《主要产煤国煤矿锚杆支护技术分析hykr.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《主要产煤国煤矿锚杆支护技术分析hykr.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、主要产煤煤国煤矿矿锚杆支支护技术术分析BB里文文等1 概述述大多数采采用长壁壁工作面面开采的的煤矿面面临的主主要障碍碍是采区区巷道掘掘进和支支护问题题。锚杆杆支护过过程是妨妨碍煤炭炭开采进进度的“瓶瓶颈”，在在一个工工作面采采煤循环环中所占占的时间间最长。房房柱式开开采煤矿矿面临同同样的问问题。当当锚杆支支护密度度较大时时，如果果将锚杆杆支护的的时间缩缩少一半半，工作作面煤炭炭产量几几乎可以以提高11倍。连续续采煤机机的设计计开机率率一般超超过955%，但但一天内内的实际际开机时时间只有有4.777.2h。为为了改变变这种状状况，需需要采用用一种综综合系统统方法，该该方法将将煤炭开开采、顶顶板
2、支护护、煤炭炭运输、通通风、设设备维修修和材料料供应各各环节进进行合理理配置、系系统优化化，以提提高采煤煤设备的的开机率率。同时时，新设设备、新新材料和和新工艺艺的采用用也有利利于采煤煤设备开开机率的的提高。美国、南非、澳大利亚和英国等国的煤矿已经采用了良好的顶板支护设备和技术，但目前仍需要及时引进这种系统方法。中国、俄罗斯、波兰和印度等国煤矿支护技术相对落后，为了增强自身在国际煤炭市场上的竞争能力，这些国家今后将不得不采用综合机械化顶板支护设备和技术。作为这种新型系统方法的一个组成部分，久益采矿设备公司（Joy Mining Machinery）研制了一种移动式顶板锚杆钻车JOY型多钻机平台
3、操作锚杆钻车。该钻车已在澳大利亚和美国的煤矿创造了顶板锚杆钻进的的新纪录。2 锚杆杆钻机国际际锚杆钻钻机市场场上的锚锚杆钻机机可分为为三类：（1）手手持式钻钻机，如如goppherrs、wwombbatss和suuperroo钻钻机。（22）移动动式钻机机。这种种钻机采采用履带带或橡胶胶轮，可可安装11台、22台、33台或44台钻机机。（33）机载载钻机，即即钻机被被固定在在连续采采煤机和和巷道掘掘进机上上。由于于锚杆机机不断易易主,维维修量大大和报废废率高，因因此很难难精确统统计世界界各国煤煤矿使用用的锚杆杆机总数数量。但但据估计计，世界界各国煤煤矿可使使用的移移动式或或机载式式锚杆安安装机
4、（包包括正在在使用的的、闲置置、维修修和转让让的锚杆杆机）的的数量如如下表所所示。世界各国国移动式式猫杆机机和机载载式锚杆杆机统计计表 台世界界7大顶顶板锚杆杆机生产产公司是是：JHH Fiietccherr公司（美美国）、JJoy公公司（购购买了CCramm公司）、HHydrramaaticc公司（澳澳大利亚亚）、RRHAMM公司（南南非）、SSanddvikk公司（瑞瑞典，购购买了TTamrrockk & Seccomaa集团公公司）、EEimcco公司司（美国国，购买买了FMMC公司司和Gaaliss公司）、LLongg Aiirdoox公司司（美国国，购买买了Leee NNorsse
5、& SiimmoonsRannd公司司）。世界界7大主主要的锚锚杆供应应商为：Anii Arrnelll公司司、BooarttLonngyeear公公司、CCelttitee公司、EExceel公司司、Exxcheem公司司、Jeenmaar公司司和Sttratta BBoltt公司。世界各国国移动式式锚杆机机和机载载锚杆机机统计表表 台国国家 移移动式锚锚杆机 机载锚锚杆机北北美洲 24775 559南非非 4445 77澳大利利亚 444 1119欧欧洲、俄俄罗斯印印度、中中国 229133总计 29333 11983 世界界各国锚锚杆支护护技术全脂脂锚杆安安装技术术是目前前世界上上最常用
