提高柔性掩护支架采煤面单产的途径.pdf

江西煤炭科技 J I A NG XI C O A L S C I E NC E T E C HN OI O GY 2 0 0 6年第 2期 NO。 2 2 0 0 6 ∞e0㈣㈣㈣蚴 技术经验 提高柔性掩护支架采煤面单产的途径 胡明阳‘ ， 李圣德 ， 骆黄艳。 1 ．乐平矿务局仙槎煤业 公司 ， 江西 浮梁 3 3 3 4 0 2 ； 2 ．乐平矿务局涌 山煤 业公司 ， 江西 乐平 3 3 3 3 0 4 摘 要 通过对制 约急倾 斜柔性掩护支架采煤工作 面产量 因素 的分析 ， 从优 化巷 道布置 、 完善生产 系统 ， 规 范采煤 工艺 及加强瓦斯治理方面 阐述 了提 高采煤 工作面单产的途径 关键词 急倾斜； 掩护支架； 提高单产 中图分类号 3 3 3 8 2 3 文献标识码 C 文章编号 1 0 0 6 2 5 7 2 2 0 0 6 } 0 2 0 0 2 4 0 3 W a y s t o I mp r o v e Un i t Pr o d u c t i v i t y i n W o r k i n g Fa c e w i t h F l e x i b l e S h i e l d Su p p o r t HU Mi n g y a n g ，L I S h e n g d e 2， L UO Hu a n g y a n 1 ．Xi a n c h a C o a l I n d u s t r y C o mp a n y，L e p i n g Mi n i n g B u r e a u，F u l i a n g ， J i a n g x i 3 3 3 4 0 2，C h i n a ； 2 ． Y o n g s h a n C o a l I n d u s t ry C o mp a n y，L e p i n g Mi n i n g B u r e a u ，L e p i n g ，j i a n g x i 3 3 3 3 0 4，C h i n a Ab s t r a c t By a n a l y z i n g t h e f a c t o r s wh i c h l i mi t t h e p r o d u c t i v i t y i n wo r k i n g f a c e wit h s t e e p l y i n c l i n e d fl e x i b l e s h i e l d s u p p o r t ，t h e a u t h o r s e x p o u n d s o me a p p r o a c h e s t o i mp r o v e u n i t p r o d u c t i v i t y i n wo r k i n g f a c e i n d i f f e r e n t wa y s s u c h a s o p t i mi z i n g roa d wa y l a y o u t ，p e r f e c t i n g p r o d u c t i o n s y s t e m ，s t a n d a r d i z i n g mi n i n g t e c h n i q u e a n d e mp h a s i z i n g o n g a s p r e v e n t i o n． Ke y wo r d s S t e e p l yi n c l i n e d； S h i e l d S u p p o r t ； I mp r o v e Uni t P rod u c t i v i t y 乐平矿务局沿沟煤矿年设计生产能力 为 3 0万 t ， 急 倾斜 煤层倾角 5 5 。 一6 0 。 煤层群开采 ， 煤层顶板相对稳 定 ， 主采煤层厚 1 ． 