淺析螺旋鉆機(jī)在徐州礦區(qū)薄煤層開采中的應(yīng)用

1、我國(guó)絕大多數(shù)產(chǎn)煤礦區(qū)薄、中厚、厚煤層并存,其中薄煤層儲(chǔ)量較豐富。全國(guó)1.3m以下的薄煤層儲(chǔ)量約占煤炭總儲(chǔ)量的20%。薄煤層開采難度極大,工效很低,安全性差,一直是制約煤炭企業(yè)生產(chǎn)接續(xù)和可持續(xù)發(fā)展的難題,以致部分礦區(qū)過(guò)早衰竭,致使我國(guó)東部煤炭資源挖潛和利用的任務(wù)日趨加重。黨中央提出:堅(jiān)持以信息化帶動(dòng)工業(yè)化,以工業(yè)化促進(jìn)信息化,走出一條科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子。徐州礦務(wù)集團(tuán)公司堅(jiān)持用高新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造,按照做大總量、調(diào)整結(jié)構(gòu)、提高質(zhì)量、顯現(xiàn)效益的要求牞全力推進(jìn)環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約相結(jié)合的新型工業(yè)化進(jìn)程,走出了煤炭企業(yè)的新型工業(yè)化

2、發(fā)展道路。該集團(tuán)的韓橋煤礦采用了BSHK-2DM型螺旋鉆機(jī)無(wú)人工作面開采,為我國(guó)薄煤層開采開創(chuàng)了一種新的采煤方法。1.螺旋鉆機(jī)及操作1.1用途BSHK-2DM型螺旋鉆機(jī)是解決薄煤層開采、提高煤炭資源回收率的一種新型的采煤設(shè)備,是目前解決薄煤層開采的最好方法之一。該機(jī)采用獨(dú)頭鉆采的工藝,即螺旋鉆機(jī)布置在順槽中,向一幫煤層鉆孔,鉆頭割煤,螺旋鉆桿掏煤,煤直接落在順槽的刮板機(jī)上運(yùn)出。該機(jī)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了無(wú)人工作面獨(dú)頭采煤。采寬為1.9052.105m,采深可達(dá)85m。1.2適用條件及系統(tǒng)配置螺旋鉆機(jī)適用于非自燃、有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤層,其厚度為0.650.9m,煤層傾角為-15°+15&#

3、176;,在減少采深的況下,可應(yīng)用在煤層傾角-25°+25°的工作面,煤層走向傾角小于8°,巷道凈斷面不小于11.2m2,臥底量不小于0.6m。當(dāng)開采不規(guī)則煤層及保安煤柱時(shí),其煤層厚度可達(dá)1.5m。螺旋鉆機(jī)不允許應(yīng)用在有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)和自燃的煤層,當(dāng)巖石夾層硬度f(wàn)>6時(shí)不能應(yīng)用。螺旋鉆機(jī)的通風(fēng)、供水、運(yùn)輸依賴于全礦井的通風(fēng)、供水、運(yùn)輸系統(tǒng)。與螺旋鉆機(jī)配套的設(shè)備有:工作面刮板運(yùn)輸機(jī)、單軌吊、局部通風(fēng)機(jī)和各類控制開關(guān)。1.3螺旋鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理螺旋鉆機(jī)由電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、主機(jī)及鉆具組成;其中主機(jī)又由推進(jìn)裝置和底架組成。拆卸鉆具用單軌吊完成,用14t回柱絞

