祁东煤矿大采高综采面护帮网的设计及应用.pdf

2 0 1 2 年 第2 期 东 撼j} ； 舛技 5 3 祁东煤矿大采高综采面护帮 网的设计及应用 王军峰 ， 孟祥光 恒源煤电股份有限公司 祁东煤矿， 安徽 宿州2 3 4 0 0 0 摘要针对祁东煤矿大采高综采面煤壁在设备维修 、 施工防突钻孔时容易产生片帮、 威胁人员安全的问题， 专门设计了一种简易护帮网。该 设计在 7 1 3 1工作面得到 了成功应用， 达 到了有效护帮 的 目标 ， 改善 了工人作业环境 ， 具有推广应用的前景 。 关键词 大采高 综采 片帮 护帮网 中图分类号 T D 8 2 3 ． 2 5 3 文献标识码B 在我国， 大采高综采已经在西山、 邢 台、 徐州等许 多矿区广泛使用 。随着采高的增加， 煤壁片帮更 加容易发生 J 。煤壁片帮很容易引起端面冒顶， 导致 顶板条件恶化， 支架受力不均， 引起支架部件损坏， 进 一 步引发顶板事故 ； 严重的煤壁片帮不仅影响大采高 综采面的正常生产， 损坏工作面装备， 而且还威胁人身 安全． 因此 ， 防治煤壁片帮是大采高综采面必须解决的 问题之一。本文主要就皖北祁东煤矿防治煤壁片帮过 程中护帮网的设计及应用情况进行了介绍， 可以为大 采高工作面做好煤壁片帮的防护工作提供参考。 1 工作 面基 本条 件 7 1 3 1 工作面走向长度 1 6 8 6 ． 6 m， 倾 斜长度 1 6 1～ 1 6 5 ． 9 m， 煤层开采厚度 1 ． 9～ 4 ． 0 m， 平均 3 ． 0 m， 倾角 1 1 。 ～1 6 。 ， 平均 1 3 。 ， 煤层结构复杂 ， 煤层局部含 1～ 2 层夹矸 ， 一般厚约 0～0 ． 5 m。采用走 向长壁综合机械 化采煤 方 法 ， 顶 板 管 理 为垮 落 法 ， 液 压 支 架 型 号 Z Y 1 0 0 0 0 ／ 2 3 ． 5 ／ 4 2 ， 可实现最大采高4 ． 0 m， 为祁东煤矿 目前采高最大的工作面。 其靠紧煤壁， 煤壁片帮程度则会减小； 相反 ， 护帮板没 有使用或使用不当， 其片帮程度将会增大， 如果全工作 面的支架护帮板都能发挥其护帮作用 ， 工作面煤壁片 帮程度则会相应减小 。 4 全方位连续动态监测工作面矿压。采用智能 矿压监测仪， 对工作面矿压进行了全方位连续动态监 测， 结合理论计算 ， 预测预报工作面顶板来压时间， 采 取有效措施减少片帮程度， 如加强支架支撑力、 确保支 架稳定性及加强管理等。 5 加固煤壁。当工作面遇到断层等异常带或煤 体很破碎时， 可采用注浆加固的方法加固煤壁以增加 煤体强度。 6 及时带压移架并提高初撑力。及时带压移架 并提高初撑力 ， 可以及时支护顶板使顶梁与顶板接触 良好 ， 可以减小煤壁前方支承压力， 从而可以避免煤壁 片帮的发生或减轻煤壁片帮程度。异常情况下控制煤 壁片帮措施。当工作面已发生片帮或冒顶， 或遇到异 常带时， 采取适当降低采高、 减少采煤机截深或加固煤 壁的方法， 并提高采煤机牵引速度 ， 减少片帮程度。 2传 统大 采高 防片 帮技 术措 施 3 护帮 网的设 计 1 采用大 阻力 支架 。提 高支架 主动支撑 顶板 的 能力 ， 以减轻顶板对煤壁的垂直作用， 这是保持煤壁完 整、 抑制片帮的最积极、 最有效的措施之一； 支架具有 较大的面向煤壁的水平力 ， 它可使伸缩梁及伸缩梁上 带的护帮板平时紧抵煤壁 ， 抑制煤壁发生裂隙和片落； 具有带压移架 的功能。 