大倾角大采高综采工作面高产高效实践.pdf

第18卷 第3期 2010年6月 安徽建筑工业学院学报自然科学版 Journal of Anhui Institute of Architecture 防倒防滑;顶板管理;高产高效 中图分类号TD32712 文献标识码A 文章编号1006245402010032034204 High output and high efficiency of fully mechanized face with large inclination angle and large mining height J IA Wei2zhi , XU Wei Panbei Coal Mine , Huainan Mining Industry Group Co. ,Ltd. Huainan Anhui 232001 Abstract 11212 working face of Panbei Coal Mine has a coal seam condition of large inclination an2 gle , multi2faults , gassy and complicated geological conditions. This paper analyzed and resolved the problems during the process of applying fully mechanized technique , and realized high output and high efficiency of fully mechanized working face of large inclination angle. Key words large inclination angle and large mining height ; collapse and slide prevent ; roof control ; high output and high efficiency 煤层按倾角可分为近水平、 缓倾斜、 倾斜和急 倾斜类。大倾角煤层则是以煤层倾角超过冒落矸 石以及煤的自然安息角所出现的滑动、 失稳等现 象为主要特征而命名的,一般来说,倾角在30～ 55 之间的煤层均可称之为大倾角煤层。 世界主要产煤国家均有一定的大倾角煤层储 量。我国大倾角煤层储量约占煤炭总储量的 14105 ,由于国内大倾角煤层早期开采技术发展 较为缓慢,主要以炮采为主,产量较低。近年来, 随着我国煤炭开采综合机械化程度的提高,尤其 是大倾角工作面设备的研制成功,极大地促进了 大倾角煤层综采技术的发展。一些兄弟单位的大 倾角综采工作面取得了良好地效果。 1 概 况 潘北矿1121 3工作面位于东一采区13 - 1 煤层第二块段,工作面南面有11113工作面,与 11113工作面下顺槽留设10m煤柱 ,与11211 工作面相邻,高差均在80～100m左右。其中 11113已回采完毕,1121 1正在回采。开采煤 层为13 - 1煤层,煤层厚度为210～610m ,平均煤 厚410m ,可采储量9213万t。工作面走向长度 1330m ,倾向长121～149m ,倾角28～42,平均倾 角33,直接顶为泥岩,伪顶为014m的炭质泥岩, 极易垮落,老顶为均厚516 m的细砂岩,直接底 为泥岩,老底为中细砂岩。 工作面在回采过程中实际揭露9条断层,其 中落差在215m以上的断层6条,另外工作面中 部发展宽缓的褶曲。 11213工作面选用的 “三机” 配套设备是 MG500/ 1130 - WD型号的采煤机系西安煤机厂 生产,液压支架为郑州煤机厂生产的ZZ6400/ 22/ 45型支撑掩护式支架,工作面刮板输送机和转载 机型号分别为SGZ800/ 1050、SZZ800/ 315均为 淮南长壁生产。工作面设备布置见图1。 图1 工作面设备布置 2 大倾角大采高综采工作面回采过 程中存在的几个问题 211 工作面片帮严重,易发生架前冒顶事故 大倾角大采高工作面在回采过程中遇有构造 或来压时,工作面煤壁受向下倾斜分力较大,易造 成片帮漏顶,如不采取及时有效地措施,会造成架 前冒顶,不仅支护困难,影响生产,严重时会影响 工作面正常推进速度,压力加剧,造成恶性循环。 