4、車或推移千斤頂牽引機(jī)組移動(dòng)。螺旋鉆機(jī)由一些可拆離的部件組合而成。中間部分為兩個(gè)液壓推進(jìn)部件,上部安裝傳動(dòng)架,并配置兩個(gè)驅(qū)動(dòng)部,兩側(cè)為兩個(gè)定向部件。這些部件用銷軸和螺栓連接在一起。在液壓推進(jìn)部件上裝有液壓千斤頂,液壓千斤頂沿著導(dǎo)向框架移動(dòng),帶動(dòng)傳動(dòng)架等一起移動(dòng)。在每個(gè)液壓推進(jìn)部件的框架上裝有三個(gè)液壓千斤頂。推進(jìn)主液壓千斤頂?shù)幕钊麠U(缸徑125mm×桿徑70mm與液壓推進(jìn)部件的框架聯(lián)接。它的缸體與兩個(gè)副推進(jìn)液壓千斤頂(缸徑90mm×桿徑56mm連在一起。用螺栓連接的兩個(gè)壓板把這兩個(gè)千斤頂對(duì)稱地裝在主推進(jìn)液壓千斤頂?shù)膬蓚?cè)。在液壓千斤頂?shù)母左w上,設(shè)有兩個(gè)凸環(huán),在壓板上有兩個(gè)環(huán)溝,凸

5、環(huán)可以伸進(jìn)環(huán)溝里。液壓千斤頂?shù)幕钊皇窍嗷ミB通的,所有的活塞桿腔同樣也是連通的。兩側(cè)的副推進(jìn)液壓千斤頂?shù)幕钊麠U與固定在傳動(dòng)框架上的支臂相連。壓力油通過(guò)推進(jìn)主液壓千斤頂?shù)幕钊麠U流進(jìn)活塞腔內(nèi)。推進(jìn)時(shí),壓力油流進(jìn)液壓千斤頂?shù)幕钊粌?nèi),于是主液壓千斤頂?shù)母左w就移動(dòng)。壓力油也流進(jìn)副推進(jìn)液壓千斤頂?shù)母左w內(nèi)。這樣主液壓千斤頂?shù)母左w移動(dòng)一個(gè)行程長(zhǎng)度后,副推進(jìn)液壓千斤頂?shù)幕钊麠U開始移動(dòng)。推進(jìn)機(jī)構(gòu)的總行程為1900mm。當(dāng)把工作液體送進(jìn)液壓千斤頂?shù)穆?lián)桿腔內(nèi)時(shí),與上述情況一樣,是向相反的方向移動(dòng)。在每一個(gè)液壓推進(jìn)裝置上都裝有一個(gè)導(dǎo)向器,它是一個(gè)直徑為210mm、長(zhǎng)度為2555mm的厚壁管。傳動(dòng)框架沿著導(dǎo)向器進(jìn)行移動(dòng)

6、。為了使液壓推進(jìn)部件能夠沿導(dǎo)向器移動(dòng),在傳動(dòng)框架上裝有可拆卸的導(dǎo)向器。在傳動(dòng)框架導(dǎo)向器的下面,有導(dǎo)向滑套,并用螺栓固定。在導(dǎo)向器和導(dǎo)向滑套的槽內(nèi)安裝了銅套。為了減少摩擦,導(dǎo)向器采用了內(nèi)部進(jìn)油的滴油潤(rùn)滑,即通過(guò)滑板殼體上的小孔進(jìn)油,潤(rùn)滑油的容量為15L。滴油系統(tǒng)裝在傳動(dòng)框架上。為調(diào)節(jié)流入導(dǎo)向器的油量,導(dǎo)向器上還有送油管和壓緊板。傳動(dòng)架上安裝直徑為625mm、725mm、825mm的鉆頭,配備不同的導(dǎo)向器。在安裝傳動(dòng)架上725mm和825mm鉆頭時(shí),可拆卸導(dǎo)向器,應(yīng)相應(yīng)提高50mm或100mm。可置換的支臂是為了在傳動(dòng)架上把它與傳送(推進(jìn)液壓千斤頂連接起來(lái),直徑為625mm、725mm、825mm

