大倾角综采工作面设备防滑和防倒技术.pdf

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 大倾角综采工作面设备防滑和防倒技术 吴士良,程元祥,安伯超 山东科技大学 资环学院资源工程系,山东 青岛266510 [摘 要] 协庄煤矿3416W工作面是该矿综采首采面。该面煤层赋存复杂,倾角较大,平均为 23,最大达到28,造成了工作面设备下滑及支架歪斜、挤架和咬架,严重影响工作面的正常生产。 针对以上实际情况,结合理论分析和现场经验,找出设备下滑、歪斜的原因,从调整回采工艺和增设 防滑设备两方面入手,对工作面设备进行防滑和防倒技术研究。通过现场实践,取得了预期效果,保 证了工作面生产的正常进行。 [关键词] 大倾角;设备防滑防倒;割煤工艺;事故处理 [中图分类号] TD355145 [文献标识码] B [文章编号] 100626225 2006 0320034202 Anti2slide and Anti2fall Technology of Equipments in Deeply Inclined Full2mechan izedM in ing Face [收稿日期] 2005 - 07 - 01 [作者简介]吴士良1964 - ,男,江苏无锡人,副教授,主要从事矿山压力与岩层控制方面研究与教学。 3416W工作面平均倾角为23,工作面实际生 产中最大倾角达到28 。由输送机自重产生的下滑 力和采煤机上行割煤时产生的下滑力,极易造成工 作面输送机的下滑,并带动支架向下歪斜;割煤移 架后支架底座歪斜,支架前移时易产生挤架和咬 架,因此,大倾角综采工作面调架工作量大,挤咬 支架严重时会损坏支架,影响工作面正常生产。 1 工作面设备下滑原因分析 111 输送机下滑 工作面回采过程中,输送机主要受自重G 和底板对输送机摩擦力f作用。当下滑力大于 摩擦力时,设备下滑。其受力如图1所示。即 f μGcosα 图1 输送机下滑受力分析 式中,μ为摩擦系数,一般取0127～013;f为摩擦 力;G为输送机自重, 50104N;α为煤层倾角。 当f≥Gsin α时 ,设备不下滑。不考虑其他因 素,输送机不出现下滑现象的工作面倾角小于 15 。3416W工作面平均倾角23,因此,极易发 生下滑。另外,采煤机上行割煤产生的作用力,及 支架推移杆与输送机不垂直都会导致输送机下滑。 112 支架下滑 支架下滑力由支架自重G和顶板作用在支 架上的力Q组成如图 2 。支架不产生下滑 的力学条件为 μ G Q cosαμQcosαμQcosα≥ G Q sinα α≤ arctan 1 Q GQ μ 图2 支架下滑受力分析 式中,G为支架重力,905kN;Q为顶板压力, 2800kN。 工作面倾角小于26 时,支架不产生下滑事 故。支架脱离顶板后,顶板压力对支架不起作用, 其下滑条件与输送机相同。 另外,支架推移机构与输送机不垂直,输送机 下滑后带动支架下滑;支架受力状态不好;架间隙 不合理;移架时不及时调架,都能引起下滑。 2 输送机防滑和事故处理 211 输送机防滑 1伪斜伪仰开采 工作面煤壁与运输 巷保持约96 2的夹角根据工作面具体倾角而 43 第11卷 第3期总第70期 2006年6月 煤 矿 开 采 CoalMining Technology Vo1111 No13 SeriesNo1 70 June 2006 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 定 , 保证运输巷超前,一方面可以减少工作面坡 度,另外在推移输送机时,可给输送机一个向上的 作用力,使得输送机下滑量与推移运输机产生的上 窜量抵消一部分。 