1.全断面掘进机井下运输与组装
在全断面掘进机掘进前,需将设备主要部件由地面运至井下组装硐室组装完毕后始发。全断面掘进机井下运输路线分为3部分:① 从地面将设备部件由副井罐笼运至井底车场;② 使用有轨矿车将各部件由井底车场运至采区车场;③ 单轨吊车将各部件由采区车场经采区系统巷道运至采区内的全断面掘进机组装/始发硐室。
全断面掘进机井下运输路线
在采用罐笼运输全断面掘进机部件时,须确保各部件尺寸和质量不超过罐笼的最大运输能力。在井下水平运输大巷中采用运输能力较大的有轨矿车,保证运输效率。而采区内斜巷众多,如采用斜井绞车运输,掘进机部件在采区内需进行多次的绞车转载。采区斜巷内采用单轨吊车,可实现连续运输,从而大幅提高运输效率。
在全断面掘进机组装硐室顶板处设置起吊滑轮,单轨吊车首先将全断面掘进机部件运至组装硐室,而后采用起吊滑轮进行组装。全断面掘进机组装和部件运输安装从前到后的顺序依次进行,先运输、组装全断面掘进机前部的刀盘、电机等部件,最后组装全断面掘进机尾部后配套系统,防止全断面掘进机运输与组装工序相互干扰。
2.始发与掘进
全断面掘进机组装完毕后,需步进至巷道内始发。拆装硐室空间有限,难以安装始发反力架。因此在底板设置步进孔,步进油缸牛腿插入步进孔内固定后,顶推设备实现始发(图14)。该工艺省去了反力架的安装拆除工作,且占用空间少。
煤矿全断面掘进机始发装置
掘进时,煤矿全断面硬岩掘进机的撑紧油缸撑紧巷道两帮,推进油缸推动主驱动和刀盘,主驱动驱动刀盘旋转破岩,掘进步距1.5 m。
3.巷道支护施工
考虑立井开拓的深部煤矿井筒、巷道空间尺寸较小,且深井煤矿中大量岩巷为瓦斯治理巷道和采区系统巷道,属临时或半永久巷道,为降低支护成本、提高支护效率,全断面掘进机掘进巷道采用锚杆支护,并根据情况辅以钢筋网片或喷射混凝土进行支护。施工前根据计算结果制定支护方案,施工中根据地质条件调整支护参数。
在全断面掘进机掘进过程中同步实施锚杆打孔施工。掘进机主梁上的2台锚杆机分别负责左、右帮部和顶板锚杆施工,可同时施工锚杆孔,彼此独立、互不干扰。完成锚杆孔施工后,依次(挂网)安装锚杆。锚杆机可沿环形轨道滑动,同时可绕锚杆机座旋转,锚杆安装角控制在75°以上,符合煤矿安全规程和施工措施的要求。如锚杆钻机无法实现设计的锚杆安装角度,在主梁两侧设有可折叠锚杆机操作平台及配套风水管路接口,可根据现场需要增设锚杆钻机,以增加锚杆安装的灵活性。另于1号拖车上安设一台锚杆机,主要用于安装单轨吊轨道。
4.TBM排矸与材料运输
全断面掘进机采用安装在设备底部的带式输送机排矸。滚刀破碎的矸石随着刀盘的转动,由刀盘铲斗铲起,经溜渣槽倾倒至排矸带式输送机上。矸石经采区带式输送机、矿井主运带式输送机进入矸石仓,最终经矸石井由箕斗或经副井由矿车运至地面。由于全断面掘进机掘进速度快,单位时间内排矸量大,因此在施工前应确保矿井的排矸能力与全断面掘进机的掘进效率相匹配。
全断面掘进机掘进中所需的耗材和支护材料,则通过布设在巷道顶部的单轨吊车进行运输。在全断面掘进机最后一节拖车上设置接料平台,由单轨吊车运来的各类材料可直接卸载在接料平台上。单轨吊车、接料平台和排矸带式输送机分别设置在巷道的顶部、中部和底部,以避免施工中相互干扰。
5.全断面掘进机井下拆解与转运
在与全断面掘进机掘进巷道相贯通的接收巷道处修建拆卸硐室。全断面掘进机掘进贯通后,全断面掘进机前方较大、较重部件,如刀盘、撑靴、电机等由拆卸硐室顶部安装的起吊滑轮吊运至有轨矿车上,后方后配套系统则由全断面掘进机巷道内的单轨吊车吊运拆卸。拆解后的全断面掘进机部件从巷道两侧分别由有轨矿车和单轨吊运至下一个全断面掘进机掘进巷道的组装硐室,重复设备组装和始发工作。
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