7、的鉆頭,在傳動(dòng)架上安裝了不同的支臂,可置換支臂的高度增加了50mm或100mm。定位部件安裝在液壓推進(jìn)部件上,保證螺旋鉆桿的對(duì)中找正。底座是機(jī)器的支座。每一個(gè)底座用連桿和定向部件的兩個(gè)液壓千斤頂連接,保證螺旋鉆機(jī)沿煤層正常工作。機(jī)組有四個(gè)支撐液壓千斤頂,每個(gè)定向部件上有兩個(gè),將螺旋鉆機(jī)用橫向壓力支撐到巷道的壁上。支撐液壓千斤頂?shù)幕钊麠U與定向部件框架上的支臂相連接。壓力油通過(guò)高壓膠管流入活塞腔,支撐液壓千斤頂?shù)母左w是活動(dòng)的,安裝在支臂的導(dǎo)向襯管上,并固定在定向部件的殼體上。支撐液壓千斤頂?shù)男谐虨?300mm。在傳動(dòng)架上裝了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)部及一左一右的旋轉(zhuǎn)螺旋鉆桿。每個(gè)驅(qū)動(dòng)部由電機(jī)、減速機(jī)、偶合器、連接

8、罩組成。YOX-500S型偶合器將電機(jī)扭矩傳到減速機(jī)上。偶合器位于電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間的連接罩內(nèi),一端與減速機(jī)第一級(jí)軸連接,另一端與電動(dòng)機(jī)連接。三級(jí)園錐圓柱體減速齒輪安裝在鑄造的殼體內(nèi),輸出軸上裝有止推和徑向球型軸承,它給螺旋機(jī)的鉆頭傳遞扭矩。在鉆頭一側(cè)軸上裝有一帶有定心的三爪形離合器的心軸。軸的對(duì)面一端裝了一個(gè)微調(diào)輪,它與減速機(jī)上的液壓千斤頂組成了可轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋鉆桿的微調(diào)機(jī)構(gòu)。在減速機(jī)的殼體上螺旋鉆頭一側(cè)安裝了鎖緊裝置,以保證傳動(dòng)軸與螺旋鉆桿脫離。由液壓千斤頂提供卡住鎖緊裝置的動(dòng)力。在傳動(dòng)架上兩減速機(jī)之間有通風(fēng)筒,通過(guò)彎頭把空氣送到通往鉆機(jī)的通風(fēng)筒中。通風(fēng)筒可以沿著通風(fēng)筒軸線方向伸縮。它的伸縮由兩

9、個(gè)液壓千斤頂來(lái)實(shí)現(xiàn),伸縮長(zhǎng)度為+130mm至-120mm。在采煤端的機(jī)器框架上有一個(gè)拉桿機(jī)構(gòu)的鎖緊裝置,該機(jī)構(gòu)由三對(duì)卡爪組成,分別夾緊左右鉆桿和通風(fēng)筒,靠液壓千斤頂完成鎖緊,不同直徑的鉆頭在框架上安裝不同長(zhǎng)度的卡爪。在框架上為保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鉆采,在采煤端右邊和左邊的螺旋鉆才下面及通風(fēng)筒下面安裝了裝卸支承。當(dāng)使用不同直徑的鉆頭時(shí),用可拆卸不同高度的墊板來(lái)支承通風(fēng)管。為使電氣系統(tǒng)處于工作狀態(tài),需要先閉合QBJ-4x315/660V DP組合開關(guān)上的隔離換相開關(guān),操作臺(tái)工況轉(zhuǎn)向開關(guān)轉(zhuǎn)向“停機(jī)”位置,打開調(diào)節(jié)裝置上甲烷分析儀的信號(hào)設(shè)備,并將操作臺(tái)上的事故急停按鈕及主機(jī)上的急停按鈕閉合、組合開關(guān)的第四回