根据协庄矿回采经验,煤层倾角23～25,如 图3所示,工作面每推进1m,其下滑量80～ 120mm。工作面与运输巷的夹角计算 θtan -1 D / 1000 ; α90-θ; S Lcosα 式中,L为工作面面长, m;α为工作面面内调斜 角度, ; S为下端头滞后上端头距离, m;D 为工作面推进1m输送机下滑量, m。 图3 机头滞后时1个移架步距输送机下滑量计算 2调整割煤工艺 当输送机和支架下滑明 显,上述措施不能有效防止下滑时,可采用单向割 煤防止下滑采煤机下行割顶煤,上行提空刀并推 输送机。推输送机时,先推较低位置的机头,然后 依次向上可避免输送机由机尾向下推移时的下滑推 力,有效地防止输送机下滑。 3留设防滑平台 下端头5～7m范围割煤 时适当留底煤,使下端头附近工作面煤层 “ 倾角 ” 变小,成为防滑平台。平台能阻止输送机下滑,也 能保证输送机机头与转载机的合理搭接高度。 4增设防滑千斤顶 在采取其他防滑措施 的同时增设输送机防滑千斤顶,为防止输送机下 滑,需安装的千斤顶个数为n。计算如下 F总-F摩nF拉 F总 M 运 M煤gsinαF牵 式中,F总为总下滑力;M运为输送机自重,50t; M煤为采煤机自重, 27t;F牵为采煤机向上牵引时 的作用力, 350kN;α为工作面倾角, 30;F摩μ M 运 M煤gcosα,μ为输送机与底板的摩擦系 数。 F拉F额cosβ F额为防滑千斤顶额定工作阻力, 108kN;β为 防滑千斤顶与运输机夹角, 40 。 需安装防滑千斤顶的个数n n F总- F摩 F拉 7 在生产过程中,为了保证千斤顶能够充分发挥 作用力及防备出现其他问题,实际安装了10个防 滑千斤顶。 5调 “ 正 ”工作面 工作面结束前,煤壁 切眼与设计停采线不平行,需要调 “ 正 ”工作面。 一般要求将伪斜5 工作面调正为垂直上下平巷, 此时将引起输送机下滑,导致工作面未到停采线 时,输送机头已滑到下巷下帮,无法生产。此时, “ 调正 ”工作面过程中,除采取正常的防滑措施 外,需要在机头处布置2～3根斜戗柱,强行控制 输送机下滑。 212 下滑事故处理 综采工作面采取上述防滑措施后,一般不会再 发生明显的设备下滑。防滑措施不得当时,可采取 如下方法处理。 1调斜 下滑严重区域,工作面只进下端 头,斜茬选在机头上方30～40m处。调斜后将工 作面输送机找直。每调1刀,机头可上窜150～ 300mm。 2强行上牵输送机 利用输送机防滑千斤 顶将输送机向上强行牵引。推输送机时不松防滑千 斤顶。此时每进1刀,可使输送机上移84～ 120mm。倾角增大,效果不太明显时,可增加防滑 千斤顶数量。需要特别注意,防滑千斤顶要使用优 质锚链连接,两端要连接可靠,防止发生断链。 3及时调整液压支架 调整输送机的同时, 及时调整下滑歪斜的液压支架。利用支架的侧护板 逐架向上调整;对局部下滑支架,可降柱,并辅之 以千斤顶将支架底座上顶,上移的液压支架可在一 定程度上减少输送机的下滑量。 3 支架防倒和防滑 采取以下措施防止支架滑动及倾倒 1控制下端头1支架,保证支架垂直煤壁。 在支架下方,沿走向支设 π钢梁,保证支架沿 π 梁前移,阻止支架下滑歪倒。 2在4架排头支架底座上连接好防倒防滑 千斤顶,作为端头防滑排头支架。用锚链连结第1 下转67页 53 吴士良等大倾角综采工作面设备防滑和防倒技术2006年第3期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 是高角度裂缝发育,以及松散含水层高水头压力作 用条件下,覆岩破坏规律表现出与国内一般中硬覆 岩不同的2个特点一是覆岩破坏高度明显加大, 与国内一般坚硬覆岩的数值相当;二是覆岩破坏程 度异常加剧,与坚硬难冒顶板的切冒型破坏特征有 一定的相似性。