一种煤矿岩石巷道快速掘进的方法

摘要

本申请涉及煤炭开采技术领域，具体公开了一种煤矿岩石巷道快速掘进的方法，包括以下步骤：第一步：安装金刚石串珠绳主机；第二步：开设钻孔；第三步：开设锚杆孔；第四步：制作半圆柱钢管；第五步：在其中一个钻孔中放入半圆柱钢管并且固定，金刚石串珠绳的首端从半圆柱钢管的一端延伸至另一端后折返至钻孔外；第六步：同理金刚石串珠绳的首端延伸至另一个半圆柱钢管上，另一个半圆柱钢管固定在另一个钻孔中；第七步：将金刚石串珠绳的两端相连接套入金刚石串珠绳主机上的主动轮并且绷紧，启动主动轮，开始切割；切割完成以后重复第五步和第六步的方法切割钻孔；第八步：切割完毕后，进行爆破、运输。本专利的目的在于实现岩石巷道高效快速掘进。

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，特别涉及一种煤矿岩石巷道快速掘进的方法。

背景技术

煤炭产业在我国今后的一段时期内依然会在国民经济建设中扮演着重要的角色，随着国家煤矿行业管理部门对煤矿生产规模及煤矿硬件设施水平提出更高要求，大量的煤矿企业必须对矿井进行技改或新建以达到主管部门的标准，在煤矿矿井的建设中，岩石巷道掘进的投资比例较大，约占煤矿建设总投资的40％-50％，岩石巷道掘进的质量与速度直接影响煤矿的建设工期及建设投资。进而影响煤矿企业的经济效益，在保证安全的前提下如何提高煤矿建设中岩石巷道的掘进质量和掘进速度，降低掘进成本，是煤矿企业需要研究的关键问题，研发本技术，就是为了有效的提高煤矿建设中岩石巷道的掘进质量和速度，降低掘进成本，减少煤矿建设投资，对提高煤矿经济效益具有重大意义。

现有的煤矿岩石巷道掘进方法及缺点如下

1.钻爆法，该方法的主要缺点有：

(1)钻孔施工量巨大，需要大量时间，长期从事钻孔施工的工人容易发生尘肺病。

(2)爆破用炸药和雷管消耗大。爆破过程中容易发生事故。

(3)巷道的规格尺寸得不到保证，巷道质量较差。

(4)由于爆破破坏巷道周边岩石导致巷道稳定性较差，增加巷道支护成本及煤矿生产过程中的维修成本。

(5)掘进速度慢，每天掘进量在80立方米以内。

(6)爆破容易诱发煤与瓦斯突出。

2.岩巷掘进机施工法，该采煤方法的主要缺点有：

(1)掘进机初期投资较大，单台掘进机投资在300万元以上。

(2)耗电量大，一般掘进机功率都在450千瓦以上，掘进每立方米的电费成本在60元以上，掘进机配套用电缆线及变压器要求高，投资大。

(3)机身大，机身长度一般在10米以上，灵活性较差转场非常困难。

(4)掘齿消耗大，成本高。每立方米消耗100元以上。

(5)巷道断面要求高，巷道断面小于10平方米以下巷道倾角大于25度以上时无法正常使用。

(7)掘进过程中容易产生火花，有引发瓦斯爆炸的危险。

发明内容

针对现有技术不足，本发明解决的技术问题是提供一种煤矿岩石巷道快速掘进的方法，实现岩石巷道高效快速掘进。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种煤矿岩石巷道快速掘进的方法，包括以下步骤：

第一步：安装金刚石串珠绳主机，所述金刚石串珠绳主机安装在主机行走基座上，所述主机行走基座滑动连接在重型轨道上，所述重型轨道固定在岩石巷道的底部；所述金刚石串珠绳主机上转动连接有主动轮，所述金刚石串珠绳主机包括金刚石串珠绳；