10、路閉合。閉合操作臺(tái)電源箱隔離開關(guān),在液壓油的溫度和高度范圍內(nèi),“標(biāo)準(zhǔn)水平及標(biāo)準(zhǔn)”指示燈應(yīng)指示。照上述步驟操作后,并松開所有“停機(jī)”按鈕及甲烷濃度不高于標(biāo)準(zhǔn)時(shí),機(jī)組的電氣部分可以準(zhǔn)備運(yùn)行了。在“停機(jī)”狀況下機(jī)組所有的電磁閥不帶電,鉆頭電動(dòng)機(jī)的開關(guān)斷開。啟動(dòng)油泵后,泵站在卸荷狀態(tài)下工作。轉(zhuǎn)換開關(guān)在“工作”位置時(shí),按下操作臺(tái)上“信號(hào)”按鈕并傳遞聲音警告信號(hào)結(jié)束后,螺旋鉆主機(jī)電動(dòng)機(jī)一定要在1015秒之內(nèi)開啟。如果在這期間沒(méi)按下啟動(dòng)按鈕,系統(tǒng)要回到初始狀態(tài)。經(jīng)過(guò)35秒鐘第一臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)之后,用按鈕接通第二臺(tái)電機(jī)或采取聯(lián)動(dòng)控制。操作臺(tái)的面板上顯示兩臺(tái)電機(jī)的負(fù)載電流。淺析螺旋鉆機(jī)在徐州礦區(qū)薄煤層開采中的應(yīng)用江

11、蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐州機(jī)電工程分院孫茂來(lái)茂名學(xué)院孫健摘要我國(guó)1.3m以下的薄煤層儲(chǔ)量約占煤炭總儲(chǔ)量的20%,薄煤層開采難度極大,一直是制約煤炭企業(yè)生產(chǎn)接續(xù)和可持續(xù)發(fā)展的難題,以致部分礦區(qū)過(guò)早衰竭,致使我國(guó)東部煤炭資源挖潛和利用的任務(wù)日趨加重。本文闡述了BSHK-2DM型螺旋鉆機(jī)在開采徐礦集團(tuán)韓橋煤礦薄煤層時(shí)的操作方法及采煤工藝,為開采薄和極薄煤層開辟了廣闊的前景,在開采厚度小的煤層中獲得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞螺旋鉆機(jī)薄煤層開采方案91啟動(dòng)鉆頭電機(jī)之后,在操作臺(tái)上操作,推進(jìn)方向“向前”和“往后”的指示燈就亮了。當(dāng)螺旋鉆機(jī)的框架到達(dá)邊緣位置時(shí),接通位置電磁傳感器,工作狀態(tài)就自動(dòng)停止。2.螺旋

12、鉆機(jī)采煤的開采方案螺旋鉆機(jī)采煤的開采方案主要是指螺旋鉆機(jī)在平巷中的布置方式、數(shù)量和采區(qū)內(nèi)、區(qū)段內(nèi)的開采方式、開采順序等。單臺(tái)螺旋鉆機(jī)采煤工藝可以分為單向鉆進(jìn)或雙向鉆進(jìn)兩種。在采用單向鉆進(jìn)采煤方式時(shí),鉆機(jī)沿回采平巷的一側(cè)鉆進(jìn)回采,在本側(cè)采完后鉆機(jī)再后退回采平巷另一側(cè)的煤炭;也可以向平巷的兩側(cè)鉆進(jìn)采煤,BSHK-2DM型螺旋鉆機(jī)是單向鉆進(jìn)。單機(jī)雙向鉆進(jìn)采煤的工藝系統(tǒng)為回采平巷內(nèi)配備一臺(tái)螺旋鉆機(jī),設(shè)有輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、單軌吊、牽引絞車。轉(zhuǎn)載機(jī)把另一側(cè)鉆孔采出的煤運(yùn)到位于巷道一側(cè)的輸送機(jī)上。單軌吊為接長(zhǎng)鉆桿和回收鉆桿服務(wù)。牽引絞車是為BYF型螺旋鉆機(jī)的移動(dòng)和刮板輸送機(jī)的前移服務(wù),有時(shí)還為從鉆孔中取出鉆桿

