煤矿巷道混凝土施工机械化工艺研究与应用.pdf

分类号分类号 TD32 密密 级级 公公 开开 U D C 单位代码单位代码 10424 工工 程程 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 煤矿巷道混凝土施工机械化工艺煤矿巷道混凝土施工机械化工艺 研究与应用研究与应用 于于 波波 申请学位级别申请学位级别工程硕士工程硕士 专业专业名名称称矿业矿业工程工程 指导教师姓名指导教师姓名宁宁 建建 国国 职职 称称 副教授副教授 副副指导教师姓名指导教师姓名王王 根根 盛盛 职职 称称高级工程师高级工程师 山山 东东 科科 技技 大大 学学 二零一二零一八八年年六六月月 万方数据 论文题目论文题目 煤矿巷道混凝土施工机械化工艺煤矿巷道混凝土施工机械化工艺 研究与应用研究与应用 作者姓作者姓名名 于于 波波 入学时间入学时间2016 年年 4 月月 领域名称领域名称 矿业工程矿业工程 研究方向研究方向矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制 指导教师指导教师 宁宁 建建 国国 职职 称称 副副 教教 授授 副指导教师副指导教师王王 根根 盛盛 职职 称称高级工程师高级工程师 论文提交日期论文提交日期2018 年年 4 月月 论文答辩日期论文答辩日期2018 年年 5 月月 授予学位日期授予学位日期2018 年年 6 月月 万方数据 THE RESEARCH AND APPLICATION OF THE MECHANIZATION TECHNOLOGY FOR THE CONCRETE CONSTRUCTION IN COAL MINE ROADWAY. A Dissertation ted in fulfillment of the requirements of the degree of MASTER OF ENGINEERING from Shandong University of Science and Technology by Yu Bo Supervisor Professor Ning Jianguo Vice-supervisor Senior Engineer Wang Gen Sheng College of Mining and Safety Engineering June 2018 万方数据 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除所列参考文献和世所公本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除所列参考文献和世所公 认的文献外，全部是本人攻读学位期间在导师指导下的研究成果。除文中已经认的文献外，全部是本人攻读学位期间在导师指导下的研究成果。除文中已经 标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研 究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 硕士生签名硕士生签名 日日 期期 万方数据 学位论文使用授权声明学位论文使用授权声明 本人完全了解山东科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所本人完全了解山东科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所 撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理。撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理。 作为申请学位的条件之一，学校有权保留学位论文并向国家有关部门或其作为申请学位的条件之一，学校有权保留学位论文并向国家有关部门或其 指定机构送交论文的电子版和纸质指定机构送交论文的电子版和纸质版；有权将学位论文的全部或部分内容编入版；有权将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库发表，并可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版；允许学有关数据库发表，并可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版；允许学 校档案馆和图书馆保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫校档案馆和图书馆保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文；为教学和科研目的，学校档案馆和图书馆描等复制手段保存和汇编学位论文；为教学和科研目的，学校档案馆和图书馆 可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内 师生阅读、浏览。师生阅读、浏览。 （保密的学位论文在解密后适用本授权）（保密的学位论文在解密后适用本授权） 硕士生签名硕士生签名 导师签名导师签名 日日 期期 日日 期期 万方数据 学位论文审查认定书学位论文审查认定书 研究生研究生 在规定的学习年限内，按照培养方案及个人培养计划，在规定的学习年限内，按照培养方案及个人培养计划， 完成了课程学习，成绩合格，修满规定学分；在我的指导下完成本学位论文，完成了课程学习，成绩合格，修满规定学分；在我的指导下完成本学位论文， 论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关 规定，同意将本论文作为申请学位论文。规定，同意将本论文作为申请学位论文。 导师签名导师签名 日日 期期 万方数据 山东科技大学工程硕士学位论文 摘要 摘摘 要要 本论文主要针对黄陶勒盖煤炭有限责任公司巴彦高勒煤矿井下巷道的特点 和工艺施工过程，对煤矿巷道混凝土施工机械化工艺进行了研究与应用。 （1）分析了煤矿巷道混凝土施工机械化作业线各工序及施工特点，并对巴 彦高勒煤矿的巷道支护工艺技术分析，确定了支护方案的基本参数。 （2）剖析了巷道铺底工艺及技术，通过比较水泥混凝土路面与沥青路面施 工的优缺点对比，最终确定巴彦高勒煤矿巷道采用水泥混凝土路面的铺底工 序。 （3）综合考虑巴彦高勒煤矿实际情况，总结了混凝土施工机械化作业设备 的配套及选型原则。针对混凝土施工工艺进行每一环节应用机械的作业特性进 行分析，对整体作业线系统的应用技术进行研究， 确定各施工环节的初始设置。 （4）基于研究的煤矿混凝土搅拌站工作原理，进行了搅拌站总体方案的设 计研究。进行了搅拌站的测控系统总体设计，得到整机系统总体方案。对混凝 土搅拌站控制系统选型研究分析， 实现操作人员使用上位机向 PLC 发出控制命 令， PLC 可将监测数据反馈传输至上位机， 最终达到混凝土各种原料实现量化配 比和对搅拌站施工过程中的机械自动化控制。 （5） 针对煤矿巷道路面不平及混凝土运输过程中存在的一些问题进行研究 分析，分析了搅拌运输车组成结构及工作原理，详述了搅拌运输车的方案设计 原则，并设计了煤矿混凝土搅拌运输车整体布置方案。 （6）通过对煤矿巷道混凝土施工机械化工艺研究进行现场实验分析，验证 了整套作业线的合理性及高度适应性。针对最终的混凝土质量进行了试验，验 证搅拌运输车搅拌质量。针对井下混凝土湿喷技术施工现场及巷道铺底施工技 术现场进行了现场效果观测实验，最终效果显示在巷道内施工喷射的混凝土质 量及使用水泥混凝土铺底施工工艺可以完全满足关于路面使用性能的要求。 关键词关键词巷道；混凝土；施工机械化工艺；作业线；湿喷；巷道铺底； 搅拌运输车；混凝土搅拌站 万方数据 山东科技大学工程硕士学位论文 摘要 ABSTRACT This paper mainly focuses on the characteristics and construction process of the underground roadway in Bayan Gao Le coal mine, the coal mine affiliated to Huang Tao Le Gao company, and has carried on the research and application of the mechanization technology for the concrete construction in coal mine roadway. 1This paper analyses the various working procedures and characteristics of the mechanized operation line of the concrete construction in the coal mine，and analyses the supporting technology of the roadway in Bayan Gao Ling coal mine，and determines the basic parameters of the support scheme. 2 Analysis of the technology of roadway paving process. Through comparing the advantages and disadvantages of the concrete pavement and the asphalt pavement, the paper finally determines the pavement process of the concrete pavement in Bayan gerle coal mine. 3 Taking into account the actual situation of Ba Yan Gao Le coal mine, the matching and selection principles of mechanized operation equipment for concrete construction are summarized. According to the analysis of the operation characteristics of the application machinery in each link of the concrete construction process, the application technology of the whole operation line system is studied to determine the initial setting of the construction links. 