6、用的方法法，占已已安装锚锚杆的770%以以上。使使用该技技术时，整整个杆体体均承受受载荷，可可以抵制制分层煤煤体对锚锚固杆体体的剪切切力。另另外300%的锚锚杆使用用量大部部分为机机械点固固锚杆，水水泥锚杆杆、树脂脂点固锚锚杆和SSwelllexx型锚杆杆仅在个个别煤矿矿使用。一一般地，锚锚杆长度度为1.222.4mm，直径径为166222mm。每每年世界界各国煤煤矿安装装约1.41亿亿根锚杆杆，其中中美国煤煤矿的使使用量占占88%。锚杆安安装过程程分4个个步骤：钻眼；插入树树脂胶卷卷；插入入杆体，搅搅拌树脂脂；旋紧紧和固定定锚杆。想想减少锚锚杆安装装时间是是相当困困难的，除除非取消消某些步步
7、骤。锚锚杆制造造商尝试试了各种种改进技技术，如如：采用用组合锚锚杆、一一端带钻钻头的锚锚杆、树树脂包在在杆体内内的锚杆杆、树脂脂注射以以及其他他技术。到到目前为为止，这这些技术术还没有有得到完完善。33.1 美国美国国是世界界第二大大煤炭生生产国（仅仅次于中中国），但但按连续续采煤机机和顶板板锚杆机机的数量量来分析析，它的的煤矿机机械化程程度最高高。美国国8400个井工工矿几乎乎全部采采用连续续采煤机机采煤、机机械化运运煤（梭梭车批量量运输或或带式连连续输送送）方式式和顶板板锚杆机机支护设设备。美美国一半半多的煤煤炭产量量来自房房柱式开开采工作作面，许许多房柱柱式开采采系统采采用位置置变换方方
8、法（pplacce cchannge metthodds）。采用位置变换法时，连续采煤机在煤巷中掘进，当超过最后一排顶板锚杆15m时（操作人员在安全位置使用无线电遥控设备操纵连续采煤机），连续采煤机被开进另一条煤巷，此时使用一台移动式锚杆机在15m长的煤巷顶板上安装锚杆。在美国，即使是长壁工作面也采用多巷掘进系统，但在欧洲一般采用单巷掘进系统。这是美国大量采用移动式锚杆机的原因。在加强锚杆安装作业安全的同时，美国重点注意提高锚杆安装的速度和质量。3.2 澳大利亚澳大利亚的51座井工矿中，有34座至少拥有1个长壁工作面。长壁工作面采用双巷掘进系统。长壁工作面采区煤巷掘进速度滞后是影响澳大利亚煤炭
9、工业发展的一个主要因素。每掘进1m煤巷，安装6根顶板锚杆和2根煤壁锚杆，每班安装锚杆100120根。根据不同地质条件，安装锚杆的根数也会变化。目前一些煤矿采用了安设有锚杆机的连续采煤机，但由于锚杆安装速度跟不上工作面回采速度，一些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。3.3 南非一般地讲，南非大部分井工矿煤层是硬砂岩顶板，开采条件良好。南非57个井工矿均采用了不同的顶板锚杆安装形式，由于地质条件良好，锚杆安装作业并不构成采煤作业的“瓶颈”。为了阻止顶板岩层的局部冒落，一些煤矿安装了严格的顶板岩层监控系统。大部分煤矿采用了房柱式开采方式，长壁工作面所占的比重不足10%。3.4 英国英格兰剩下的17座井工
10、矿和苏格兰的Castlebridge煤矿均采用顶板锚杆作为长壁工作面的主要支护方式。英国几乎不采用房柱式开采方式，由于开采深度大，长壁工作面采用单巷掘进，各工作面之间留有足够宽的煤柱。开采深度在7001 200m的煤巷的顶板锚杆安装密度比大部分其它西部井工矿大，一般每掘进2.4m安装712根顶板锚杆，沿每侧煤壁每隔1.8m安装23根锚杆。3.5 俄罗斯俄罗斯煤炭工业正在发生重大改革和重组，一些亏损的煤矿被迫关闭。俄罗斯目前约有200座井工矿，全部采用单巷长壁开采系统。西伯利亚库兹巴斯矿区的一些煤矿采用顶板锚杆（点固锚杆或点固树脂锚杆）支护形式，锚杆长度1.61.8m，承载能力68t。随着经验的
11、积累，这种支护系统将不断得到完善。但由于缺乏资金，对现代化锚杆支护设备的维护和改进工作进展非常缓慢。3.6 波兰尽管波兰是世界第4大井工矿煤炭生产国（年产量约120Mt，位居中国、美国和独联体之后），但是波兰没有一个煤矿将锚杆支护用作永久顶板支护技术。所有井工矿采用被动受力的钢型（U型钢）支架。随着高产高效长壁工作面的采用，工作面端头的U型钢支架的缓慢拆除速度和缓慢、昂贵的采区煤巷掘进速度严重阻碍了工作面的回采速度。由于缺乏操作经验、作业标准和地质条件差（尽管其它国家在相同地质条件下取得了锚杆支护作业的成功），波兰向锚杆支护技术的转变过程最缓慢。为了获得最大的煤炭回采率，采区巷道需要重复使用，
