机掘巷道锚杆支护技术现状分析

机掘巷道锚杆支护技术现状分析

冯朝旭

(潞安矿业集团公司,山西襄垣046204)

摘要:介绍了国内外机掘巷道掘锚工艺和作业方式的应用概况,指出我国机掘巷道应以应

用和发展中小型掘锚机为主。

关键词:机掘巷道;锚杆支护;掘锚机组中图号:TP353文献标识码:A

1　机掘巷道锚杆支护技术现状

机掘巷道的掘锚工艺,将掘进机的掘进与实施锚杆支护这两个有相互依赖关系的主要作业程序做

到合理安排,使巷道掘进走上正规循环,达到安全生产和快速掘进的目的。当前国内外机掘巷道的掘锚工艺和作业方式大致可分为如下3种类型,即前掘后锚,分段交替作业;掘后即锚,短段交叉作业以及边掘边锚,掘锚平行作业。111　前掘后锚,分段交替作业(1)连续采煤机与锚杆钻车交替掘锚作业连续式采煤机(以下简称连采机)与锚杆钻车等组成配套生产系统,锚杆钻车通常有一个或两个钻臂。巷道通常为6m宽,当连采机掘进一段距离后就退出这个迎头,让位于锚杆钻车去完成这段距离的锚杆安装。如神东矿区的补连塔煤矿即配置一套与连采机分离的配套系统,同时掘进两条巷道。这两条巷道分别为两个相邻工作面的运输巷和回风巷,巷宽分别为6m和5m,两巷之间留有15m的

[5]冯耀荣,张平生,李鹤林1含缺陷油气管道的完整性与适用性评

煤柱,每隔40m掘通一条联络巷,作为连采机等穿梭工作的通道。这套系统综合月进尺达1000～1500m。

(2)采用临时支护过渡,掘锚分段作业

90年代初,我国邢台矿业(集团)公司东庞

煤矿在机掘大断面上、下顺槽的过程中采用临时支护,过渡给下一个班进行永久锚杆支护。施工采用“四六”制作业,两掘两锚。掘进班掘装、架设临时支护(单体液压支柱和木板梁)、铺顶网及对上部煤帮进行锚网支护,循环进尺211m,每班3～4个循环。112　掘后即锚,短段交叉作业

(1)单体锚杆钻机群机作业邢台东庞煤矿现采用2～3台风动锚杆钻机,掘后即锚。掘进机割煤一刀或两三刀(视顶板稳定性、允许空顶距)装煤后关机,挂前探梁,将锚杆钻机由掘进机后部搬到迎头,由后向前进行支护工作,其中应用风动回转式锚杆钻机较多。

1991,(32):798-810.

[9]MayI.Integrityevaluationandlifeassessmentofminingplantsandcom2ponents[J].CIMBulletin,1998,(91):64-681

价[J]1焊管,1998,(3):3-81

[6]WilliamS.Pellini.PrinciplesofStructuralIntegrityTechnology[M].

America:OfficeofNavalResearch,1976.

[7]JMBloom,SNMalik.Procedurefortheassessmentoftheintegrityofnu2clearpressurevesselsandpipingcontainingdefects[J].EPRITopicalRe2portNP-2431,ResearchProject.1991,(2):1237-1241.

[8]IMilne,RAAinsworth,etal.Assessmentoftheintegritystructurescon2tainingdefects[J].InternationalJournalPressureVesselandPiping.

作者简介:刘金依(1977-),陕西西安人,西安科技学院机械工程系,硕士,主要从事重要零件结构完整性评价的研究,发表论文9篇,参与省部级科研项目2项。

收稿日期:2002202226

Applicationofstructuralintegrityassessmenttomining

plantsandcomponents

LIUJin-yi,XUEHe,XUShang-long

(Xi’anUniversityofScience&Technology,Xi’an710054,China)

Abstract:Theengineeringsignificanceofthestructuralintegrityassessmentforminingplantsandcomponentsisdiscussed

inthetext.Theevaluationmethodstudiesofstructuralintegrityinthedomesticandforeignareintroduced.Finally,thetechnicalrouteandcriticaltechniquesofthestructuralintegrityassessmentforthemineplantsandcomponentsareintro2duced.

