孤岛工作面等长调斜开采应用研究.pdf

112017 年第 8 期 孤岛工作面等长调斜开采应用研究 岳晓君 （阳煤集团有限责任公司五矿，山西 阳泉 045209） 摘 要 阳煤五矿 8410 孤岛工作面为了顺利通过采空区，减少工作面搬家和提高采出率，采用虚心等长调斜法进行工作 面开采设计，增加了工作面的连续推进长度，实现了孤岛工作面等长调斜开采稳产高产的目标。 关键词 孤岛 工作面 调斜 中图分类号 TD823.2 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2017.08.006 Equal length inclined mining of application research in island coal face Yue Xiao-jun Yangquan coal, Refco Group Ltd, NO.5 coal mine,Shanxi Yangquan 045209 AbstractTo smoothly pass through the gob,, reduce working face moving and increase the recovery rate, the imaginary Center equal length adjustment oblique was used in the yangquan NO.5 8410 island working face design, which increase the length of working face advancing, strengthen the end of advance support using reasonable technical measures,and achieve the longwall Island working face adjusting mining high yield target. Key words isolated island working face incline 收稿日期 2017-04-05 作者简介 岳晓君 （1988-） ， 男， 山西阳泉人。 硕士， 助理工程师， 从事矿业工程煤炭开采设计与施工 1 概况 1.1 工作面概况 8410 综放工作面井下位于 420 水平四采区， 工作面标高 380464m , 地面标高 895 1035m， 平均埋深 511595m，工作面可采走向长 1109m， 倾斜长 199m，开采面积 195646m2。工作面煤岩 类型为半亮型～光亮型，煤层厚度 6.08.70m，平 均厚度 7.04m。煤层倾角 46。煤层为较复杂结 构煤层，一般含夹矸 34 层，纯煤厚 5.84m，夹矸 1.2m。直接顶为 5.02m 厚的泥岩，老顶为厚度 9.12m 细砂岩，直接底为厚度 1.78m 砂质泥岩，老底为厚 度 4.79m 细砂岩。工作面两侧邻近 8409 工作面和 8411 工作面均为采空区，如图 1。 1.2 工作面配套设备及参数 工 作 面 安 设 ZF7000-17/32 型 支 架 130 台； ZFG8000-18/30 型支架 6 台，其中机头尾各 3 台； ZFT25000-20/38 支架 1 台，安设在进风端头。采 煤 机 MG-300/700-QWD； 前 部 溜 SGZ-800/800； 后 部 溜 SGZ-800/800； 转 载 机 SZZ-800/250； 皮 带 机 SJJ1200/2315两部；乳化泵站GRB-315/31.5共两台。 图 1 8410 工作面布置图 1.3 两巷支护方式 工作面进、回风巷均采用锚索、锚杆、钢带、 金属网联合支护，顶板采用全锚索支护。进、回风 超前支护在原有支护的基础上，使用 DZ 型外注式 单体液压支柱，配合使用单体帽柱进行加强支护。 进风端头安装一架 ZFT25000-20/38 型端头架。