东滩煤矿大采高工艺的应用与实践.pdf

LOW CARBON WORLD 2020/8 东滩煤矿大采高工艺的应用与实践 石文朋袁陈胜袁宁尚阁袁张宪超袁王志国（兖州煤业股份有限公司东滩煤矿， 山东 邹城 273512） 【摘要】 本文总结分析了东滩煤矿在应用大采高工艺开采实践过程中的一些问题及解决办法袁通过科学管理不仅圆满完成了 开采任务袁同时也为我国煤矿企业应用大采高工艺开采提供了一定的借鉴遥 【关键词】 东滩煤矿曰大采高工艺曰应用曰实践 【中图分类号】 TD823.97【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-2066 （2020） 08-0087-02 东滩煤矿大采高综采工艺于 2015 年 3 月 17 日在 143上 16 工作面实验， 现已正常回采三个工作面， 工作面生产情况 正常，大采高工艺应用日渐成熟。矿井第一个大采高工作面 143上16 面走向长 620 m， 宽 161.3 m， 回采 3上煤， 煤厚 4.7耀 5.77 m， 平均 5.07 m， 煤层倾角 0毅耀8毅， 平均 4毅。由于东滩煤矿 地质条件复杂， 生产时间短， 在开采中应用大采高工艺对推进 开采进度意义重大，但是在这个过程中也充分暴露大采高工 艺对东滩煤矿采场适应性及工艺控制中的关键问题，下面进 行详细讨论。 1 大采高工艺的特性及采取措施要要要以东滩 煤矿为例 1.1 工作面采高大尧易片帮掉顶 大采高工作面正常生产期间工作面采高为 4.5耀5.5 m， 加 上矿井煤体硬度小，煤壁片帮量较大，特别是工作面来压期 间， 局部片帮量超过 2.5 m， 支架两级护帮失去护帮效果， 煤机 截割后容易出现局部掉顶情况， 支架接顶不实。 矿井根据片帮 掉顶的时期及程度采用不同的顶板管理方法顶板情况正常 期间严格做好顶板管理 “四到位” ， 即跟机拉架到位， 拉架滞后 滚筒不超过 3 架； 超前支架到位， 当梁端距大于 750 mm 时， 及时拉超前； 伸缩梁使用到位， 支架拉移后， 及时伸出伸缩梁； 护帮板防护位， 护帮板有效打出， 且滞后下滚筒不超过 3 架； 在工作面初采及过断层期间， 工作面采高控制在 4.5 m 左右， 以保证顶板有效受控，以降低初采顶板来压强度，初次来压 后， 再增大采高[1]。 工作面未出现大面积片帮掉顶的情况下， 以 采取拉移超前支架措施控制漏顶为主，强调控制支架支护状 态， 不出现高射炮现象和相邻支架错茬现象； 工作面局部出现 片帮掉顶严重时， 必须及时采取停机拉移超前支架的方式控制 顶帮， 尤其煤机在截割两端头期间， 停机拉移超前支架尤为重 要。在工作面顶板冒落时必须采取降低采高控制顶帮， 最小采 高控制在 源耀4.3 m， 以便于采煤机正常通行和支架状态调整。 1.2 两端头三角区顶板管理难度大 143上16 工作面两顺槽沿煤层底板布置，工作面直接顶 为泥质胶结粉砂岩， 底部相变为泥岩， 整体性差， 加之顶煤硬 度小， 易掉落， 造成两端头顶板破碎， 与台阶式过渡端头支护方 式匹配性差， 生产期间需铺金属网、 上工字钢维护顶板。63上04 工作面轨顺端头压力显现不明显， 三角区顶板可控性较高。 运 顺留顶煤区域顶煤硬度小， 易掉落， 端头顶板易破碎， 回采期 间需要在端头铺设金属网，架设工字钢抬棚及上料维护的方 式来控制顶板。为有效控制运顺端头顶板， 采取如下措施 （1） 工作面端头巷道内调整为两组支架支护， 第三组支架 控制在采侧煤壁肩窝位置附近（范围控制在 0.3 m 左右） ， 增 加三角区支护强度及整体性。 （2） 保证端头支架支护状态， 及时调整支架角度， 防止歪 架， 保证支架与顶板的支护面积。 （3） 超前对顺槽应力集中区顶板进行加固， 靠近巷道采侧 肩窝处提前支护走向钢带， 打设 准22伊6 000 mm 锚索。 （4） 端头顶板破碎时超前工作面煤壁压注固邦特等胶结 材料， 便于控制顶板。 1.3 工作面刮板输送机控制困难 由于大采高工作面运输机、 支架等设备重量大、 设备装配 间隙小， 生产期间运输机出现上窜下滑时， 运输机调向困难。 生产过程在转载机道标识巷道中心线，每班监测运输机移动 量， 根据运输机动向， 及时采取工作面调采措施， 超前做好运 输机控制工作。运输机出现上窜下滑时， 及时通过调面， 单向 推溜、 单体支柱辅助推移运输机、 调整支架摆向来综合措施控 制运输机。63上04 面生产发现大采高工作面控制运输机上 窜下滑与传统认识偏差较大，该工作面切眼轨顺拖后运顺 23.7 m， 轨顺标高低于运顺 21 m， 回采初期长距离调斜使运输 机机尾超前机头， 在工作面 550 m 位置两顺槽高差转换后， 至 今运输机机尾始终超前机头，目前轨顺标高高于运顺标高约 低碳技术 87 LOW CARBON WORLD 2020/8 30 m， 运输机机尾仍然超前机头约 16 m。分析原因可能是大 采高支架吨位重， 其移架及推溜对运输机运动方向影响较大， 其他工作面设备是运输机运动方向控制支架方向，大采高设 备是支架方向控制运输机动向。 该问题还需进一步实践总结经 验， 以便减少单体辅助推移的情况下很好地控制运输机动向。 1.4 末采高度大袁传统上网工艺安全性差 工作面停采最小过机高度需要 4 m， 上网时高度大， 传统 的使用板梁、边梁等固定金属网的初次上网方式不能保证安 全施工。 在 143上16 工作面末采上网时， 采取打注固定锚杆固 定钢丝绳， 再将塑料网直接固定在钢丝绳上的上网方式[2]。工 作面推至上网位置后， 最后一硐支架不拉， 收回支架前插板， 在相邻支架中间距支架前插板前 0.4耀0.5 m 位置垂直顶板施 工一根锚杆， 锚杆下部安装带开口半环的螺帽， 半环内固定钢 丝绳， 柔性网固定在钢丝绳长， 即可拉移支架压网， 该面从施 工锚杆到停采， 仅用 4.5 d。 2 开采过程中主要问题及解决措施 2.1 工作面生产期间局部小范围冒顶 因工作面顶板整体性差及现场生产期间存在的支护不及 时显现， 特别是顶板来压期间， 局部易出现片帮增大， 顶板小 范围冒落情况，针对这类情况，首先采取拉移超前支架的措 施， 如拉移超前支架仍不能有效控制顶板冒落， 则采取降顶减 小采高的方式控制顶帮， 降顶高度最低为 3.7 m， 提刀、 卧底幅 度控制在 8毅以内， 确保支架工况良好。 2.2 工作面生产期间局部歪架尧挤架 工作面受 C2 向斜轴影响，呈中间段低洼，两端头高的 “U” 型构造。当工作面推进至 256 m 时， 7 架耀80 架倾向坡 度最大为 14毅，加上顶板淋水破坏了顶板整体性，发现出现 75 架耀102 架支架歪斜、 顶梁挤架， 2 架-75 架支架向机尾 方向歪斜的平均倾角为 12.5毅， 2 架29 架、 62 架75 架两 处低点支架歪斜度数最为严重，其中 75 架歪斜角度达到 16毅，歪斜度数最大的 10 架达到 20毅[3]。通过采取从 2 架耀 102 架多轮顺序、 循环往复用单体辅助调整支架顶梁间隙及 支架倾向角度。