84 m， 矿井相对瓦斯涌 出量为 2 8 ． 7 m 3 ／ t ， 属煤与瓦斯突出矿井 ， 由于矿井长期采用“ 斜切爆 破” 采煤法 ， 不利于安全生产。2 0 0 2年 9月 ， 我矿从 四川 南桐矿 务局引进 了“ 急倾 斜柔性掩护 支架采煤方 法” 。 经过两年多的艰难摸索 ， 先后 采完 7个工作 面， 采出煤 量 3 8 ． 5万 t ， 采用新的采煤方法工作 面已由引进时的 1 个发展到现在的 3个， 已经全部取代了传统的“ 斜切爆 破” 采煤法 。现工作面单产 也由初期 的 0 ． 60 ． 7万 t ／ 月， 稳步提高到 1 ～1 ． 3万 t ／ 月， 各项经济指标 已达到预 期 目标， 工人已经喜欢并熟练掌握 了该采煤方法。更为 可喜 的是， 采用“ 急倾斜柔性掩护支架采煤方法” 的工作 *收稿 13期 2 0 0 6一 O l 一1 7 - 2 4 面杜绝了死亡事故。可以说 ， 由“ 斜切爆破” 采煤发展到 “ 急倾斜柔性掩护支架采煤方法” 采煤是我矿采煤方法 改革的一次质的飞跃。 回顾我矿“ 急倾斜 柔性掩护支架采煤方法” 的发展 历程 ， 我们经历了“ 引进消化、 巩固推广、 发展提高” 三个 阶段 。在这个过程中， 我们就提高急倾斜柔性掩护支架 采煤工作面单 产进行 了专题攻关 ， 对如 何减化 生产工 序 ， 调整工作面参数、 优化巷道布置 、 优化劳动组织 、 解 决工作面上隅角瓦斯超限等方面摸 索出一条适应我矿 条件的路子 ， 现将我们的一些具体做法简要介绍如下 。 1 调整工作面参数 、 优化巷道布置 装 备一个急倾斜柔性掩护支架采煤工作面是一项 维普资讯 浩大的工程， 一般历时半个月。仅搬运 的金属掩护支架 和单体就达百 t ， 因此 ， 提高掩护支架采面单产的最关键 一 条就是如何保证采面推进的连续性和持续性 ， 避免采 煤过程中重新开 切及减 少工作面搬迁 次数就显得尤为 重要。从理论一 L 讲 急倾斜柔性掩护支架采煤工作面走 向长度应该是越长越好， 可达 l O 0 0 m以上。但考虑到掘 进过程中单头过长不利于通风瓦斯管理 ， 较为理想的走 向长度为 4 0 0～5 0 0 m 。因此 ， 我矿对 2 5新采区的设计进 行了重新修改 ， 将 2 5采 区双翼与相邻的 2 3采区西翼进 行合并 ， 变三翼为两翼开采。使回采工作面走向长度 由 3 5 0 m增加到 5 0 0 m， 减少了工作面搬迁次数 ， 减少了煤柱 损失 。 而针对原 已准备完毕 的采区， 其主要通风 系统 、 生 产系统已定 型 ， 加 大掩 护支架采面走 向长度是 不现 实 的。对此我们经过反复论证后 ， 采取 区段合并加大采煤 工作面区段高度的做法 ， 效果很好。如我矿 2 1 1 0 4采面 原设计为 2个阶段 ， 每阶段高 4 5 m。在实际装备掩护支 架工作面时 ， 我们将两个 阶段进行 了合并 ， 工作面最大 斜长达 1 9 5 m， 最大装架量 1 2 6 0架 ， 单面可采期由原来的 6 ． 5个月提高到 1 2个月 ， 其 中有 9个月产量超万 t 。减 少转运、 拆装架费用 8万元。 我矿正在安装的 2 3 3 0 1 与 2 3 3 0 3 面 也采 用 了同样 的做法 。 值得注意的是 ， 加大工作 面参数 ， 必须充分考虑以 下因素。①通风能力和瓦斯治理能力的限度。②地质 构造的影响。要认真细致地做好地质分析与预报工作， 如果在工作面走向范围内有超过 5 m落差的断层或煤层 缺失带， 工作面一般需重新开切。 2 选择 合理的开切 与收作方式 2 ． 1 开切 方式 的选择 如何合理选择急倾斜柔性掩护支架采煤工作面的 开切方式， 主要依据有以下四点。第一 ， 初期装架量少 ， 投产快 ， 初期采煤过程中拆 架少。第二 ， 最大可能地 减 少储量损失。第三 ， 便于支架的运行 、 拆架。第 四， 通风 系统下煤系统 畅通。下 面介绍我们采用过 的三种开切 方式 。 1 立上山开切 图 1 。