国产综采设备在大倾角工作面中的应用.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 国产综采设备 在大倾角 工作面中的 应用 沈阳矿务局周歧焕史宝舜孟祥安 沈阳矿务局红菱煤矿北一区七煤 “ 大 倾角综采工作面 , 采用成套国产设备 , 于 年月份正式投产 。 由于成功地解决了支架 防倒 、 防滑 , 输送 机下滑和采煤机牵引等回 采工艺上的技术难题 , 使回采产量稳步提高 , 月份三个月共出煤 , 其中月份 在通过 中间石 门的条件下月产突破 。 该工作面最高日产 , 平均日产 , 最高工效工 , 平均工效工 。 达到 了工作面 的设计能力 。 月份以来尽管 综机通过落差为一两个断层 和沿工 作面 全长 的边眼及 过石门等不利条件的影 响 , 工作面仍能保持正常生产 , 实现了国产 综机设备在 ”倾角工 作面上一次试采成功 。 厚度 。 老底为粉白色中砂岩 , 厚度 左右 。 二 、 工作面设备布里 工作面布置见图 。 , 顺槽 ‘二 日二二勺口 亡二二二二口 亡仁二二二口 一‘立 一 、 工作面概况 现综采工作面是在原 炮采准备工作面 的 基础上改造 的 。 原炮采工作面采用中间石 门 , 两翼开采 。 为解决两翼开采走 向短 , 综采设 备频繁搬迁 的问题而采用 中间石 门单向 开 采 , 过 中间石 门的开采形式 。 原炮采工作面 刷大到安装断面 , 为了使工作面具有回采时 防止设备下滑所需的伪斜角度 , 切眼掘成同 输送 机顺槽成 “ 一 “ 的角度 。 上顺槽断面 为 “, 下顺槽断面为 “。 下顺 槽运输 为三台输送机 。 工作面煤层厚度 , 平均 。 煤层倾斜角度 “ 一 “, 平 均 “。 工作面斜长 , 走向长 , 工 作面伪顶为黑色泥岩 , 沉积不稳定 , 厚度为 一 。。 直接顶为灰黑 色粉砂 岩 , 岩性 脆 , 节理发育 , 厚度为 , 沉积比较 稳定 。 底板为黑色粉砂岩 , 含有植物碎片 , 日日日日 口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口 酮酮酮酮酮酮酮酮酮酮酮下下 ” 【【 口口口口口口口口口 潮潮潮 二二二二二二二 , 二石曰 卿月昧川 洲洲么困 困 二二二 〕〕〕〕〕〕〕〕〕〕〕〕〕〕〕〕 一一丁 丁丁 〕〕 口口口口 〕〕 口口口口 〕〕 日日日日 口口 日日日日 口口 厂厂一 百 以习 二 二 二二 一一一 白白 明明明 之之之 ‘‘嘴嘴 图 工作面主要设备配备如下 一 液压支架架 一 采煤机台 一 八输送机台 液压绞车台 一 顺槽输送机台 一 乳化 液泵台 乳化 液箱台 喷雾泵台 型过滤器组台 一 单体液压支柱根 一 通讯设 备台 一 移动变电站台 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 三 、 采裸方法 、 作业循环方式 采煤方法 根据煤层赋存条件 , 确定为走 向长壁采 煤法 。 工作面作业循环方式 采煤机从回风顺槽向下运行一切 入煤壁达全机长 , 然后推移输送机 , 使输送 机成一直线 ‘ 推移的顺序是从靠近采煤机处 依次向上至输送 机机头 。 牵引采煤机上行割 媒 , 完成上切口的开切 。 反向牵引采煤机下 行割煤至 下端头 。 在采煤机下行割煤的 同时 滞后采煤机移架 , 采用分段依次由下而 上的移架方式 , 一般以架 为一推 移 段 。 采煤机到下口后上行牵引 , 同时由 输送 机机头开始移输送机至采煤机处 。 