Keywords:structuralintegrity;integrityassessment;miningplantsandcomponents

　　　　　　　　　　　　　　　　　　煤　　矿　　机　　械　　　　　　　　　　　2002年第5期　・4・　　(2)机载锚杆钻机深入迎头交叉作业

煤科总院南京研究所研制的机载钻杆机与掘进机采用两机叠加的独特配套方式构成机组,共同完成掘锚作业。该机采用全液压驱动,具有独立的动力系统、工作机构和运动作业功能。当掘进机作业时,机载锚杆钻机退至掘进机的中后部,不干扰掘进机装载作业和司机的视线;当掘进机完成作业关机后,它进至前部,使主臂前端铰接的钻架进入截割后的空顶区进行钻锚作业。

(3)连采机配套锚杆钻机,掘锚交叉作业

现今美、澳、英等国家均生产使用配载锚杆钻机的连采机。美国一般配两台锚杆钻机,称为“连采机、卫星式锚杆钻车系统”,配置在连采机中部两侧。巷宽通常418m、每排布置3根顶板锚杆,可以先完成靠近两臂帮的两根顶板锚杆的安装。连采机掘进大约60m后就要退出迎头,让装有一钻臂的锚杆台车补装这一段距离上的顶板中间的一根锚杆。

113　边掘边锚,掘锚平行作业地利AEC公司则称ABM20型机为“快速连采机”,只是称谓不同。根据它们配载的锚杆钻机和总装机容量大小,可分为中型或重型掘锚机组。我国生产的中小型掘进机配载锚杆钻机后,亦构成整体装备不超过200kW,也可称为小型掘锚机组。

211　机掘设备的科学配套

过去在鸡西矿务局小恒山煤矿的薄煤层、西山

煤电(集团)公司西曲煤矿的中层煤层以及神东矿区许多矿的中厚煤层,都使用这种分离配套系统进行房柱式开采而获得成功,取得很好的技术经济效果。近年来,兖州南屯煤矿为采“三下”压煤,引进了连采机成套分离系统装备,将进行房柱式开采,以充分发挥其机动灵活、集体连续作业速度快等优点,并可有效控制地表长期不沉陷。有条件的矿井还可以仿照神东补连塔煤矿的方式,用这套分离系统同时掘进两条巷道,为长壁式综掘工作面准备巷道。212　引进和自行研制中型掘锚机组

国内的煤及半煤岩巷道各种中小型掘进机较为适用,尾随其后的机械化设备,如转载机、可伸缩带式输送机、刮板输送机等,均已配套成龙,定型批量生产,因而引进或自行研制装机容量为400～500kW的中型掘锚机组,比较适合我国煤矿煤巷

(1)连采机、掘进机外加支撑梁护顶美国有一种配载锚杆钻机的连采机还配置支撑梁护顶,其支撑力可达到400kN,足以将锚杆安装前板离层变形压缩回去,连采机亦得到稳定的支撑,可实行边掘边锚。奥地利AEC公司生产的ABM20型快速掘进机,装机容量524kW,总重75t。距迎头116m配置4台顶板锚杆钻机和两台壁帮

工况条件,便于采用国产机械化后配套设备,符合我国煤炭工业目前的技术经济状况。

213　进一步完善提高和推广使用小型掘锚机组

锚杆钻机,在距迎头112m处配置了支撑梁护顶。

(2)两套机组,边掘边锚

我国正在研制和试验一种由前后两套机组组合的掘锚机组,前机组为掘支机组,由迈步式液压支架和掘进机的截割部分、泵站等组成,实施支撑、掘装和前进运动,通过软联接可拖动后机组跟随前进;后机组为支护机组,配置两台单体液压锚杆钻机,钻装顶板4根锚杆。两机组掘锚平行作业,有可能实现边掘边锚。

2　机掘巷道掘锚机械化的发展趋势

煤科总院南京研究所研制的机载锚杆机可与

MRH—S100、EBJ—100、ELMB—75(B)、EBJ—132、EBJ—160HN、EBZ—75等中小型悬臂式掘进机配套,

构成小型掘锚机组。它适用于巷道断面10～17m2,顶板岩性f<10,断面形状为拱形、矩形、梯形等各种巷道。它在掘出顶板即可及时支护,距迎头最小支护间距为012m。同时具有许多优点。