原因分析如下 2.2.1 现场管理存在问题 淤工作面运输机上窜下滑控制不到位。工作面控制运输 机上窜下滑经验不足，以打单体辅助推移输送机配合调面的 方式来控制运输机的上窜下滑，单体辅助推移输送机时来回 调向，导致运输机集聚在工作面低洼点，加之前期运输机机 头、 机尾来回窜动频繁， 支架自重大， 容易向中间低洼点集聚， 带动支架顶梁间隙缩小， 导致支架歪斜挤架； 于工作面调整支 架状态方案落实不到位。 工作面采高控制落实不到位， 工作面 低洼点平均采高达到 5.5 m， 采高过大， 导致支架重心高， 下滑 力大， 容易失去平衡而向中间低洼点处歪斜。 在全面降低低洼 点采高时操之过急， 降采高速度过快， 导致工作面顶板破碎， 支架接顶不实， 无法达到初撑力。 加上工作面采空区出水及生 产用水造成生产过程中中间低洼点 75耀85 积水，架前浮煤 清理不及时， 液压支架底座箱不能沿实底拉移， 液压支架顶底 不稳造成歪架挤架。 2.2.2 地质条件因素 工作面煤层为向斜构造， 呈 “U” 型构造。中间 80 架为工 作面最低点， 最低点与运顺高差约 15.09 m， 与轨顺高差约为 6.2 m， 工作面低洼点向机头侧的倾向坡度最大为 14毅， 向机尾 侧的倾向坡度最大为 9毅。 75耀102 支架区域受向斜地质构造 影响， 顶板破碎。 2.2.3 大采高支架设计缺陷 淤ZY13000/26.5/57D 型液压支架自重约 4远 t， 顶梁及掩护 梁重量 25 t， 支架掩护梁以上重心偏高， 易失稳， 支架歪斜后 相互挤靠，支架调整难度大；于大采高支架未安装调架千斤 顶， 对倾角较大煤层适应性差， 支架调底千斤顶安设位置不合 适， 较为居中， 通过调底千斤顶只能整体调整支架位置， 调整 支架摆角效果不明显。单靠使用侧护板和底调千斤顶调架效 果不好， 无法及时调整支架支护状态。 3 结 论 （1） 大采高工艺与东滩煤矿现矿井新采区生产系统基本 匹配， 设备配套合理、 产能高， 能有效提高工作面效率及煤炭 回收率， 经济效益较好， 具有巨大的推广使用价值。 （2） 从巷道掘进成本、 安撤费用及设备使用租赁费用综合 来看， 大采高与综放开采差别较小， 但因大采高设备安撤时间 与相似条件综放设备比较延长 1520 d， 不利于搬家换面。 从 我矿两个工作面生产格局来看，连续生产时间不足 6 个月的 工作面， 使用大采高装备不利于安撤接续。 （3） 矿井在复杂地质条件下大采高工艺生产经验积累不 足，在加强自身探索总结的同时，应走出去学习成熟生产经 验， 尽快完善复杂地质条件下大采高工艺生产技术。 （4） 大采高综采支架设计、 电液控系统防潮方面存在不 足， 需进一步优化改进。 参考文献 [1]班忆非.大采高综采采煤工艺及其适用性分析[J].中国石油和化工 标准与质量， 2019， 39 （23） 251-252. [2]辛银春.厚煤层综采工作面大采高支架选型及应用[J].山东煤炭科 技， 2019 （10） 140-141. [3]路遥.大采高液压支架加工工艺技术研究[J].机械管理开发， 2018， 33 （10） 77-78， 83. [4]王学军， 钱学森， 马立强， 等.厚煤层大采高全厚开采工艺研究与应 用[J].采矿与安全工程学报， 2009 （2） 212-216. 收稿日期院2020-06-19 作者简介院石文朋 （1986- ） ， 男， 汉族， 山东泰安人， 工程师， 本 科， 主要从事采矿工程工作。 低碳技术 88