第二步：在需要掘进的岩石巷道腰线的右上角、右下角、左上角和左下角分别开设第一钻孔、第二钻孔、第三钻孔和第四钻孔；

第三步：在第一钻孔、第二钻孔、第三钻孔和第四钻孔的附近分别开设一个锚杆孔；

第四步：取四个半圆柱钢管并且分别命名为第一半圆柱钢管、第二半圆柱钢管、第三半圆柱钢管和第四半圆柱钢管，第一半圆柱钢管、第二半圆柱钢管、第三半圆柱钢管和第四半圆柱钢管分别与第一钻孔、第二钻孔、第三钻孔和第四钻孔匹配，每个半圆柱钢管的长度等于相应的钻孔的深度，每个半圆柱钢管的半径为相应的钻孔直径的一半，在半圆柱钢管的一端焊接一个滑轮，滑轮的尺寸小于相应的钻孔的直径，在半圆柱钢管的另一端焊接钢板，钢板的尺寸大于相应的钻孔的直径；

第五步：使第一半圆柱钢管的切面朝下布置，使金刚石串珠绳的一端从第一半圆柱钢管上钢板所在的一端沿着第一半圆柱钢管的顶部套入滑轮，然后再从第一钢管的底部回到第一半圆柱钢管上钢板所在的一端，然后将第一半圆柱钢管水平塞入第一钻孔中，再将第一半圆柱钢管上的钢板用锚杆固定，锚杆固定在锚杆孔内；

第六步：使第二半圆柱钢管的切面朝上布置，同理使金刚石串珠绳上从第一钻孔内部出来的部分缠绕在第二半圆柱钢管上，并且然后将第二半圆柱钢管水平塞入第二钻孔中，再将第二半圆柱钢管上的钢板用锚杆固定，锚杆固定在锚杆孔内；

第七步：将金刚石串珠绳的两端相连接套入金刚石串珠绳主机上的主动轮并且绷紧，启动主动轮，开始切割；切割完成以后重复第五步和第六步的方法切割第三钻孔和第四钻孔，然后同理切割第二钻孔和第四钻孔；

第八步：切割完毕后，在巷道中部和巷道顶部布置爆破眼进行爆破，爆破后采用耙斗机耙渣外运至煤矿矸石场。

进一步，所述第一钻孔、第二钻孔、第三钻孔和第四钻孔的深度均小于等于20米，第一钻孔、第二钻孔、第三钻孔和第四钻孔的直径均大于8厘米。

进一步，所述锚杆孔距离相应的钻孔的距离为18-25cm。

进一步，所述锚杆孔的深度为40-50厘米。

进一步，所述岩石巷道的侧壁上靠近第一钻孔、第二钻孔、第三钻孔和第四钻孔的口部的部分上分别固定有一个导向轮，所述导向轮的轴线与所述主动轮的轴线平行。

进一步，相邻两个所述重型轨道之间可拆卸连接。

本方案产生的有益效果是：

(1)设备初期投资较少，一个掘进工作面的投入在50万元以内。

(2)没有巷道断面规格尺寸的限制，最小可以施工4平方米断面的巷道。

(3)机械设备体积较小，机身总重量不超过800KG，转场非常容易。

(4)耗电量及材料消耗较小，整机设备功率都在55千瓦以内，掘进每立方米的电费在10元以内，材料消耗在20元以内。

(5)掘进巷道断面质量较好，规格误差不超过20厘米，巷道周边非常光滑，节约支护材料50％以上。

(6)掘进速度快，每天掘进量在160立方米以上。可以达到岩巷掘进机的速度，是钻爆法掘进速度的2倍以上。

(7)不受巷道倾角的限制，可以施工0-90度倾角的巷道。

附图说明

图1为钻孔分布图。

图2为金刚石串珠绳在钻孔内部的布置图。

图3为切割钻孔的竖直方向的剖视图。

图4为图3中A部放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：岩石巷道10、第一钻孔11、第二钻孔12、第三钻孔13、第四钻孔14、锚杆孔15、半圆柱钢管20、钢板21、锚杆22、滑轮23、主动轮30、主机行走基座31、重型轨道32、金刚石串珠绳33、第一导向轮41、第二导向轮42。