2 加快 工作面推进速度。加快工作面推进速 度 ， 可 以减少超前 支承压 力的影 响范围 、 减少支 承压力 对煤体的作用时间及降低煤壁损伤程度， 从而可以减 小煤壁片帮程度。 3 充分发挥支架护帮装 置作用。在机组割煤 前 ， 提前于采煤机 1 2架才将护帮板收起， 使工作面 煤壁始终在护帮板支撑下。研究表明， 大采高工作面 煤壁片帮程度与是否采用支架护帮板有关 ， 据统计， 没 有护帮板支护下的片帮概率约为有支护的 3 倍。采用 护帮板可以增加煤壁的侧 向约束力， 使用护帮板并使 }收稿 日期 2 0 1 1 0 63 0 作者简介 王军峰 1 9 8 0一 ， 男 ， 2 0 0 6年毕业 于安徽理工 大学采矿 _ [ 程专业 ， 现任恒源煤电集团祁东煤矿调度所主管技术员。 祁东煤矿由于所采煤层为具有突出危险的煤层， 虽然采前进行过瓦斯抽放工作 ， 但是为了提高安全系 数， 决定在工作面推进过程中向煤壁施工防突钻孔， 孔 深为 6 m。但由于 7 1 3 1 工作面采高大、 煤壁较为松软 ， 在人员进入煤帮打钻时， 存在一定的安全隐患。为确 保工作面打钻 的安 全进 行 ， 需要 采取措施 对未 进行 防 护 的煤壁进行护帮 。 护帮设施的设计要结合工作面现场情况 ， 当采高 为 3 ． 5～ 4 ． 0 m时， 由于支架本身的护帮板高度仅有 1 ． 2 m 左右， 因此煤壁 尚有 2 ． 3～ 2 ． 8 m的裸露高度， 对 人员安 全 造 成 威 胁。因 此设 计 护 帮 网 的高 度 为 2 5 0 0 m m， 长度为3 0 0 0 m m， 可以将一个支架宽度的范围 完全有效的防护住。护帮网上下各用一根直径 2 0 ra m 的焊管 ， 焊管每 2 0 0 m m钻一个眼， 中间用直径 3 ． 3 m m 钢丝绳编织成 2 0 0 2 0 0 m m网眼。护帮网上端使用 4 个 s 型钩子把护帮网上边挂在护帮板上， 下端用 2根 半圆木抵在运输机上 ， 通过运输机推移板的前后移动 把护帮网的下边 固定住 ， 护帮网的下端 2个角用两个 拉丝拉紧在运输机上， 从而实现护帮网能贴紧煤壁。 护帮网的设计及尺寸见图 1 。 下转第5 5页 2 0 1 2 年 第2 期 鸯 撼爰 斜枝 5 5 全自动过滤器 图2 矿井水在线过滤直接提取热能原理图 3 ． 4水源热泵机组选配 根据冷热负荷 ， 选择涡旋型水源热泵机组 H E 6 0 0 型2台， 1台用于冬季采暖、 夏季空调 ， 1台用于为矿区 及家属区提供卫生热水。实际运行时首先保证矿区浴 室的热水加热， 在夜间或富余时间用来加热家属区生 活热水 。 4创新 点 利用矿井排水 源热 泵机组 提取矿井排水 中蕴含的 低温热能 ， 为矿工业广场地面建筑冬季供暖 夏季制 冷 及提供洗浴热水 ， 每年可减少煤炭消耗 1 3 5 1 ． 6 8 t ， 减少 C O 排放 3 5 1 4 ． 7 t ， 减少 s O 排放 2 7 t 。项 目在 以 下几个方 面有所创新 1 开发了矿井水源热泵提取废热系统。既能为冬 季供暖及洗浴热水提供热源， 又能为夏季空调提供冷源。 