4 Based on the study of the working principle of concrete mixing station in the coal, the design of the general scheme of the mixing station is studied. The overall design of the measurement and control system of the mixing station is carried out, and the overall scheme of the whole system is obtained. In the study of the selection of control system for concrete mixing station, the operator uses the upper computer to send out 万方数据 山东科技大学工程硕士学位论文 摘要 control commands to the PLC. PLC can transmit the monitoring data to the upper computer, and finally achieve the quantitative ratio of various concrete materials and the mechanical automation control during the construction process of the mixing station. 5 In view of the problems in the uneven road surface and transportation of the concrete in the coal mine lane, the structure and working principle of the mixer truck are analyzed, the design principle of the mixer truck is described in detail, and the overall layout scheme of the coal mine concrete mixer truck is designed. 6 The rationality and high adaptability of the whole operation line are verified through field experiment analysis of the mechanization process of the concrete construction in the coal mine roadway. The final concrete quality was tested to verify the mixing quality of the mixer truck. Experiments of observation of the field effect are carried out on the site of the underground concrete wet spraying technology construction site and the construction technology of the roadway pavement. The final results show that the quality of the concrete in the roadway construction and the construction technology of the cement concrete pavement can fully meet the requirements of the pavement usability. Keywords concrete;roadway; operation line; wat spry; mechanization technology of construction; the pavement process in the roadway; mixer truck; concrete mixing station 万方数据 山东科技大学工程硕士学位论文 目录 目目 录录 1 绪绪 论论 ..................................................................................................... 1 1.1 课题的提出 .......................................................................................................... 1 1.2 国内外有关研究现状 .......................................................................................... 2 1.3 主要研究内容与研究路线 .................................................................................. 4 1.4 研究课题适用性推广应用 .................................................................................. 6 2 混凝土施工机械化作业线总体方案设计混凝土施工机械化作业线总体方案设计 .......................................... 8 2.1 巴彦高勒煤矿基本概况 ...................................................................................... 8 2.2 煤矿巷道混凝土施工方案设计 ........................................................................ 10 2.3 煤矿类巷道混凝土机械化作业线施工特点 .................................................... 12 2.4 煤矿巷道混凝土施工工艺技术研究 ................................................................ 13 2.5 本章小结 ............................................................................................................ 19 3 混凝土施工机械化技术应用研究混凝土施工机械化技术应用研究 .................................................... 20 3.1 井下巷道施工设备选型配套技术研究 ............................................................ 20 3.2 井下巷道混凝土施工设备选型配套优化分析 ................................................ 21 3.3 井下巷道混凝土施工设备单机技术应用研究 ................................................ 22 3.4 井下巷道混凝土施工机械化作业线应用研究 ................................................ 27 3.5 本章小结 .......................................................................................................... 30 4 混凝土搅拌站总体方案设计研究混凝土搅拌站总体方案设计研究 .................................................... 31 4.1 混凝土搅拌站工作原理 .................................................................................... 31 4.2 混凝土搅拌站测控系统总体设计 .................................................................... 32 4.3 整机系统总体方案设计 .................................................................................... 33 4.4 混凝土搅拌站控制系统选型分析 .................................................................... 35 4.5 小结 ..................................................................................................................... 39 5 煤矿混凝土搅拌运输车总体方案设计研究煤矿混凝土搅拌运输车总体方案设计研究 .................................... 40 5.1 混凝土搅拌运输车组成结构及工作原理 ........................................................ 40 5.2 混凝土搅拌运输车方案设计原则 .................................................................... 41 5.3 混凝土搅拌车整体布置研究 ............................................................................ 42 万方数据 山东科技大学工程硕士学位论文 目录 5.4 小结 .................................................................................................................... 46 6 混凝土施工机械化作业线现场实验分析混凝土施工机械化作业线现场实验分析 ........................................ 47 6.1 运输至井下施工现场的混凝土质量检验 ........................................................ 47 6.2 作业线的现场检验 ............................................................................................ 