实施例基本如附图1-附图4所示：

一种煤矿岩石巷道快速掘进的方法，包括以下步骤：

第一步：安装金刚石串珠绳主机，金刚石串珠绳主机安装在主机行走基座31上，如图3所示，主机行走基座31滑动连接在重型轨道32上，重型轨道32固定在岩石巷道10的底部；相邻两个重型轨道32之间通过紧固螺栓可拆卸连接，方便重型轨道32的安装和拆卸。金刚石串珠绳主机上转动连接有主动轮30，金刚石串珠绳主机包括金刚石串珠绳33；

第二步：如图1所示，在需要掘进的岩石巷道10的腰线的右上角、右下角、左上角和左下角分别开设第一钻孔11、第二钻孔12、第三钻孔13和第四钻孔14；第一钻孔11、第二钻孔12、第三钻孔13和第四钻孔14的深度均等于15米，第一钻孔11、第二钻孔12、第三钻孔13和第四钻孔14的直径均等于10厘米。

第三步：如图1所示，在距离第一钻孔11、第二钻孔12、第三钻孔13和第四钻孔14周围20cm处分别开设一个锚杆孔15；锚杆孔15的深度为50厘米。

第四步：取和钻孔直径一致且深度一致的钢管2根，每根钢管分别对半切割成两个半圆柱钢管20，总共得到四个半圆柱钢管20，并且分别命名为第一半圆柱钢管20、第二半圆柱钢管20、第三半圆柱钢管20和第四半圆柱钢管20，第一半圆柱钢管20、第二半圆柱钢管20、第三半圆柱钢管20和第四半圆柱钢管20分别与第一钻孔11、第二钻孔12、第三钻孔13和第四钻孔14相匹配，如图2所示，在每个半圆柱钢管20的右端焊接一个滑轮23，滑轮23的尺寸为钻孔的直径的0.8倍，在半圆柱钢管20的左端焊接钢板21，钢板21的长度为钻孔的直径的1.2倍；

第五步：如图3和图4所示，使第一半圆柱钢管20的切面竖直朝下布置，钢板21位于第一半圆柱钢管20的左端，使金刚石串珠绳33的末端位于第一钻孔11外，使金刚石串珠绳33的首端从第一半圆柱钢管20的左端沿着第一半圆柱钢管20的顶部套入滑轮23，然后再从第一半圆柱钢管20的底部回到第一半圆柱钢管20左端，然后将第一半圆柱钢管20水平塞入第一钻孔11中，再将第一半圆柱钢管20上的钢板21用锚杆22固定，锚杆22固定在锚杆孔15内；

第六步：使第二半圆柱钢管20的切面竖直朝上布置，同理，使金刚石串珠绳33上从第一钻孔11内部出来的部分缠绕在第二半圆柱钢管20上，并且然后将第二半圆柱钢管20水平塞入第二钻孔12中，金刚石串珠绳33的首端从第二钻孔12内部延伸出来，再将第二半圆柱钢管20上的钢板21用锚杆22固定，锚杆22固定在锚杆孔15内；

第七步：将金刚石串珠绳33的首端和末端相连接套入金刚石串珠绳33主机上的主动轮30并且绷紧，启动主动轮30，开始切割；切割完成以后重复第五步和第六步的方法切割第三钻孔13和第四钻孔14，然后，同理切割第二钻孔12和第四钻孔14；

第八步：切割完毕后，在巷道中部和巷道顶部布置爆破眼进行爆破，爆破后采用耙斗机耙渣外运至煤矿矸石场。

此外，为了方便对金刚石串珠绳33的导引，如图3所示，本实施例中在岩石巷道10的侧壁上靠近第一钻孔11、第二钻孔12、第三钻孔13和第四钻孔14的口部的部分上分别固定有一个导向轮，并且分别命名为第一导向轮41、第二导向轮42、第三导向轮以及第四导向轮，导向轮的轴线与主动轮30的轴线平行。在步骤五和步骤六中将金刚石串珠绳33的首端和末端分别穿过第一导向轮41和第二导向轮42后再连接在主动轮30上。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。