机巷送到采区边界， 从采区 边界施工- - 一 对立上 山贯通采煤工作面 回风巷。这种开 切方式最大的优点是几乎没有储 量损失， 但工作面初期 因装架太少而达不到一定的单产能力 ， 同时支架下落与 拆架 十分 困难 ， 下煤 时立 上 山经 常被 打 垮 ， 造 成 通 风 与 下煤系统堵塞 ， 极不安全。这种开 切方式我们只在 引进 初期采用过 1次， 以后弃用。 2 大斜坡开切 图 2 。机巷掘到边界 ， 然后向回采 方向掘 2 5 。 ～3 0 。 斜坡贯通工作面 回风巷。这种开切方 式克服了立上山开切在通风 、 下煤、 落架方面的问题 ， 但 主要缺点是初次装架量大 ， 推迟了工作面投产期。由于 架顶留有一块大三角煤， 在采煤推进过程中只有 4～5 m 范围会 垮 下 ， 其 余 形 成 储 量 损 失。例 如 一 个 斜 长 l O O m、 煤厚 2 m的工 作面采用大斜坡开切 ， 损失煤量达 5 0 0 0吨。我矿在 2 2 8 2 8和 2 2 6 2 6工作面均采用过。 3 折返式斜坡开切 图 3 。在认真分析 以上两种 开切方式的基础上 ， 我们从 2 0 0 4年开始 ， 采用折返式斜 坡开切。即将机巷掘至离工作面走向边界一定距离后， 改掘 2 5 3 0 。 斜坡到边界 这 时斜坡迎头应处在采煤工 作面阶段 中部 ， 起坡时计算好 ， 然后折 回贯通工作面回 风巷。这种开切方式集 中了以上两种开切方式的优点 ， 而其储量损失仅 有大斜坡开切的一半 。且在初采一段 时期内支架沿下段反斜坡下放， 随工作面 自然加长。减 少了一半的拆架量 ， 现这种开切方式 已占主导地位。 r H r _ ， ， _ ， 产一 ．． 目 ／ ／ H一．， 一 ⋯ 一 ， _一， 非 圈 1 图 2 图 3 2 ． 2 收作方式的选择 急倾斜柔性掩护支架采煤工作面收作方式的选择 主要考虑 以下 因素。第一 ， 减少三角煤的损失。第二， 便于安全拆架与放架。第三， 有利于收作期间下煤系统 与通风系统的完善 。对 收作方式 的选择我们先后 采用 过 三种形 式 。 1 双小眼收作 图 4 。在工作面收作边界掘 一对 立上山， 利用上山拆架与通风。这种收作方式 的优点是 不留三角煤。缺点是 在立上山进行拆架与运架十分困 难 ， 且小眼上部架头串矸严重威胁作业人 员安全。受采 动影响 ， 小眼很难维护。我矿掩 护支架采面 2 2 8 2 6就因 采用双小眼收作， 造成工作面收作时丢架严重。这种收 作方式我矿仅采用过一次。 2 平行斜坡收作 图 5 。在收作边界掘 一条与工 作面平行的斜坡通 回风巷， 在采 面推进到该斜坡 1 O一 1 5 m时工作面停采 ， 从收作斜坡每隔 3 0 m向工作面掘一 条联巷． 再从尾架开始由下而上拆架、 运架。这种方式 的优点是拆架操作简单 、 安全。缺点是收作丢煤多。以 上面大斜坡开切例举 的采面参数 为计算依据 ， 平行斜坡 2 5 维普资讯 收作遗 留的三角煤达 7 5 0 0 t 。 3 利用底板错层斜坡结合斜坡装架技术进行收作 图 6 。 蕊 图 4 图 5 图 6 在工作面收作边界 的煤层 底板 8 l O m岩层 中 也 可在本煤层底板 的煤层 中 施工 一条收作斜坡 ， 在底板 收作斜坡 中每 隔 3 0 m施工一条穿层平巷或斜坡 到本煤 层 ， 再沿本煤层分段施工 回风斜坡到工作面回风巷。当 采面架头推至工作 面回风平巷边界时 ， 开始沿 回风斜坡 装架。这样一直往下推 ， 直 至掩护支架架头落到接近运 输机巷。这种收作方式不但不留三角煤 ， 而且省去了工 作面停下来拆架、 运架， 安全易操作 ， 是在传统收作工艺 上的一大创新 。斜坡装架必须把握好 以下几点要求 ① 分段斜坡控制在 3 0 m以内， 以免下行 回风过长 。②斜坡 坡度要求不超过2 5 。 ， 工作面上段落煤坡度小于2 5 。 。③ 分段斜坡断面要达到 2． O m宽、 1 ． 8 m高。