下行 牵引采煤机切入煤壁直至下端头 。 采煤机到 下口后移输送机 , 同时上行牵引采煤机割煤 到上端头 。 在上行割煤的同时 滞后采煤机 一移架 , 滞后移架由下而上移输 送机 。 四 、 工作面试验观刹 项目及结果 为 了寻求大倾角综采工作面 矿山压力显 现规律和顶板运动规律 , 以便确定合理的工 作面参数和 回采参数 , 考核支架及其配套设 备在大倾角工作面的使用性能 , 共进行了如 下观测 。 工作面常规矿山压力观测 在工作面上部 和中部设两个点 , 通过观 测该回采工作面有小的 周期来压 , 步距为 。 周期来压时最大工作阻力架 , 支护强度 “。该支架 的设计初撑力为 架 , 实测架 , 初撑力 利用率 为 该支架 的设计工作阻力为架 , 实测架设计支护强度为气 实测 观测结果和实际支护效果表明 , 该工作 面顶板压力显现平稳 , 周 期来压不明显 , 支 架的初撑力和工作阻力均能满足该采场顶板 的支护要求 。 顶板动态观测 在工作面推进长度中 , 对工作面的 上部 、 中部和下部取个部位进行观 测 。 大 量 的观测表明倾斜煤层工作面顶板移动轨 迹是复杂的 , 沿法线方向 、 倾斜方向 、 向采 空 区和工作面煤壁侧都有不 同程度的移动 。 采煤机割完煤以后 , 顶 板岩石沿节理方向出 现纵向和横向裂隙 , 并沿煤层 的法线方向 、 倾斜方向 、 采空区方向发生剧烈的顶板移动 现象 。 在距煤壁的测点上测得 有 的几率只往倾斜方向移动有 的几率首先向采空侧移动 , 然后向工作面侧移动一的几 率只向采空侧移动一 。 在观测中没 有发现既不向工作面侧偏离 , 也不向采空侧 偏离的煤层法线方向的 移动量 。 在 距煤 壁 了。 的测点上 围岩一般没有明显的裂 缝和断口 , 每个循环顶板沿法线方向的移动 量在的范围内 , 移动速度为一 沿倾斜方向的移动量在一范 围内 , 移动速度为往采空侧的 移动量为 , 移动速度为 。 在 落差为的断层上侧测量此数值时发现 , 顶板沿法线方向的移动量增大到 , 沿 倾斜方向的移动量增大到一 , 往采空 侧的移动量为 , 移动速度都有明显增 长 。 煤层顶板 向各方 向的移动量随矿山压力 的增大而增大 , 在周期 来 压时 , 顶板向各 方 向的移动量表现为上述观测数值的上限 。 在沿工作面 的全长上各部位 的移动量 不是定 值 , 其大小顺 序是上部 、 下部 , 其次是 中 部 。 围岩移动还随着煤层采高 、 倾斜角度 的 增大而增大 。 总之 , 开采 倾斜 煤层 围岩运动比缓倾 斜煤层大大复杂了 。 顶板岩层在空间上 的复 杂移动和冒落岩体往倾斜方向 、 煤壁侧和采 空区方向的移动都给液压支架的支护造成困 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 难 , 液压支架如何完成支护顶板工作 , 是液 压支架在大倾角煤层 中使用 的主要技术 问题 。 支架工作状态的观测 观测项目在支护 中支架相对顶底板的 变化规律 , 支架各部件间的相互位置的变化 规律 。观 测表明 , 多数支架的底座相对溜槽垂 线有 “ 左右 的夹角 , 底座的后部沿倾斜方向 的移动量大于前端的移动量 。 出现这种现象 的原因是支架与输送 机之间的相互关系 以及 顶板冒落 的岩体向倾斜方向运动的结果所造 成 。 支架相对煤层法线方向的偏移是支架工 作状态 的另一特征 。 支架的液压支柱主要往 倾斜方向偏离煤层法线 , 支架偏斜量在 。