四含充水与祁东煤矿的特殊地质采 矿条件有着密切关系。 2祁东煤矿7114工作面充水结果表明,随 着采深加大,含水层水头压力增高,尤其是覆岩中 高角度裂缝发育、隔水性能较差等条件综合作用 下,安全开采所需的实际保护层厚度明显增大,必 须针对祁东煤矿71煤层的具体条件,因地制宜地 进行水体下安全采煤设计,开展相应的研究观测, 制定切实可行的防水安全技术措施,以确保安全合 理开采。 [参考文献] [1 ]康永华,等 1兴隆庄煤矿提高回采上限的试验研究[J ]1煤 炭学报, 1995 10 44924531 [2 ]康永华,等 1巨厚含水砂层下顶水综放开采试验[J ]1煤炭 科学技术, 1998 9 352381 [3 ]康永华,等 1试论水体下采煤的综合研究技术体系[J ]1煤 矿开采, 2001 1 92111 [4 ]康永华,等 1覆岩破坏规律的综合研究技术体系[ J ].煤炭 科学技术, 1997 11 402431 [5 ]康永华 1采煤方法变革对导水裂缝带发育规律的影响[ J ]1 煤炭学报, 1998 6 26222661 [6 ]康永华,等 1覆岩性质对 “ 两带 ”高度的影响[J ]1煤矿开 采, 1998 1 522541 [7 ]煤炭工业管理局 1建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设 与压煤开采规程[M ]1北京煤炭工业出版社, 20021 [责任编辑文学宽] 上接35页 支架后连杆和第3支架的防滑千斤顶,可有效控制 该组支架的下滑。端头移架时,移架顺序为3 , 4 , 2 , 1 。 3处理好架间关系, 1支架与推移杆连接 头和支架与煤壁的垂直关系。让推移杆上仰2～ 3,保证支架间隙不小于50mm,以便及时调架。 4倾角较大地段,设多组防滑防倒装置。 5跟机拉架,边拉边调,避免分段移架。 4 结论 1采用伪斜开采可有效防止设备下滑; 2采煤机下行割煤,上行提空刀并移输送 机,是设备防滑的重要工艺方式; 3控制下端头1架,联结1～4架是设备防 倒滑的有效技术; 4下端头留底煤平台、强顶设备、固结并 上拉设备、随时严格调架等辅助手段,可有效降低 设备下滑; 5实施上述工艺和辅助设施后,输送机、 支架未见明显下滑、歪斜,保证了正常生产。 [参考文献] [1 ]崔景昆 1大倾角综采工作面设备稳定性的探讨[J ]1煤炭工 程, 2003 5 562571 [2 ]张 勇 1大倾角综放工作面支架失稳机理[J ]1煤炭工程, 2003 10 252281 [责任编辑崔德仁] 上接38页 212 应用效果 当工作面推至距预开通道30m时,预开通道 内矿压显现逐渐强烈,由于设计与施工时预开通道 支护已经大大加强,故预开通道内虽然出现了预计 之内的顶板下沉、底鼓下沉、底鼓量200～ 500mm,巷道高度119～212m ,但没有造成大的 破坏,维护量很少,达到预期效果。刨煤机与预开 通道割通时,曾出现过顶板漏顶,由于措施得当, 没有造成大的影响,顺利实现贯通收尾,效果良 好。 3 结束语 10508刨煤机工作面末采收尾成功提供了许多 有益的经验 1条件允许的情况下,掘进机扩循环法是 最理想的末采方法; 2预开通道在设计与施工时必须加强支护, 保证采煤工作面采动过程中及与其贯通时巷道破坏 程度降到最低; 3刨煤机在与预开通道贯通时,必须提前 6m跟底割顶,实现与预开通道顺利贯通; 4刨煤机在与预开通道贯通时,必须提前 加强采煤工作面的支护,严格控顶距离,及时将支 架接顶,严防漏顶发生。 [责任编辑邹正立] 76 檀双英等祁东煤矿71煤层7114工作面出水原因分析2006年第3期