13、服務(wù)。電氣設(shè)備是必不可少的,在裝載站附近還需設(shè)調(diào)度絞車,為煤炭外運(yùn)服務(wù)。螺旋鉆機(jī)在平巷中的布置方式有兩種:一種是鉆架車朝向采空區(qū)方向,另一種是鉆架車朝向煤體方向。兩種布置方式各有特點(diǎn),第一種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是,當(dāng)設(shè)備的底座移向新位置時(shí),不遮擋已鉆過(guò)的鉆孔,在條件好時(shí),還可以從已經(jīng)鉆過(guò)的鉆孔中取出鉆桿與鉆進(jìn)新鉆孔同時(shí)進(jìn)行,在螺旋鉆機(jī)的后方不超過(guò)1520m的地方需要撤掉報(bào)廢巷道的支架時(shí),可采用這種方式布置螺旋鉆機(jī)。為了運(yùn)送材料和設(shè)備,也為了撤出支架的外運(yùn),簡(jiǎn)化運(yùn)輸系統(tǒng),縮短輸送距離,一般平巷內(nèi)都鋪設(shè)有軌道。采用螺旋鉆機(jī)采煤時(shí),采區(qū)內(nèi)的通風(fēng)常用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)和依靠全礦井的負(fù)壓通風(fēng)。第一種方式用于無(wú)瓦斯

14、和瓦斯涌出量很小的礦井。瓦斯涌出量大的礦井應(yīng)該用第二種通風(fēng)方式,這種通風(fēng)方式的通風(fēng)系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單和最可靠的。采用這種通風(fēng)系統(tǒng)時(shí),為了保證風(fēng)流的暢通,平巷要在區(qū)段全部采完后再報(bào)廢。通風(fēng)系統(tǒng)的形成需要在區(qū)段的邊界開聯(lián)絡(luò)巷形成通風(fēng)系統(tǒng),聯(lián)絡(luò)巷與上下工作面的回采平巷連通,形成U形網(wǎng)路系統(tǒng)。在上下工作面的回采平巷中也同時(shí)布置螺旋鉆機(jī),相向鉆進(jìn)回采,增加區(qū)段內(nèi)的開采強(qiáng)度,提高產(chǎn)量。由于煤層較薄,回采平巷的掘進(jìn)常是臥底掘進(jìn)。支架可采用拱形金屬支架,支架的中心距一般為O.61.0m,支架材料一般采用特種鋼。在確定支架的間距時(shí),應(yīng)考慮鉆機(jī)的鉆頭直徑和鉆孔間煤柱尺寸。圖1鉆孔斷面形狀與鉆孔間煤柱尺寸錨桿支護(hù)是一種簡(jiǎn)

15、單易行的方法,錨桿支護(hù)避免了支護(hù)與鉆進(jìn)之間互相干擾,滿足了尺寸匹配的要求,但錨桿支架必須為單軌吊的架設(shè)創(chuàng)造有利條件。學(xué)術(shù)界研究認(rèn)為,鉆孔間煤柱的尺寸與煤層的厚度、煤層的圍巖狀況、煤體的硬度等因素有關(guān)。在每一礦井的具體條件下,煤柱有其最佳寬度,這應(yīng)根據(jù)具體條件通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算來(lái)確定。一般煤層厚0.50.7m時(shí),煤柱的最窄部分的寬度為0.150.25m,此時(shí)煤損大于40%45%;在煤層厚度達(dá)0.8m,鉆頭直徑應(yīng)該增大,煤柱的最窄部分煤柱寬度增至0.2m,如圖1所示。個(gè)別礦井煤柱尺寸稍大,為0.25 0.35m,而不管煤層厚度如何變化,這雖然在某種程度上簡(jiǎn)化了回采工作,但煤損增大。區(qū)段內(nèi)單機(jī)回采采煤工