一“, 顶梁前端比后端偏斜要大些 , 即顶 梁前端是偏斜的上 限 , 后端是偏斜的下 限 。 顶梁中心线同工作面推进方向的夹角一般在 几 “。 顶梁这种偏斜是 因为掩护梁对底座 和顶梁连接件的强度和 刚度以及顶板向倾 斜方向的运动所造成的 。 由于支架的这种运 动规律使得支架的顶梁和底座在煤层法线内 的移动不能协调一致 , 即支架的顶梁 和底座 的 中心线在煤层面内不相重合 , 其夹角通常 在 。。, 严重时可达 。 沁 “ 。 由于这个夹 角的存在 , 支架的支护中心也发生了变化 , 增加了支架防偏倒的工作量 。 另外支架在工 作当中 , 由于顶底板运动的不协调性 , 支架 顶梁和底座受到围岩给予 的力是不 同的 , 再 加之支架本身重力在倾斜方向分力的作用 , 造成多数支架顶梁和底座处在与煤层面 不平 行的位置 , 即顶梁和底座与水平面 的夹角大 于煤层倾角 。 综上可知 , 支架在倾斜煤层中的工作状 态同缓倾斜煤层相比大大复杂了 , 给支架支 护带来了工艺上 的新课题 。 支架和输送 机下滑量观测 观测表明 , 支架同输送机在工作中的下 滑量是一致的 。 工作面输送 机在回采中不 仅要受到本身重力沿倾斜方向的下滑力的作 用 , 还要承受运煤 、 支架推移 、 采煤机牵引 时爬行的振动以及煤层底板的运动等力的作 用 , 下滑因素复杂 。 而液压支架在拉架后可 利用调架 、 调底座和侧护板装置使其恢复到 正确的位置 , 支架接顶后其下滑量是有限的 。 由于支架同输送机在推进中互为支 点 , 所以 输送机的下滑必 然导致支架的相应下滑 。 观 测发现在每个生产循环 中输送机的下滑量基 本是一个定值 , 当工作面采用真倾斜开采 、 倾角 为 。 时 , 一 次推 移循 环 , 输 送 机 的下滑量是 。 伪斜开采时 , 随着伪斜 角的增大输送机的相对下滑量要减小 。 当伪 斜角取 ”时, 输送机的下滑量为左右 。 工作面伪斜开采不仅使工作面实际倾角变小 了 , 减小了输送机 的相对下滑量 , 而且 由于 伪斜推进使输送机 出现了一个整体上窜量 。 由几何关系可知上窜量与伪斜角度成 如下 关系 几 式 中 上窜量 , 久 一 伪斜角 。 适当的选择工作面的伪斜角度就可以利 用输送机由于伪斜推进而产生的上窜量 , 抵 消输送机的相对下滑量 , 使输送机保持相对 位置稳定 。 下面是一组实测的输送机下滑量 同伪斜 角度关系的数据 。 伪斜角度 度 每刀移动量 一一一一一一 五 、 工作面采煤机 、 液压 支架和输送机的管理 采煤机牵引及防滑 采煤机牵引采用型液压安全绞车 辅助同步牵引 。 当采煤机上行割煤时 , 绞车 的牵引力克服采煤机在斜面上的下滑力 , 使 采煤机近似于在平面上牵引 。 当 下行割煤 时 , 采煤机下行带动绞车卷筒反转 , 同时也 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 带动油马达 反转 , 这 时油马达作为油泵在工 作 。 油马达排出的油与系统中高压油路相通 , 受高压油的作用 , 产生了一个力矩 , 用来克 服采煤机下行牵引时的下滑力 。 当采煤机断 链下滑 达到一定速度 时 , 绞车的离心限速开 关动作 , 切断控制电源 , 同时制动 闸在弹簧 力的作用下抱住卷筒 , 制止 采煤机下滑 。 由 于 一 型采煤机 、 型 液压安全 绞车在本工作面 上的使用已超出了设备的本 身使用上限 , 在回采中除对设备本身进行了 必要的调 整使其发挥最大能力外 , 在工艺 上 又采取了如下措施 采煤机上行割煤时 , 限制采煤机 的牵引速度在以内 , 力求平稳 , 避 免牵引脉动 。 