212 “三滑一倒” 问题 “三滑一倒” 即工作面输送机下滑、 采煤机下 滑、 支架下滑及倾倒。 21211 工作面输送机下滑 工作面倾角较大,输送机在回采过程中下滑 严重,轻者影响输送机与转载机的搭接高度,出煤 不畅,重则影响出煤、 行人、 通风。给生产造成 不便。 212. 2 采煤机下滑 生产过程中,采煤机常因自重,下滑力较大, 难以控制。 21213 支架下滑及倾倒 工作面输送机下滑会带动支架下滑;顶梁受 邻架约束,也可出现倒架现象;工作面来压时,由 于顶、 底板的运动,也易造成支架失稳、 倾倒;另 外,由于支架工操作不当也会造成支架倾倒、 下 滑,支架倒滑后,不能有效支护顶板,严重时会影 响工作面生产。 213 工作面飞矸、 滚矸伤人 大倾角综采工作面不仅人员站立、 行走困难, 对设备的操作及煤壁观察等各方面都有影响,而 且由于该工作面倾角大、 采高大,在回采过程中极 易发生煤壁片帮、 漏顶。大块煤矸滚落,甚至飞 出挡板,严重威胁到工作面作业人员安全。 3 解决方案 311 技术措施 31111 从采煤工艺着手 1工艺流程为 打三角煤 →割煤 →移架 →推移刮板输送 机 → 斜切进刀 2采用端头斜切进刀,煤机往返一次进两 刀,煤机割煤时,前滚筒割顶煤,后滚筒割底煤,追 机移架。 3端头管理 ①在机头、 机尾3架加设防倒防滑千斤顶, 互相联锁,进行防倒。 ②工作面下端头采用一对7m长矿用11 工字钢大棚挑一梁六柱跨机头大棚,大棚相互交 错、 迈步式前移。工作面下端头支架沿煤壁推进, 第1 下侧与下顺槽上帮的距离大于015m时,必 须挑棚支护,并用笆片将顶板过严过实。 31112 工作面顶板控制 ①采用及时支护方式,煤机前滚筒割煤后立 即打出伸缩梁护住顶板,后滚筒割煤后用护帮板 护住煤帮,防止片帮。 ②严格控制采高,根据设备技术参数,煤层 地质情况,采高为310～410m ,初次放顶期间控制 在312m以内。 ③如果出现冒高大于013m ,沿倾斜方向大 53 第3期 贾维志,等大倾角大采高综采工作面高产高效实践 于310m ,沿推进方向大于110m的冒顶时,及时 上料接顶、 打贴帮柱或架棚支护。 ④工作面采取联单层金属网加强支护,提高 支护效果。顶板破碎单网支护难以管理顶板时, 采取联双层金属网以及上木料或工字钢以加强顶 板支护强度。 31113 解决 “三滑一倒” 的问题 1移架 ①移架时要带压擦顶,少降快拉。 ②移架速度要快,一次性到位,并随时用侧 护板或单体液压支柱调整支架,不得歪斜。 ③顶板破碎时,移架降柱不得大于100mm , 严禁相邻架同时降架,煤机割煤后,及时拉超前架 支护,防止发生冒顶事故。 ④相邻支架间的错茬不得超过顶梁侧护板 的2/ 3 ,支架不挤不咬,架间空隙不超过200mm。 ⑤保证支架平直并排列成一条直线,其偏差 不得超过 50㎜,中心距偏差不超过 100㎜。 严禁出现台阶。 ⑥支架要垂直顶底板,歪斜不超过 5,与 顶板接触严密,迎山有劲,支架初撑力不得低于额 定值的80 。 ⑦移架到位后,要保证支架、 输送机平直且 支架与输送机保持垂直,偏差不得超过 5 。顶 梁与顶板成面接触。 ⑧严格控制下端头3架防倒支架位置,移架 时先移第2架,再移1 ,3架。防倒装置1 架 3 架 5 架,安装在支架顶梁上;防滑装置1 架 3 架;2 架 4 架,安装在支架四连杆上。 2推移输送机 ①适当调采工作面下部,使工作面保持仰 采,人为将工作面运输机上移。严格控制好采向, 机头超前机尾保持在12～16m伪斜推进。 ②工作面过机头时,煤壁侧先用人工把煤攉 净,再用单体液压支柱压住输送机机头,再推移输 送机。 ③在刮板机自身底板焊接防滑钢筋棱条 40 20mm ,增大其摩擦力,防止工作面刮板输送 机下滑。 ④机头安装一个防滑千斤顶,防滑千斤顶上 端安在支架底座千斤顶的锚固连接头上,通过连 接装置与千斤顶实现钢性联接;另一端通过圆环 和SGZ- 800/ 1050溜槽耳鼻联接。工作面向上 每隔20架安装一个防滑千斤顶,共安装4～6个。 3采煤机的下滑 11213工作面在设备选型时,针对大倾角开 采情况。选用了适应大倾角条件的MG500/ 1130 - WD齿轨式无链电牵引采煤机,该煤机具有较 强爬坡能力、 液压制动性能好;采煤机为双行走 部。