短壁刀柱耙装采煤.pdf

● 一 、简介 短壁刀柱耙装采煤法 兴隆矿务局局长兼总工程师 陈建链 兴隆煤 田主要 可采煤层 之一 的 六 层 煤 ，厚度0 ． 5 ～4 ． 0 m，局 部8 ． 0 m，底 板 凹凸不 平， 厚度 极不稳定 。经 多年探索， 采用了短 壁刀柱耙 装采煤 法 其 基 本 点 是；在有支护的条件下打眼爆破 落 煤 在 无支护 悬疆 的条件下，用电型 望 基 装运 煤 根据实践，这种采煤法要求条件为 ①顶板在 工作 范 围内短时 间不 能垮落J② 煤层 厚度在 1 ． 3 m以上较为有 利，最 薄 不 能小于 1 ． 0 m； 煤 层倾 角在 3 O 。 以下 。 1 9 8 4 年 1 2 1 下 旬到1 9 8 7 年1 O 月 ， 六层煤 采用短蹙 刀柱耙装采煤 法共 采 煤 2 0 4 9 9 5 t ， 平 均月产迭8 7 2 4 t ， 最 高达1 0 5 5 6 t ，直 接 回采工效9 ． 1 t ／工， 采 区 匣收率8 3 ， 坑木回收复用率9 4 ，各种树科消耗大大 降低， 同长壁 采堞 法 比较 ，取得了较好 的 安 全、技 术、 经 济驶果 。 二、 开采实况 以汪压 矿1 0 6 3 采 区为例介绍该法 的具 体 应用情况 。 一 地质 溉况 1 0 6 3 采 区位于 汪庄 矿东 翼F ～ F； o 构 造 块段，采 区双 翼走向 长度5 0 0 m， 倾斜 长 度3 0 01 1 3 ． 。煤 层 走向在 F。 断层 南近 东西 ， 在F 断层北为北5 0 。 西至东～西。倾角l O 。 ～ 1 5 。 。煤层橙软 破碎， f l H I ． 5 。 伪 顶 为深灰 色泥 岩， 节理 中等，厚0 ． 2 1 3 1 左 右 ， 局 部 易 冒落 。直 接顶 为檬灰色 泥岩， 覃 8 ～1 5 I l l ， 较稳定 。老顶 为欲 自 鱼 中 粒 涉 岩，厚1 5 3 0 n l 钙质 胶结，稳定 。悬顶 稳定 面 积3 O 0 N5 0 Om。 ，为 Ⅱ～ I 类 顶 。底 板为浅灰 色细砂岩，钙质 胶结 ， 致密坚 硬， 呈波浪状 起 伏 。 该 区位于 F ～Ft 。 断层 之间 ，区 内还 有 F。 、 F。 两 条走向逆新层 ，其落 差均 在 0 m以上， 把该区分成 F。 一 I i 。、 F 一 F 、F s F 三 个构造块 段 。睬这些 大断 层外，各 构造块 内尚有小 断层 存在 。 该层煤游离瓦斯含量 较大，放散快， 大部分在 掘进 巷 道时 放出 。回采 对瓦斯 涌 出量 一般不超过 l m ／ mi n 。 煤 尘爆炸 指数为4 0 ～7 0 | 自燃发 火 期l 8 ～2 4 个胃 。 二 开 采 r 1 ．采区巷遭布置 由于受 F。 、 F。 两条断层 的影 响， 在 开 拓系统上 以F。 断层 为界， 将1 0 6 3采 区 划分 为两个独立 的生产系统 。由于 F 压 煤层，所以先采 F 。 ，后采F。 ．在独 立分区内均采用双上 山布置，双翼布置采 面， 由上而下 、由分 区边界向分 区上 山集 中后 退回采 图 1。 2．区段巷 遭布置 图 2 在独立采区内，区段运输巷和回风巷 均 沿 走 向 布置，沿顶板 掘进 。上 段运输 道颈 留护 巷煤 柱 沿空 留巷， 作为下 区段 的回风巷 使用 。 采面倾斜 长度，一 般为3 0 4 0 I l l 。 沿煤层走 向每 隔一 定间距 刀 柱 的问 1 9 维普资讯 图 1 1 0 6 3 采区 巷道布置 l F0 反向轨道土山； 2 4 0 2中 部车场} 3 -- F Q 顺向轨逋上山；4一运输下山； 5 一F9 采区 煤仓； 6 一 s 0总回风石 门； T一采面风 巷 ； 8一 运 输顺 槽9一切服； 1 0打眼巷； 1【1 F 轨 道上 山； 1 2 一F口 “ 运输下山； l 3 一F0 、 果匿煤 奇； 1 一 4 6 回 风 巷{ l 5一总 回风 上 l ’ l { 1 6一 来斜井主井 1 T 一东斜茹副井-_I 8一立井一 水平东 j 巷；1 9一较 车窝 图 2工作面巷 道布盟 距 开一个 四眼 图 3。这个间距是根 图 3 AA，B B封面 ． 