16、藝系統(tǒng)的缺點(diǎn)是產(chǎn)量較低,采區(qū)的運(yùn)輸設(shè)備不能充分發(fā)揮其作用。另外,單機(jī)順序連續(xù)回采時(shí),由于礦山壓力的作用,巷道的維護(hù)時(shí)間增長(zhǎng),總維護(hù)量加大,維護(hù)費(fèi)用增加。為了集中生產(chǎn),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低煤炭成本,可以把區(qū)段分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的生產(chǎn)段,每個(gè)生產(chǎn)段布置一臺(tái)螺旋鉆機(jī)采煤,這樣可以提高產(chǎn)量,并能充分發(fā)揮運(yùn)輸設(shè)備的能力。3.螺旋鉆機(jī)采煤的條件及評(píng)價(jià)國(guó)外大量的研究和使用表明,螺旋鉆機(jī)采煤法適用于傾角15°以下、厚度0.51.5m的煤層,煤的切割阻力不大于250kN/m。同時(shí)要求煤層中不含黃鐵礦和石英石結(jié)核,煤層無(wú)自然發(fā)火傾向,煤層無(wú)突出危險(xiǎn),無(wú)沖擊地壓危險(xiǎn)。一般不適用于開采無(wú)煙煤。當(dāng)煤層頂?shù)装迤?/p>

17、伏較大時(shí)螺旋鉆機(jī)采煤也比較困難。當(dāng)煤層底板堅(jiān)硬時(shí),回采平巷臥底施工困難,限制了螺旋鉆機(jī)采煤法的使用。螺旋鉆機(jī)采煤法對(duì)開采圍巖不穩(wěn)定的薄和極薄煤層是一種有效的方法,在這種條件下用綜采很困難。螺旋鉆機(jī)還可以用來(lái)開采邊角煤和回收各種煤柱。螺旋鉆機(jī)采煤法采區(qū)沿傾斜多為300600m,沿走向可達(dá)15002000m,個(gè)別達(dá)3000m。螺旋鉆機(jī)的單產(chǎn)為3萬(wàn)t/a左右。前蘇聯(lián)曾有80個(gè)生產(chǎn)礦井、124個(gè)煤層使用了180套螺旋鉆機(jī)采煤,每年采煤540萬(wàn)t。為了采煤而準(zhǔn)備的巷道達(dá)31700m。螺旋鉆機(jī)采煤法為開采薄和極薄煤層開辟了廣闊的前景,在開采厚度小的煤層中獲得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在極薄煤層中,其他機(jī)械化采

18、煤很困難,勞動(dòng)條件和工人的工作環(huán)境、安全問(wèn)題都較突出。盡管螺旋鉆機(jī)采煤巷道掘進(jìn)效率高,丟煤較多,但用人少,效益較好,同時(shí)還可以使一些平衡表外的儲(chǔ)量得到開采,提高了工業(yè)儲(chǔ)量,多回收了地下資源,延長(zhǎng)了礦井的服務(wù)年限。螺旋鉆機(jī)采煤隨著擴(kuò)孔鉆頭的應(yīng)用和完善,必將有一個(gè)較大的發(fā)展。參考文獻(xiàn)1馮少春,管佩先,于民興.TS-22型長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)及其應(yīng)用J.探礦工程(巖土鉆掘工程,2003年S1期:194-19.2李學(xué)實(shí).新型長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用J.科技資訊,2007年19期;44.3胡敬東,連向東.我國(guó)煤炭科技發(fā)展現(xiàn)狀及展望J.煤炭科學(xué)技術(shù),2005年01期:23-26.4宇通重工YTZ系列步履式長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)J

19、.地質(zhì)裝備,2005年04期: 33.度和ARP9600集成電路模塊的工作模式的設(shè)置。1、人體傳感器的靈敏度調(diào)節(jié)由于人體傳感器的熱釋電材料極性是隨著溫度變化的,為了提高傳感器的工作穩(wěn)定性,我們采用雙靈敏元互補(bǔ)的方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾。靈敏度高容易被干擾,靈敏度低裝置又不可靠,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R2調(diào)節(jié)人體傳感器的靈敏度,一般控制方法是人距離傳感器2m左右傳感器動(dòng)作。本裝置將其感應(yīng)距離調(diào)整為1m左右。2、APR9600工作模式的設(shè)置APR9600的工作模式是由芯片24腳(M SEL1、25腳(MSEL2、9腳(/M8的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn),本裝置中采用并行控制方式,分二段,每段錄放時(shí)間最長(zhǎng)為30秒,設(shè)置24腳、25腳為