④斜坡余架长 度控制在 3～ 5 m， 架头采取防串矸措施 。 3 完善 生产 系统减 少环 节影响 1 增加下 煤斜坡 ， 实行 多点平行 采煤。正常情 况 下 ， 急倾斜柔性掩护支架工作面产量取决于落煤能力 ， 增加落煤点是提高单产 的关键 因素 ， 但是掩护支架工作 面下段落煤 时上 段就无 法下煤 ， 必须将煤堵 在工作 面 内。上段落煤时下段作业人员安全没有保证 ， 同时掩护 支架处理尾架与拆架是件相对复杂与费时的工作 ， 与工 作面下煤也必须考虑平行作业。为解决这一问题 ， 我们 每隔 3 0 m左右从运输机巷 向采面掘一条下煤斜坡 ， 坡度 3 0 。 ， 使工作面可以分段下煤 ， 最大限度实行 落煤平行作 业， 有利于产量提高。 2 建立完善的转 运架 系统。急倾斜 柔性掩护支架 采煤方法的一道主要工序是 装 、 拆、 运架 ， 工作量较大， 单架掩护支架 1 1 矿工钢 重达 8 2 k g ， 靠人工转运架是 件非常困难的工作 ， 不但工效低 ， 也严重挫伤职工积极 性 ， 背离人性化管理要求。为解决转运架 问题 ， 我们在 采区中部煤层底 板布置 一条绞车运料 上 山， 贯通 回风 巷， 为采区两翼各煤层转运架服务 。采 区机巷则采用单 轨吊运输支架 ， 可以提高 3倍工效， 提高了转运架速度。 3 完善机巷 的脱水系统 。根据采空 区渗水量 的大 小 ， 在机巷的尾部施工贮水坑 ， 坑底低于刮板机的底槽 ， 26 将工作面水引入坑内， 然后利用泥浆泵直接排人采 区放 水巷。如有其它 涌水源也采用 同样 方式截水。每部刮 板机都安装挡煤板 ， 并挖两个回煤坑由刮板机 司机负责 清挖 ， 有效地减少刮板机故障， 提高运煤能力 ， 并且改善 了工作面生产环境。 4 规 范回采 工艺 ， 实行 正规循环 传统 的“ 斜切爆破 ” 采煤 ， 产 量波动大 ， 本班欠产下 班补。急倾斜柔性掩护支架采煤要求推行正规循环 ， 实 现稳产。因此对采煤各道工序 的规范操作就显得十分 重要 。 1 确定合理 的系统 急倾斜柔性 掩护 支架采煤采 深一般不超过 1 m， 伪斜坡度不大于 3 0 。 ， 落煤先采地沟 ， 安溜槽 ， 再采底板煤 ， 采 质板煤 、 放架。底板煤采完 。 顶 板煤必须留 1 m高 的煤墙 ， 用于支撑支架顶板腿 ， 保持有 效工作空间。支架应沿煤层顶板下放 ， 支架顶板腿与顶 板近似垂直， 溜煤槽的铺设应靠底板 ， 保持平直。 2 放架规定 。掩护支架放架步距保持 0 ． 8 l m， 一 次放架伪斜长度不能超过 5 m， 或随采 随放架， 采深必须 保持一致。放架时其它人员不得通过或站在地沟 内， 以 免顶板煤矸伤人 。支架放下后 ， 采用单体辅助支撑 ， 使 支架顶尽可能紧贴顶板。 3 防止褶 架或倾 倒。褶架及严重倒架是急倾斜柔 性掩护支架采煤过程中常出现的问题 ， 一旦 出现严重 的 褶架 ， 支架因相互挤压失 去柔性而无法下落 ， 而 出现严 重倒 架则会降低采面作业空间 ， 且支架受力降低 ， 主要 矿压作用在钢丝绳上 ， 易造成蹦绳或” 抽签” 。因此必须 加 以防范。具体采取以下预防措施 。 1 工作面全长采深一致， 且不得超深， 每个落煤点 从开 口子后就必须采到风巷 ， 严禁 遇到困难时 中途退下 重新开 口。两个落煤点之间必须保持 2 0 m以上间距 ， 严 禁两个采煤点推进到同一点形成大台阶。 2 严格控制放顶煤 ， 支架必须保持有 5 m以上的垫 层煤。工作面班考核必须结合推进度指标 ， 不得以单一 的产量指标计 资， 以免各班过度放顶煤而破坏垫层导致 串矸 、 褶架。工作面初采期 间不得放顶煤。只有在推进 到一定距离后 一般 1 5 m以上 可根据情况适当放顶煤。 放顶煤时只可从支架靠底板拉开一小 口放煤 ， 严禁从顶 板开 口放顶煤 。 3 工作面风巷以下 2 0 m坡度应保持在 2 5 。 以下， 地 下转 第 3 1页 维普资讯 3 断桩。混凝土凝 固后不连续 ， 中间被冲洗液等疏 松体及泥土填充形成间断桩 。