49 6.3 对巷道的底板铺设混凝土的效果检验 ............................................................ 52 6.4 本章小结 ............................................................................................................ 55 7 主要结论主要结论 ............................................................................................. 56 7.1 结论 .................................................................................................................... 56 7.2 展望 .................................................................................................................... 57 参考文献参考文献 ................................................................................................. 58 致致 谢谢 ....................................................................................................... 60 万方数据 山东科技大学工程硕士学位论文 目录 Contents 1 Introduction ............................................................................................................. 1 1.1 The proposal of the subject ........................................................................................................ 1 1.2 Current research status at home and abroad .............................................................................. 2 1.3 Main research content and research route ................................................................................. 4 1.4 Application of research topics ................................................................................................... 6 2 General design of mechanized concrete construction line .................................. 8 2.1 General survey of Bayan Gao Ling coal mine ........................................................................... 8 2.2 Design of concrete construction scheme in coal mine roadway .............................................. 10 2.3 Characteristics of concrete mechanized working line in coal mine laneway .......................... 12 2.4 Research on concrete construction technology in coal mine roadway .................................... 13 2.5 Summary ................................................................................................................................. 19 3 Study on the application of mechanization technology in concrete construction ................................................................................................................................... 20 3.1 Research on selection and matching technology of construction equipments ......................... 20 3.2 Optimization analysis of selection and matching of equipments of concrete construction ..... 21 3.3 Application of single machine technology of concrete construction equipments .................... 22 3.4 Research on application of mechanized concrete construction Line in coal mine underground roadway ......................................................................................................................................... 27 3.5 Summary ................................................................................................................................. 30 4 Study on the overall scheme design of concrete mixing station ........................ 31 4.1 Working principle of concrete mixing station ......................................................................... 31 4.2 General design of measurement and control system for concrete mixing station ................... 32 4.3 Overall scheme design of the whole machine system ............................................................. 33 4.4 Selection of analysis of control system for concrete mixing station ....................................... 35 4.5 Summary ................................................................................................................................. 39 5 Study on overall design of concrete mixing truck in coal mine ........................ 40 5.1 Composition and working principle of concrete mixer truck .................................................. 40 5.2 Design principle of concrete mixer truck ................................................................................ 41 5.3 Study on the overall arrangement of concrete mixer ............................................................... 42 5.4 Summary ................................................................................................................................. 46 6 Analysis of field experiment of mechanized concrete construction line .......... 47 6.1 Inspection of quality of concrete on site .................................................................................. 47 6.2 Field inspection of operating line ............................................................................................ 49 6.3 Test on the effect of concrete on the floor of a roadway ....................................................