12、这导致了顶板支护条件恶劣，不利于巷道快速掘进和工作面快速回采。3.7 印度印度井工矿年产煤炭80Mt，其中90%来自非机械化和半机械化（钻眼、爆破和采用侧卸式装载机装载）房柱式开采工作面。大多数井工矿采用锚杆支护方式，采用点固锚杆或承载能力为68t的水泥锚杆。目前一些井工矿对连续采煤机和全部机械化房柱式开采系统感兴趣，可能2000年这样一套系统将进行安装。同时全脂锚杆也将得到使用。3.8 中国作为世界上最大的井工矿煤炭生产国，中国采用了各种各样的顶板支护技术，从梯形支架到U型钢支架、钢梁，其中大多数主要煤矿采用了锚杆支护技术。全部机械化顶板锚杆安装技术（采用位置变换系统并使用移动式锚杆机）在神
13、华集团所属的矿井得到了使用。目前中国有9台移动式锚杆安装机，预计将来会逐渐增加。中国大部分煤矿使用手持钻机安装锚杆。4 锚杆杆安装新新技术目前前世界上上主要的的井工矿矿煤炭公公司要求求更快的的采区巷巷道掘进进速度和和更多的的房柱式式开采煤煤矿。最最直接的的解决办办法是缩缩短锚杆杆安装时时间，因因此许多多锚杆生生产商寻寻求可靠靠的自动动化工艺艺来实现现此目的的。对自自动供给给、锚杆杆旋转、树树脂注入入、特殊殊锚杆和和一系列列顶板锚锚杆钻机机（从气气动式到到液压式式）进行行了一系系列实验验。Jooy、FFlettcheer和HHydrramaaticc公司研研制的新新型多钻钻机锚杆杆机目前前已投入
14、入市场。下下面介绍绍一下久久益公司司研制的的新型移移动式多多钻机锚锚杆安装装机（见见图1和和图2）。图1 多多钻机锚锚杆钻机机结构图图该锚锚杆机安安装有多多台钻机机、平台台式设计计、可移移动，主主要用于于“位置置变换”法法连续采采煤机采采煤工作作面。该该锚杆机机取消了了摇臂和和许多其其他活动动元件。宽宽大的敞敞开式平平台能液液压启动动侧面节节流阀，侧侧面节流流阀降低低，从而而可创造造更大的的作业空空间。“豆豆荚”形形物料箱箱可储存存5t重重的消耗耗材料（3300根根顶板锚锚杆、1150根根煤壁锚锚杆及其其相应的的树脂和和托盘），且且物料箱箱易于运运输和卸卸载。连连续采煤煤机履带带装置利利用油箱
15、箱供油，油油箱放在在履带和和底层的的锚杆安安装平台台之间。图2 多多钻机锚锚杆机前前视图（钻钻车上安安装有44台钻机机，两侧侧的2台台钻机固固定在延延伸着的的滑杆上上）根据不不同的型型号，锚锚杆机前前部安装装有26台JJOY“HHFX”型型钻机，该该钻机采采用“HHDR”型型电机。平平台内的的钻机可可向两侧侧偏斜110的的倾角，向向前方倾倾斜4 。平平台外的的钻机可可向两侧侧滑动，覆覆盖更大大的作业业空间，以以满足垂垂直锚杆杆安装作作业的要要求;同同时可倾倾斜1005，以以利于灵灵活安装装煤壁锚锚杆。锚杆杆机上安安装有两两根先进进的圆柱柱形临时时顶板支支架，操操作时先先将这两两根支架架固定在在
16、底板上上，然后后再固定定在顶板板上。这这两根支支架可提提供210tt的承载载能力。另另外，每每台钻机机的千斤斤顶可提提供5tt的承载载能力。久益公司研制的第一台多钻机锚杆机于1998年在澳大利亚壳牌公司的Capcoal Central煤矿使用。该锚杆机于225分钟内安装了304根1.8m长的锚杆。该矿采区巷道宽5.2m，高2.6m，每隔1米安装4根全酯锚杆。使用该锚杆机平均每班可安装400根锚杆。久益公司的第二台多钻机锚杆机于1999年2月用于美国犹他州阿科煤炭公司所属的Sufco煤矿。2名操作人员使用该锚杆机于200分钟内安装了304根顶板锚杆。巷道宽6m，高3m。采用1.5m长的全酯锚杆，锚杆安装形式为1.5m1.5m。(Weerldd Cooal,19999,NN05,444)李李孝尚译译 本刊刊校)