采煤机过后及时推溜 , 靠溜 子 的弯 曲段避 免采煤机断链时出现 的跑车 事故 。 在倾斜角度大于 “ 时 , 加入慢 速绞车辅助牵引 , 但要力求达到同步牵引的 效果 。 采煤 机进刀采用开上切口时先下 后上 , 开下切口时先 上后 下 , 避免采煤机在上 行割煤时过输送机弯曲段 。 工作面液压支架管理 下端头排头支 架的管理 。 将工作 面下部排头架编为 一组 , 称排头支架 。 相 邻两 顶梁用防倒千斤顶联接 。 相邻两底座用 调架千斤顶联接 。 在第一架底座下方设有防 滑 千斤 顶用锚链与第六架底座尾部联接 , 从 而使这架成为 一体 。 只要这架保持正确 的位置 , 工作面其它支架就能以排头支架为 基准保持正确 的位置 。 排头支架的管理就是 充分利 用排头支架的各种功能 , 保持整组 支架的稳定 , 增大支架同顶底板的整体接触 面积 , 并利 用支 架与顶底板的摩擦力 , 保持 支架正确的支护状态 , 为全工作面支架提供 良好的排头基准 。 排头支架的移架顺序是 首先以第一架为导轨移 第二架 , 矫正第二架 支架的位置后移第三架 , 直至第六架 , 最后 移第一架 。 运用调底座千斤顶 、 调架千斤顶 和侧护板千斤顶调整支架空间位置 。 支架在 工作 中为 了确保其正确的支护状态 , 克服下 滑 , 防止倒架 , 支架的空间位置变化必须控 制在如下的范围内①支架底座 中心线同输 送机槽帮垂线的夹角不能超出 ” ②支架底 座和顶梁中心线在煤层面内投影线的夹角不 能超出 “ ③支架顶梁 、 底座平面 同顶底板 的夹角不能超出 。 ④立柱对煤层法线在倾 , 斜方向的偏斜角度不能超出 “。 要随 时调整 由于 围岩运动而带来的支架 偏离正确位置的移动量 , 保持支架正确 的空 间位置和良好 的支护状态 。 拉架要一次拉全 程 , 避免支架重复支撑 破 坏顶板 , 超前冒 顶 。 拉架时降架高度不能大于相邻支架侧护 板高度的 , 避免 由于降架过多出现的咬架 现象 。 升柱前将下侧 护板伸出 , 使支架顶 梁和底座与煤层面 的夹角略小于煤层倾角 , 用以改善支架接顶后 的支护状态 。 双 向割煤 , 单向拉架 。 在回采循 环中 , 上行割煤 , 上行拉架 。 下行割煤 , 分段 上行拉架 。 拉架分段数以一架 为 宜 。 控制采高变化 。 采高沿倾斜方向 的变化必须有圆滑过渡 , 相邻支架的支撑高 度不应有 明显变化 。 下口方 向的采高尽量控 制低于工作面平均采高 。 在通过地质 破坏带时 , 移架前必须采取必要 的措施防止 支架在移架时偏倒 。 移架后升柱前 , 要刹好 顶 , 确保支架正常接顶 , 特殊情况要提 前 刹顶 。 加强支架的正常维修和预防性维 修 , 保证支架的完好状态 , 特别是支架的防 倒防滑装置 、 调架装置 、 侧护板装置必须完 好可靠 。 工作面输送机 的管理 工作面伪斜开采 。 布置工作面 同 输送机顺槽呈 “ 一 。 。 这样在工作面倾角 “ 时 , 每次推移中由于伪斜开采而使输送 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 机的上窜量可基本抵消输送机 的下滑 量 。 输送机上部机头管理 。 机头锚固 采用根推力为的液压千斤顶压顶 , 其 中两根沿顶板法线方向压机头两侧 , 一根与 煤层倾斜方向成 。 角压机头 。 压顶支柱要达 到工作阻力 , 压实 、 压稳 。 