据 顶板 岩性 所允 许 的跨距 Ls 确 定 的 a其计 算公式如 下 L h 4 1 2 O 式 中a一岩石 的许用 应力 ， 2 ． 8 6 k g ／ c n l 。 ， h 一岩层厚 度， 8 J q 一岩石单位嫒甓霉蠹l盈 其荷 载， 实践 在 煤层 走向上，要 有三 条切 眼与 风巷 连通， 即保证 有一 个眼 回采， 一个 眼联通 行人，还 有一 个眼准备 在 相邻 切眼之间， 沿 倾斜方 向 每隔8 m 掘 一个横』 J j ， 作为人工 打眼做 炮 的巷道， 以保证工人 在 有支护条件下 作 业。 在每个切眼的对茴，掘 绞 车 窝 ，宽 2 ． 0 m， 深 1 ． 5 Ⅲ。 3 回采 工 艺- ’ 藩煤煤电钻打眼，爆破落煤 。为减 小放短对顶l板的振动破坏， 。 ‘ 必须控制顶眼 到顶板 的距离 和装药量 。 顸 H 是 距顶 板一般 为5 0 0 m i l l 左 右。炮眼布置在 中间横 川 和 上风遭 内。在横』 f 眼内，上下两翻布置成 两排对眼，。 眼距 1 m，排 距 1 m ， 眼 僳 2 3 m。底 眼卧底 。炮 眼装药量 一般不 超过0 ． 9 k K 。 一 次起爆 眼数为 4 5个 。 砥 抗线控制在 l m左右。爆破时，按 自下而 上顺序进行 图 3 。首先 起爆① 号横川 的炮眼，其次是②～⑧号。爆破耙装和打 畦工作交替 作 业 。 装运煤放炮后，开动绞车使耙斗往 复 运行 ，将爆落煤 耙运到顺 满刮板机 上运 出。在 耙斗运行 路线上 的煤 耙 净后 ， 移 动 导向轮尾轮，继续耙装运。耙矿绞车型号 技术特 ，压见 表 1，厩 槽采用 S Gw 一 3 4 型 刮板输 送机运翱 。 当工 作面维进 到预定 的允许安 全 跨距 L。 时 ， 留设 2～ 3 1 1 1 的 刀柱 煤 柱 控制 顶板，以保证下一个切眼的正常回录 。煤 柱舶太小取决于 煤层厚 度，一般 情况下， 宽 与厚 之比为 1。 1． 留煤柱 时，尽量避 开 “ 煤 窝一 。这 样，既 可提 高回收率， 又 ● 维普资讯 ● 2 DP J 一3 O 型 双卷 筒耙 矿绞 车技术 规范 表 1 名 称 I 技术 ’ 指标 工 作卷简牵 引力 ，k g 空载卷筒牵引力 ，k g 工作钢丝绳平均绳速， m／s 空载钢毽绳平均绳速，m／s 工 作锶丝绳直径， mm I 空载钢丝绳直径，mm I 钢 丝绳破断力， k g j 工作卷筒容 绳量， m 『 空载卷筒容绳量 ， m l 一 r一一 一 _一 1 『 型号 l 功率， k W 电动机 转 速， r／r a i n j 电压，V l 1 长， 1 3 2 m 外型 尺寸 宽 1 3 2 1 3 2 i 高 m m 耙 斗容量， m。 ． 总重量 ，k g 滑轮直径 ， mm 固定 楔形状 28 00 2 00 0 ‘ 1． 2 r． 6 1 6型号 l 61 9 4 - 1 1 7 0 1 4型 号 61 9l t 7 0 834 0 85 ‘ l 10 l 685 83 0 ● 73 5 0． 7 11 80 2 00 倒楔 式一一 绳套式 和 J 于顶板管理。 打眼横川一般为梯形本支护，在煤层 较 薄对 ，小于 2 m 采用 打横板或顺板支 护。上风巷挂导向轮处，当顶板竞整时用 点柱犒时支护}顶板破碎 时用横板 临时支 护 图l4 。 绞车峒 室前方 ，一 般用 3 m抬 棚 支 护，术 料直径不 小于 2 0 0 m m。 4． 故障 处理 断绳备 有带铁钩 的长 竿， 人站在横 川 内引绳或倒绳，严禁进 入采 空区 。 压绳如耙斗 在老塘 以外 ，在耙 斗处 断开钢丝绳，开动绞 车抽 出j 如耙 斗在采 空区 里可 从导 向轮处 断开 钢 丝绳， 先将耙 固定 图 4 尾轮 处临时支护 斗拉到上下出口 ，再开动绞车抽 出 印 丝 ’ ， 绳 压耙斗先 在 耙 斗上方 做好 』 临 时 支 护，然 后 用钢钎或 术 杠翻动岩块j若 岩块 较 大，可 用爆破方 法处 理 。 21 几 。 _Ⅲ i D 4 2 7 O J 维普资讯 导向轮固定撰艇藩开工前用一条粽 ／s ，耙 斗 窖 媒 熊q 0 o 7 t ，容 煤 系 数 m外 的风巷 柱上， 当固定 楔脱落时， 用人 作 一次时间 T s ，空载一 次时 通风 安全用一台1 1 kW局扇 ， 将风 间 T s，一 次 辅 助时 阊 筒 接 挈 工 要 呈 竺 要 要 T 。 