决了掘进、装运和锚杆支护的平行作 业，其不足是只适应于煤巷掘进，机型庞大，适应范围小。目

4、前，美，英，奥地利等过 已研制成功了几种型式的掘锚机组，并投入使用，显示了很高的掘进效率，真正实现了 快速掘进。 1.1.1 欧洲的巷道掘进及支护实践 目前，德国所开采的煤层通常至少有 1000m 深，压力大。经常是多煤层开采，瓦斯 含量高，有时有些煤层还会遇到岩石突出的问题。困难的地质条件由于历史的原因更加 恶化，例如 在工作面布置方向、掘进方向上的限制，巷道规格的增大以及巷道重复使用 等。选用何 种支护方式首先要考虑岩石应力场。 在英国，一般煤矿开采深度在 800m 左右，除了没有突出现象外，其余的情况与德国 煤矿 大致相同。 制约欧洲大多数长壁煤矿的主要因素就是顺槽巷道的掘进。几乎所有的

5、欧洲煤矿顺 槽都采 用单 巷掘进。因为深度大，应力大，不适宜采用多巷掘进，因此支护便成了制 约所有顺 槽掘进设备的瓶颈 (需要的循环时间最长) 。德国煤矿传统型的支护设备是可 屈服拱型钢梁，每米重 3444kg，加上充填 (在拱型钢梁后面把水泥浆泵进去)，常常还 带有锚杆，这样的巷道支护成本很高，并且工序复杂，进度慢。由于进度慢，又部分地 导致了加长工作面。目前德国拥有西方世界最长的工作面，通常长达 350400m，还有几 个面超过 400m。这样就需要选用大型的工作面设备，因此巷道断面又要进一步加大，掘 进速 度更加下降，支护更加困难，造成恶性循环。 但是，过去 15 年所开发的高强度锚杆，

6、经过在欧州的深井煤矿中应用，业已证明是 成功的。英国差不多所有的长壁顺槽巷道现都用连采机掘成矩形，采用锚杆支护。在德 国也有计划要增大锚杆支护量，尤其是在主运输巷。 高强度锚杆支护与传统的支 护方式相比，它有几大优点： 1)减少长壁工作面端头支护耽搁的时间，工作面回采速度加快； 3 2)在巷道掘进和长壁工作面回采时，支护更有效； 3)掘进速度加快； 4)支护成本降低，极大地降低支护上所投入的人工； 5)安全状况大有改善； 6)运输和辅助服务更方便； 7)顶板支护强度的设计与巷道服务的年限及用途紧密相连； 8)巷道的使用得到改善(规格及形状)。 锚杆支护虽然比传统的顶板支护方式快多了，但是它仍然是最慢的一道工序。在一 天 24h 内，连采机开机率只有 20%30%。为了改进这一局面，需要采用整体改进的方 法，达到掘进、顶板支护、煤炭运输、通风、服务及材料供应相配套，使生产设备达到 优化。在欧洲，达到这样效果的设备只有掘锚机。它能在独眼巷里快速掘进，支护紧跟 迎头。在欧洲的典型采矿条件下，必须紧靠迎头打上高强度锚杆支护。 1.1.2 适用于欧洲的掘锚机系统 在美国和澳大利亚，连