214　锚杆支护的研究设计要为掘锚机械化实现快

速掘进创造条件

现在,锚杆支护已有了先进的设计方法。如美国有地应力测定仪和巷道系统三维有限元模型软件,只要将测出的水平应力大小和方向以及采深、岩石性质参数、巷道尺寸等数值输入计算机,即可迅速向用户提供各巷道围岩的应力状态,判断巷道的稳定性,采用相应的支护形式和参数。美国锚杆支护的指导思想是:锚杆高强度、高预应力、长度短、布置稀。这使得它敢于在418m巷宽中布置3

掘进机的掘装功能同锚杆钻机的支护功能有机地结合在一起而构成的整体掘进装备,我们可称之为掘锚机组。

美、奥等国的煤矿采用了长壁开采方法,使连采机的运用扩大到巷道掘进,它成为采掘合一的装备,使每巷在掘进的同时也生产煤炭。英国久益公司、美国杰弗利公司等命名其为“连采机”,而奥

　2002年第5期　　　　　　　　　　　煤　　矿　　机　　械　　　　　　　　　　　　　　　　　　・5・计算󰂣󰂤设计・

文章编号:100320794(2002)0520005203

换热器设计中流体出口温度的优化选择

熊楚安1,孙晓楠2,邵景景1

(11黑龙江科技学院,黑龙江鸡西158105;21鸡西矿业集团,黑龙江鸡西158100)

摘要:利用换热器的操作线来分析讨论流体出口温度对传热过程的操作费和设备费的影

响,找出了换热器设计和选型中流体出口温度的优化选择方法,方便、快捷,可操作性强,具有一定的指导意义。

关键词:换热器设计和选型;流体出口温度;优化选择中图号:TQ05115文献标识码:A

1　引言

t———冷流体温度;t1———冷流体进口温度。

在换热器的设计和选型中,工艺流体(被处理物

料)的进、出口温度是由工艺要求规定的,加热剂或冷却剂的进口温度,一般由来源而定,但它的出口温度则需由设计者选定。这个出口温度的高低将直接影响到加热剂或冷却剂的用量以及换热器传热面积的大小。用冷却水作为某物料的冷却剂时,最适宜的冷却水的出口温度应根据经济衡算来确定,即根据操作费与设备费之和最少来确定[1][5]。这就是流体出口温度优化选择的原则。2　流体出口温度的优化选择方法211　换热器的操作线方程及操作线在逆流换热器内,冷、热流体的温度沿传热面的变化如图1所示。设冷、热流体在换热器内无相变化,在冷流体入口端和任意截面间取控制体作热量衡算

(1)　WhCph(T-T2)=WcCpc(t-t1)

式中Wh———热流体流量;

Wc———冷流体流量;

Cph———热流体比热;Cpc———冷流体比热;T———热流体温度;T2———热流体出口温度;

如果忽略Cph、Cpc随温度的变化,式(1)为一直

线方程,如图2中的直线AB所示。

图1　逆流换热器中冷热流体温度沿传热面的变化Fig.1　Transformationofcoalandheatflowin

countercurrentexchanger

T11热流体进口温度　t21冷流体出口温度

该直线方程的特点是,过两个定点A(T2,t1)和

WcCpc,即冷热两流体的热WhCph

容量流率之比。直线AB的物理意义是,两个端点B(T1,t2);直线的斜率为

A、B分别代表逆流换热器的冷端和热端流体的温

度,线上的每一点代表换热器某一截面上冷、热流体的温度,故将式(1)称为该换热器的操作线方程,直线AB称为该换热器的操作线[2]。

传热过程的平衡关系为冷、热流体的温度相等,即

护,将会为煤炭生产企业带来更大的经济效益和社会效益。

作者简介:冯朝旭(1962-),山西闻喜人,工程师,1988年毕业于原山西矿业学院采矿工程专业,现在潞安矿业集团公司工程质量监督站从事质量监督工作。

根锚杆,并使仅配置两台锚杆钻机的连采机在房柱式开采和长壁工作面综采的巷道掘进中都获得广泛应用。3　结语

锚杆支护已成为矿井采掘巷道的主要支护形式,采用先进技术和装备进行采掘巷道的掘进与支

收稿日期:2002202207

Boltsupporttechnologycurrentanalysisaboutmachine-digging

FENGChao-xu

(Lu’anCoalGroupCompany,Xiangyuan046204,China)

Abstract:Theapplicationofthebolttechnologyandworkwayathomeandabroadareanalysed,pointouttunnellingap2

placationanddevelopment.

Keywords:machine-digging;boltsupport;digging-boltgroup