牵引力大,抱闸系统经过改造后防滑能力强; 采煤机在行走减速箱内装有液压摩擦制动器,当 采煤机关机时可自动制动。生产过程中 ①采煤机上安装能使工作面输送机停止运 转的闭锁装置。 ②采煤机的牵引运行 . 速度控制在3～4 m/ min以下。 ③采煤机上行割煤时要紧跟采煤机移溜,利 用工作面输送机的弯曲防止采煤机下滑。 ④采煤机停机时要把两个滚筒放在底板上。 滚筒要切入煤壁,以防采煤机下滑。 31114 工作面防飞矸措施 1工作面运行时,机头正对处严禁有人作业 或逗留。 2支架前端安装可升降的柔性防护网,防护 网规格0182m ,吊挂在支架前梁和输送机之间, 利用操作手把控制,煤机通过时升起防护网,煤机 离开后降下防护网,可有效减缓大块矸煤滚落 的速度。 3在支架前立柱之间安装刚性防护网,用来 阻挡小块飞矸煤 , 保护支架操作工的安全。 4在煤机机身靠支架立柱侧加装一块高度 为200mm的挡板,防止煤矸从机身滚向采空 区侧,保护煤机司机及架挡内作业人员的安全。 312 管理方案 1加强职工培训,提高操作水平 2建立健全职工安全操作规范制度以及考 核奖惩制度,优胜劣汰,激发职工的工作积极性。 3建立事故分析制度。对井下发生的事故,无论 大小,由跟班干部组织相关人员在班后会追查事 故原因,并制定防范措施,由值班人员在下一班班 前会上宣贯。大大减少了同类事故的发生。 4机电设备包机到人,要确保设备正常运行,必 须高度重视机电检修工作,除日常检修工作外,生 产过程中,每班安1名机工和1名电工做预防性 63安徽建筑工业学院学报自然科学版 第18卷 检修,以保证工作面正常生产。 511213工作面采场条件恶劣,机电设备磨损 严重,鉴于实际情况,在上下风巷各设立一个工具 房,除大型配备件外,小型备件全部实行在井下现 场备用,以保证遇到故障能及时处理,避免较大 损失。 4 实际应用效果 通过科学管理、 技术创新、 设备改进以及合理 的劳动组织,综采队克服复杂地质条件带来的种 种困难,实现了安全生产和高产高效。截至2009 年12月,1121 3工作面已安全出煤54万吨,创 造经济效益2亿多元。同时,通过采取各种有效 措施,降低了职工劳动强度,提高了煤炭资源采出 率,取得了良好的社会效益。 5 结 论 控制工作面设备稳定性以及合理选择采煤工 艺是大倾角大采高综采工作面高产高效的关键, 也是保证大倾角大采高工作面顺利推进的基础。 大倾角大采高综采技术在11213工作面应用成 功,不仅解决了大倾角大采高工作面的一些技术 难题,也总结出一系列技术创新经验,为进一步拓 宽综采技术的适用范围提供了较好的思路。随着 煤炭生产的发展,装备以及管理、 技术水平的进一 步提高,大倾角大采高综采工作面的开采将取得 更好地社会、 经济效益。 参考文献 1 胡国伟.大采高综采工作面矿压显现特征及控制研究 [D].太原理工大学, 2006. 2 袁 永,屠世浩,窦凤金,等.大倾角综放面支架失稳 机理 及 控 制[J ].采 矿 与 安 全 工 程 学 报, 2008 , 04 12. 3.李向华.大倾角厚煤层长壁综放工作面支护系统复杂 性研究[D].西安科技大学, 2006. 上接第33页 下锚索锚固后灌水泥砂浆,预拉力到三芯锚索屈 服负荷700kN的60 后锁紧。然后进行基础围 岩体控制注浆。 4 主要结论 采用压力型锚索及控制注浆对绞车基础进行 加固,较好解决了安全隐患。经两年多绞车提升 运行,未出现一例绞车电机与驱动滚筒传动联接 部螺栓剪、 扭拉变形破断现象,绞车基础与围岩共 振破坏被消除。 工程实践表明压力型锚索的锚固方式具有施 工工程量小,工期短,施工速度快等优点。压力型 锚索及控制注浆技术简单可靠,注浆材料在岩体与 基础间的充填粘结,形成粘结摩擦约束力,有利于 基础加固;控制注浆提高了破碎岩体的整体强度。 参考文献 1 张国旺.注浆、 锚索加固维修井下大硐室研究与应用 [J ].煤炭科学技术,20038 3. 2 冯立军.深部峒室破坏后的治理[J ].水力采煤与管 道运输, 2010 , 01 20 - 23 ,97. 3 侯志辉.煤巷锚杆技术在唐山矿业公司的应用[J ]. 水力采煤与管道运输, 2010 , 01 57 - 58. 73 第3期 贾维志,等大倾角大采高综采工作面高产高效实践