推移机头时靠下部 溜槽阻止机头下滑 , 机头到位后要及 时锚固 。 双 向割煤单向移输送机 。 采煤机 下行割煤时 , 后面只拉架不推溜 , 采煤机割 煤到下 口后 空刀上行 , 然后从输送机机 头开始移溜 , 使输送机在靠近采煤机下部形 成弯 曲段 。 采煤机切入煤壁后继续 由下而上 推溜 , 直至机头 。 采煤机上行割煤时 , 输送 机滞后采煤机由下而上推移 。 采用防输送机下滑千斤顶控制输 送机下滑 。 沿工作面每隔架支架安装一个 防输送机下滑千斤顶图 。 千斤顶一端固 定在支架底座上 , 另一端用锚链同输送机槽 帮相联 。 千斤顶采用功油缸 , 动拉 力 为 , 静拉力为 。 全工作面 共安设 先移架娜距丝缈 毯 望熨遇盗 赵丝壑鲤器空 推溜后链距 翰送机 凡凡 一 一一一一「门 门 , , 一 门门 不不弘少 洪洪盯 一刃 刃 ’’ 泥泥泥泥泥泥泥泥泥后 后后 一一丫 于护演演演演 骊 十 二 些扛 厂 石 ‘红 加焊平耳板 兄 。 图 一连接头 , 一销子 , 一开口销一千斤顶卢一圆环链 , 一连接卡 , 一螺栓 , 卜螺母 。 防滑 千斤顶个 。 在回采中要确保千斤顶有 足够的拉力 , 并各千斤顶受力均衡 。 在移溜 时如保持防滑千斤顶锚链链距不变 , 每次推 溜 理论上可使溜槽向上移动 , 而由 于 相邻溜槽的约束作用 , 实际上窜量仅为一 , 即溜槽连接间隙的左右 。 在移溜 时要根据输送机的下滑 量 以及支架推杆与输 送机槽帮的相互关系适 当调节链 距 。 下滑严 重 时可不调链距 , 靠千斤顶的静拉力上调输 送机 。 利 用 防滑 千斤顶不仅可有效 的阻止输 送机下滑 , 而且还可实现输送机 的整体上调 。 控制输送机 同支架相互位置变 化 。 支架推杆同输送机槽帮在倾斜方向的夹 角取 。 为宜 。这样 即对支架的工作状态无大 影响 , 又能较好的发挥其阻止输送机下滑的 作用 。 六 、 认识 液压支架在支护 中不仅存在下滑 问题 , 而且还存在着支架的顶梁 、 底座同顶底 板接触面积的变化 。 这些 变化会大大改变支 架工作参数 , 加速支架的倾倒和下滑 。 所以不 断矫正支架的空间位置 , 使其限制在一定的 变化范围内 , 是支架防倒防滑的关键一环 。 输送机防滑是工作面整体防滑的 先决条件 。 采用伪倾斜开采和防输送机下滑 千斤顶能有效的解决这一 问题 。 该工作面存在着运 输系统卡脖和 工作面不等长等问题 , 再加上工作面主要配 套设备技术性能不适应大倾角工 作面 的要 求 , 给回采工作带来了困难 , 严重 的限制了 综采能力的发挥 。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 文 章简介 了乃 软岩分举乃古护形 才冼择学犬讨论会总结 本刊 编辑 部 , 煤炭科学技术 , , 泊 , 介绍 。种软岩 分类学派 , 起草和通过 煤矿巷道软岩分 类的建议 , 试验和使用种支护形 式 , 总结 软岩施工经验 。 本文提出了一种适合于煤矿绞车的交一交变频和调压 调速结台的计算机数字控制方案 。 软岩膨胀力和膨胀 率的测试 张凤翔 煤炭科学技 术 ,, 掩 , 一 介绍软岩膨胀力和膨胀率的测试设备和仪表 , 试件制 作 , 测试方法和步骤 , 测试结果及分析 。 无煤柱开采矿山地质条件及前景预测 童有德丁馄 , 煤炭科学枝术 ,, 恤 , 一 根据无煤柱开采已经取得的成果和正在 进一步试验的 拼展 , 结合我国煤矿的 础 山地质条件 , 对无煤柱开采的前 景进行了探讨和预测 。 