如果 顺槽压力较大，除正常支护外可根据实际情况增加 顺巷抬棚。抬棚大梁规格为 Φ20cm5.0m 一面平 优质大梁。支设顺巷抬棚时，相邻两趟顺巷抬棚不 得出现齐头梁。双趟抬棚交错 1/2 支设，相邻两梁 间距 0.3m，单趟抬棚、梁与梁对接支设，一梁四柱 , 跨溜抬棚一梁三柱。所支抬棚梁都必须用双股铁丝 122017 年第 8 期 与顶网或罗架木捆牢固，每梁不少于三道铁丝。 2 调斜方案的选择 2.1 确定调斜方案 （1）一般而言，实中心调斜能够在不损坏设 备的情况下，在较小的范围内即可实现调斜，而且 调斜工艺简单；但是由于旋转端至中心的移架步距 逐步变小，所以顶板反复受支架支撑易破碎，在中 心处顶板管理困难，需采取必要的煤壁加固措施， 这将增加工作面的开采成本。其方案适用于顶板完 整，受周围采动影响较小的工作面。 （2）因 8410 工作面为孤岛工作面，顶板压力 较大，决定采用虚中心调斜。见示意图 2 。 1 1040 105 1ACBBAC 图 2 虚中心调斜示意图 BB12B1O12O1B2CBsin∠C1CB2CB1sin∠B1C C12199msin6 41.6m 其中CBCB1AA1199m， 为工作面倾斜长度； 调斜角度为 ∠ AOC2 ∠ C1CB2B1CC112。 回风巷调斜转折点距离 AC 为 10m。 在工作面到达 A 点之前必须保证工作溜和后部 溜的机尾为最短状态，使得在调斜过程中减少支架 和两部溜向回风侧向移动，从而减少回风开帮量。 进风最大开帮量为 O1C1CC1-CO1 CB1/cos ∠ B1CC1-CB1cos ∠ B1CC1 200.1-197.92.2m 2.2 调斜半径的确定 将调斜中心选择在工作面外侧，可以使工作面 调斜开采期间机头尾均移架，避免了因支架反复支 撑顶板造成顶板破碎严重，降低了顶板支护难度， 减少了加固煤帮的额外成本投入。机头尾长短刀转 角比例为 ACBB1/AC1040/105/1 工作面的调斜半径为 ROA1OAAA1AC/sin ∠ AOCAA1247.1m 式中 AA1- 工作面倾斜长度 ， 取 199 m； AC- 调斜点距转折点的距离，取 10 m； ∠ AOC - 工作面调斜角度。 2.3 调斜工艺 在回风侧，当工作面推进至距转折点 C 处 10m 时，工作面进入调斜回采状态，调斜短长刀按 51 比例，即进风段推进 5 次，回风段推进 1 次，按每 次循环的调斜角度 不超过 的要求，每次循环调斜 角度为 αarctanbH/AA1arctan40.81990.92 式中 b- 机头尾次数推进差； H- 采煤机截深； AA1- 循环调斜半径。 采煤机从机尾割煤，割一次通刀，支架拉直到 位，采煤机反向从机头割煤至 20 架后，采煤机空 刀返回至机头，然后推移溜槽完成一次短刀；采煤 机从机头割煤至 50 架后，采煤机空刀返回至机头， 然后推移溜槽再完成一次短刀；以此类推，分别割 至 80 架和 110 架后推移溜槽完成另外两次短刀； 最后空刀返回至机头再反向割一次通刀，至此完成 一次调斜循环，即工作面机头推进 4m，机尾推进 0.8m。下一循环方式逐次同上进行，连续进行 13 次循环完成整个工作面调斜，此时工作面机头推进 共 50m，机尾推进 10m。 2.4 调斜安全技术措施 （1）8410 工作面调斜处，经过 8409 和 8411 工作面且均已采空，顶板压力较大，顶板破碎和下 沉严重，需要加强两端头支护和超前支护，减小巷 道底鼓量和两帮变形量。 （2） 工作面调斜过程中， 回风侧推进速度较慢， 进风侧推进较快，支架间易出现错差咬架甚至支架 倾斜的情况，因此要预备好调架油缸或适合的单体 柱，及时调整倾斜咬架的支架避免倒架影响工作面 推进速度。 （3）由于工作面机头推进次数多于机尾推进 次数，使得在调斜过程中支架和两部溜向回风侧向 移动，因此必须保证在工作面到达 A 点之前，工作 溜和后部溜的机尾为最短状态，从而减少回风开帮 量。 （4）因该面的回风巷比进风巷低 20 m，在转 角调斜过程中，加速支架及两溜向回风下帮滑动， 所以在调斜期间要勤观察、细研究，及时改变推溜 工序或采取强制措施，控制好支架和两溜的滑动和 （下转第 14 页） 142017 年第 8 期 倾倒。 （5）由于该工作面在调斜时会进入地质异常 区，同时工作面回采会受到 X1 陷落柱的影响，因 此在采取技术措施的同时，必须加强组织和合理调 整工序，调斜完成后应尽早使工作面进入正常生产， 避免受复杂地质条件影响。 3 结语 8410 工作面采取虚心等长调斜开采后，顺利通 过两侧采空区，减少工作面搬家，提高采出率，增 加了工作面的连续推进长度，实现了孤岛工作面等 长调斜开采的稳产、高产，取得了较好的经济效益， 为类似条件下的工作面开采设计提供了经验。 【参考书目】 ［1］ 陈炎光，徐永圻．中国采煤方法 [M]．徐州中 国矿业大学出版社，1991． ［2］ 屠世浩，郝明奎，谢耀社．孤岛煤柱综采工作 面旋转开采关键技术 [J]．中国矿业大学学报， 2004，33 5520-523． ［3］ 孙希奎．综放工作面大角度弧线旋转开采的设计 [J]．煤炭科学技术，2004，2 42830． ［4］ 赵新汶．综采调斜技术研究与应用 [J]．山东煤炭 科技，2006 245-46． （上接第 12 页） （3）12408 轨顺留巷段架后超过 100m 位置， 将巷道内单体液压支柱替换为木支柱加强巷帮支护 及挡矸，木支柱及工字钢间距分别为 0.8m，同时对 巷道正帮进行喷浆密闭处理；若在回采过程中回采 区域矿压不明显且顶板垮落完全时，可回撤巷道内 单体液压支柱支护。 图 2 12408 轨顺留巷段架后 030m 范围内巷道平面支护 示意图 3 爆破预裂切缝施工要求 （1）切顶孔经检验合格后进行爆破预裂切缝， 采用不耦合装药，正向爆破。现场爆破使用矿用安 全乳化炸药，外径 Ф32mm，长 200mm。 （2）首先在切顶孔内安装聚能管，聚能管安 装后从孔底依次装药，每节聚能管设置一个雷管并 采用连续正向装药方式，相邻聚能管之间采用连接 件相互连接。 （3）炮孔封泥封孔前，采用聚能爆破定向杆 调整聚能管切缝方向与切顶线一致，调整完毕方可 封泥。 （4）爆破时躲炮距离不小于 300m，躲炮时 间不少于 15min。施工地点设备保护爆破点往前 10m，爆破点往后 10m，总长度不小于 20m。 （5）爆破点附近的管路、电缆、开关、采用 半圆木或木板、皮带进行裹盖，以防崩坏。每次聚 能爆破切顶孔的个数为10个， 每天1个班爆破作业， 每班爆破不少于 2 次（根据现场试验情况另定）。 （6）每次爆破预裂切缝的切顶孔个数可根据 现场实际条件进行调整，当顶板较破碎或有其他异 常情况时，每次爆破预裂切缝的切顶孔个数≯ 10 个；当顶板完整、支护有效，且经多次爆破确认无 顶板冒落安全威胁时，可适当增加每次爆破预裂切 缝的切顶孔个数，但每次爆破预裂切缝的切顶孔个 数≯ 30 个。 4 结束语 西山煤电集团屯兰矿通过在 12408 轨道顺槽巷 采用切顶卸压沿空成巷施工技术，对工作面采空区 内区段煤柱采用单体支柱 工字钢梁 金属网的支 护方式对顶板及巷帮进行维护，成功解决了综采工 作面压力集中造成区段煤柱及巷道变形、顶板塌陷 等施工难题，有效保证了综采工作面安全顺利施工， 取得良好的经济、安全效益。 【参考书目】 ［1］ 王维维 . 切顶卸压沿空留巷技术研究及应用 [J]． 黑龙江科技大学学报，2014（1）45-48 ［2］ 万海鑫 . 轿子山矿切顶卸压沿空留巷技术 [J]．煤 矿安全，2014（12）34-35 ［3］ 毛怀勇 . 唐山沟煤矿切顶卸压沿空留巷无煤柱开 采技术 [J]．煤炭工程，2016（8）57-58 ［4］ 张治福 . 切顶卸压沿空留巷技术在工作面及沿空 巷道维护中的应用 [J]．山西煤炭管理干部学院， 2016，（11）36-38