2 采用了新型高效、 低噪音 、 免维护的矿井排水 水源热泵机组 ， 适合矿井排水 l 0～ 2 5 ℃的温度变化范 围， 机组输出水温4 0～ 5 0 C， 满足了建筑物供暖及制取 生 活热水 的需要 。 3 采用 D a n f o s s 百福马涡旋式压缩机 ， 结构新颖、 精密， 具有体积小 、 效率高、 噪音低、 重量轻、 振动小、 能 耗小、 寿命长、 免维护的优点。 4 模块化设计 ， 压缩机并联使用， 备用系统高 ， 容量控制容易。 5 选用卧式壳管式冷凝器， 结构紧凑， 传热系数 大， 冷却水耗用量较少， 操作管理方便。 6 选用干式壳管式蒸发器， 制冷剂在铜管内汽 化， 管外被水包围， 冷量损失较小， 管外空间的充水量 较大， 热稳定性好。 7 机组系统的运转采用电脑控制， 控制器采用 H O L L I A S 热泵系统专用电脑控制器， 完成多台压缩机 的能量调节和启动、 制动控制。有压缩机过载、 过热保 护， 电路、 电压的各项保护， 传感器保护， 制冷系统压力 保护， 水路流量、 温度、 防冻保护等。 8 采用了矿井水源热泵综合控制系统， 可实现 根据环境温度的变化、 自动控制热泵系统的制热、 制冷 量 ， 达到系统运行节能 。 上接 第 5 3页 a 正视图 荔 殇 、 l I、 幽 _ r ] 『 1 _ 一 b 侧视图 备注护帮网上下各 用 一根直径2 0 u 的焊 管 ，焊管每2 0 0 m钻 一 个 眼，中间用直径 3 ． 3 衄钢丝绳编织成 2 0 0 x 2 0 0 ma 网眼． 图1 护帮网的设计 4 现 场应 用 及效 果 人员进入煤壁作业前 ， 必须严格执行敲帮问顶制 度。当顶板破碎， 支架接顶严实且护帮板紧贴煤壁有 效护住煤帮时， 在支架前梁之间， 用撞楔配合塘柴、 大 笆把顶板过严实。同时， 确保顶板无裸露碎矸， 煤壁无 裂隙， 护帮板紧贴煤帮且有效地护住煤帮时， 人员方可 进入工作地点。人员进入煤帮后 ， 按照设计要求把护 帮 网支护好后 ， 再施工防突钻孔 。 通过使用该护帮网， 实现了对煤壁片帮的有效防 护， 保证了工人作业安全， 间接提高了工人作业效率， 同时为其他大采高工作面条件下进行煤壁前安全作业 提供了参考依据。该项设计具有用料简单、 易操作、 适 用性强等优点 ， 具有推广应用的价值。 5 结 语 设计了一种针对煤壁前作业防护片帮的装置， 采 用钢丝网、 半圆木、 S型钩等现场常用材料， 实现了有 效护帮， 保证了人员在煤壁前作业的安全。该设计所 用材料简单 、 井下携带和操作方便、 适用性强， 具有 向 其他大采高工作面推广的前景。 参 考文献 [ 1 ] 涂兴子， 康全玉， 翟新献． 厚煤层分层综采技术[ M] ． 北京 煤炭 工业 出版社 ， 2 0 0 2 [ 2 ] 弓培林． 大采高采场围岩控制理论及应用研究[ M] ． 北京 煤炭 工业 出版社 ， 2 0 0 6 4～ 6 [ 3 ] 尹希文， 闫少宏， 安宇． 大采高综采面煤壁片帮特征分析与应用 [ J ] ． 采矿与安全工程学报， 2 0 0 8 ， 2 5 2 2 2 2 2 2 5 [ 4 ] 宁宇． 大采高综采煤壁片帮冒顶机理与控制技术[ J ] ． 煤炭学报， 2 0 0 9， 3 4 1 5 0～ 5 2 [ 5 ] 范士斌． 近距离破碎顶板综采面片帮 冒顶治理技术[ J ] ． 山东煤 炭科技， 2 0 0 6 1 2～ 4