。 国产综哭设备在大倾角工作面中的应用 周歧焕史宝 舜孟祥安 煤崔科学技术 , , 沁 , 介绍了 国产综采设各在沈阳局红菱 矿 。 大 偷角工作 而中支架的防倒防滑 、 输送机防滑及采煤机牵引的一些具 体做法 。 谈谈选煤厂技术改造的方向 昊式瑜 煤炭 科 学 技 术 ,, 泊 , 本文全面介绍 了我国选煤厂的技术现状 , 并指出选煤 厂技术改 造的方向 。 ’ 变压 器组别尺 胡景生 , 煤炭科学技术 , , 冲 , 本文介绍 一种令压器组尺 , 能方便 、准确、迅速地确 定变压器的组别 向量图或根据组别的要求来确定变压器的 接线方式以及进行变压器组别的变换 。 。 大型气垫 胶带抽送机在煤矿的应用 王振起 , 煤炭科 学技术 ,, 冲 , 一 介绍了在托辊胶带输送机的基础上改装的气垫胶带输 送机 , 已应用于北京王平村矿取得了较好的效益 。 丁 , 矿井电 网谐波命害和申容器的安全运行 贺守正 , 煤 炭科学技术 , 只 , 袖 , 由 替油引祀的电气事故和经沐 稠 牛必场玲 合分析和洽 理 , 其中以装设楷殆滤波器是最有效的 。 凡使用可控硅直 流绞车的都要进行谐波分析和防治 。 丁 。 。。义 型圆振动筛 彭明亮执笔 , 煤炭科学技 术 ,, 冲 , 本文 是我 国 自行设计制造的圆振动筛 , 介绍 了圆振动筛的原理 、 参数选择和 筛机结构 , 以及工业 性试验的 结果 。 煤炭坝犷区地下水疏千及效果 翟广明 , 煤炭科学技 术 ,, 冲 , 该文简要介绍了煤炭坝煤矿 , 采用 “ 以防为主 ” 进行 矿井疏干并取得了良好效果的经验 。 矿用防爆柴油机的 设计和结构 余国胜 , 煤炭科学技 术 , , 冲 , 本文对柴油机的 防爆和低污染 , 在结构设计上所采取 的技术措施 。 。 华北类型岩溶煤矿床矿坑突水水量预测方法 研究 李庆 广王延福 煤岁科学技术 ,, 袖 , 一 本文采用了模糊数学的方法 , 对突水量进行了预测 。 成庄矿井辅助运输方式 李伯龄 , 煤炭科学技术 , , 洲匆 , 本文介绍 了该矿用绞车提升 、 机车运输 、 绳式卡轨车 和单轨吊机车系统的辅助运输方式 。 」」 交一交变频与调压调速相结合的防爆纹车控制 系统 崔 景岳杜庆楠 , 煤炭科学技术 , , 袖 , 一 智慧人在煤矿中的应用 潘正伯 易恒森 , 煤炭科学技术 , , 泊 , 一 本 文介绍 了系统的功能特色 , 例举了一个 应 用实例 。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 睬篡科 学 魏恭 血矛功二 , 盖 。 , , 盆 五 ‘ 。 玄 一 , “ 通主主 , , , 。 、一 切 一 。 、 。 上 一 一 一 , 皇 , 。 名 盛主 孟妞 名 主 , 妙 一 。 , 。 , 主 , 。 压 。 飞 。 。 ‘ 。 。 了力名 ‘ 主 , 白 元 。 一 妞 加 加 ‘肠 加 ‘ 三 。。 玉呈常 化 朋 忱 , 、 孟 , 功 吕 盯 。 汪 一 , 。 垃 五主畜 ‘。 一 、 台 上五三一 。 , 工,、 , 当 。 , 绍 , , 名力 时 , , 么、 , 一一 , 士 , 一 玉 一 豆 。。。 一 记 , 。。 主 一 , 。。。 止 丈 元 ‘一 , 烤 币 比 , 一 肠 名 一 。 名 了 ‘ 。 , 主企 , , 丫 一 。了为 脚 ‘ 。 一 , 。 飞五 解 吕 二飞五 邢 , 名名 , 主 上 名 过 王寸玉 。。 ‘以 刀。‘ 主