造成原 因 由于导管底端 距孔底过远 ， 混凝土被冲洗液稀释 ， 使水灰比增大， 造成 混凝土不凝固， 形成混凝土桩体与基岩之问被不凝固的 混凝土填充 ； 受地下水活 动的影响或导管密封不 良， 冲 洗液浸入混凝土水灰比增大 ， 形成桩身中段出现混凝土 不凝体； 由于在浇注混凝土时， 导管提升和起拔过多， 露 出混凝土面， 或因停电、 待料等原 因造成夹渣 ， 出现桩身 中岩渣沉积成层 ， 将7 昆凝土桩上下分开 的现象 ； 浇注混 凝土时 ， 没有从 导管 内灌入 ， 而采用从孔 口直接倒入 的 办法灌注混凝土 ， 产生混凝土离析造成凝 固后不密实坚 硬， 个别孔段 出现疏松、 空洞 的现象。防治措施 成孔 后， 必须认真清孔 ， 一般是采用冲洗液清孑 L ， 冲孔时间应 根据孔内沉渣情况而定 ， 冲孔后要 及时灌注混凝土 ， 避 免孔底沉渣超过规范规定 。灌注混凝土前认真进行孔 径测量， 准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇 注过程中， 应随时控制t 昆凝土面 的标高和导管 的埋深， 提升导管要准确可靠 ， 并严格遵守操作规程。严格确定 混凝土的配合 比， 混凝 土应有 良好 的和易性和 流动性， 坍落度损失应 满足灌 注要求。在 地下水 活动较 大的地 段 ， 事先要用套管或水 泥进行处理 ， 止水 成功后 方可灌 注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入， 要求灌注过程 连续 、 快速 ， 准备灌注的混凝土要足量 ， 在灌注混凝土过 程中应避免停电 、 停水。帮扎水泥 隔水塞 的铁丝 ， 应根 据首次混凝土灌入量的多少而定 ， 严防断裂。确保导管 的密封性 ， 导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上 升高度而定 ， 切勿起拔过多。 作者简介 黄加强 1 9 5 7一 ， 男， 江西萍乡人， 工程师， 现在江西省 ， 煤 田地质局工作。 编辑 郭正义 叶忠群 上接第 2 6页 沟必须落下去。风巷以下 2 0 m范围内严禁放顶煤。 4 规范装架 ， 回风巷超前架不应少于 8 m， 装架时要 挤紧， 钢丝绳搭接长度保持 5 m， 夹板螺帽要求拧紧。工 作面用于辅助支撑的单体液压支柱必须与支架保持 5 一 l O 。 迎 山角 。 5 工作面遇到地质构造或 顶板 方向有木料、 串矸 卡架造成支架不能下落时 ， 必须采 取措施消除障碍， 否 则不 得重开 口子 。 5 采空 区瓦斯 治理 随着工作面参数加大和单产的提高 ， 工作面瓦斯涌 出量必然增加， 上隅角及 回风巷瓦斯浓度经常出现超限 状态。我矿 2 1 1 0 4采面初期就因上隅角及回风巷瓦斯超 限而被迫停产 1周时间。因而 要提高单产就必然要 有 效地治理工作面上 隅角及 回风巷 瓦斯超限问题 。起初 我们尝试过多种手段， 如加大采面 风量 、 安装局扇对 上 隅角供风、 在上隅角埋管抽放等等， 但效果均不理想 ， 后 来我们在认真学 习山西晋城在采 动裂 隙带布置高冒抽 放巷技术经验介绍 的基础 上， 结合我矿实 际， 经反复试 验 ， 最后确定 了利用高 冒孔抽放瓦斯技术 ， 即在采动顶 板裂隙带布置抽放钻孔， 彻底解决了急倾斜柔性掩护支 架上隅角及 回风巷瓦斯超限难题。具体做法如图 7 。 - ；2一 删 图 7 在工作面回风巷每 4 05 0 m向顶板掘一深度 4 5 m的 抽放钻场 ， 利用液压钻机沿煤层顶板 向采煤工作面方 向 施工 3 4个抽放钻孔 ， 钻孔终孔必须落在采煤工作面上 隅角范围的裂隙带， 然后 进行封 孔抽放 ， 较好 地解决 了 上隅角的瓦斯超限。 作者简介 胡明阳 1 9 6 2一 ， 男， 大专文化， 工程师， 现任仙槎煤业 有限公 司副总经理 。 编辑 叶忠群傅兴 维 31 维普资讯