l 0 ， ‘ 一 次 垒 过 程 时 间 T T 。 三 詈 专 蔫 sT ‘ 能 力 工 作 面 采 用 “ 三 八 ’ 怍 业 制 连 续 生 产 。 ～ ⋯一 ⋯一’ ～ ■ ⋯ 一 炮 工、安全 员 ，移稳轮工、 刮板 机司机 ， 耙 矿绞 车 日生产能力 ’ 技术经骈指标，在工 怍面长度为3 2 2．耙矿绞车生产能力与工 作 面长 对，平均 日产为3 1 0 t ， 直接工效6 1 t ， 回收 度的关系 率达 s 3 ％，万 吨 坑 木 耗 2 4 I i 3 ． ， 火药 耗 将上述 各值代 入式 2 和式 3 三、几个问题的探讨 1．耙 矿绞 车生产 能力 设 工作面 长度为 L m， 工作 时卷筒速 度 l 1 ． 2 m／ S ， 空载时卷 筒速 度v t 1 ． 6 m Q 4 从式 4 可 以看 出，工 作面加 长， 耙 矿绞 车生产能力 降低 。将不 同 L值代 入 式 4 可求 得相 应 的 Q值 见表 ．2 。 裘 2 i ’ 回 采 工 作 面 长 度 L m 耙矿绞车 日生产哉力Q， t ／d 工作面日推进速度I ， m／d 溜 子巷风巷 长度 之和S ， m 3．耙 矿绞 车生产 能力 与工 作面 推进 度 绞 车移动 的关 系 绞 车生产能力应 与工作面生产哉力相 适 砬 。 回采 工作面 月生产能力 Q ，t ／d Q ’ Ll mr C 5 式 中 l一一 工作面 日推 进速度， } m工 作面采 高， 3 } r 一 煤 的容重， 1 ． 4 ， C 工作面 目收率 ，0 ． 8 5 。 22 当式 4 与式 5 相等时化篱得 ， 一 1 2 4 2 3 6 L 1 3 ． 7 设 m3 m，将 不 同 的 L值 代 入 式 6，求得相应的 l 值 见 表 2。由 上式可 知，L增加， l 减小 。 4． 回果工 作面 长度与巷道 掘进 率的 关 系 在采亮、走向长度固定的情况下，采 面倾 斜长 度越 大， 获 得储量 越 多， 采区 阶 6 9 2 9 ．1 6 3 1 5 7 4 5．●2 7 4 1 5 8 0 2 ●4 8 5 1 ， ． 1 9 7 1 4 7 4 1 Rv 0o 0 ●1 1 9 5 8 4 4 -2 1 2 2 5 4 0 i 3 8 2 4 8 3 4 ．7 5 8 3 l 2 维普资讯 ■ ● 段越少，阶段平巷长度相对减少，掘进率 降低 反之亦然 。 可 采储量 的构成 ； QS L11 1 1“ C 7 式中 S运输巷和风巷长度之和 ， m} L 采面 倾斜长 度， I m～煤 层厚度， l r 、 C一一 同上式 。 亦 即 s 撩 考 8 由上式可以看出，L与S 成反变关系。 设可采储量Q 为 it 0 O 0 0 t ， 采 高 为 3m， 将不 同L值代 入式 8 ，求 得稻 应 的． S 值 见表 2 。 5．回采工作面台理长度的选择 从上述 分析 看 ，式 4 、 6 、 8 ，分别表示Q、l 、S与采面长度 L 杓荧京， 其表示的图形 均为 其上 各点变化 率不 同的双曲线 反 变关 系 。现进 一步 分 析从 中选择 其最 佳 长度 L 1 1 1 。以 5 m为 均 匀长度间距 AL5 r f1 、 用 △L 表 示L1 5 2 0m的差段，△Lt表 示L2 0 ～ 2 5 m的差段， 以此 类推 。按袭 2的Q， l 和 S 数值求 出相 应纳 A Q、 △I 和△s ， 作 出 各种变化曲线 见图 5 a ’ 、 b 、 c 。 图aL． 为 明显的曲 率变 化拍界 点 ，故 L 的最优船区间 为 △L‘ ，即Lm3 0 3 5 m 见 图 5 d， 为采面最佳 长度的 理论 值 。 ‘ C a 】 L b’ 图 5 从各量 变化 率求L最 优 区段 维普资讯 稳产增收永葆青春 兴隆 矿务局 技术委员会主 任 张迎洲 兴隆 矿务局 是开采3 O 多年 的老局 。矿 区地质构造复杂，断裂发育，井有岩浆岩 侵 入 。按 原设计 总体规划 己完成 预 定 目 标 ，当前面 临着资源枯竭 、接替紧 张 的严 重局面 。在这种情况下，兴陛矿务局广_呔 职工依靠科技，因地制盏，走稳产增收之 路，使老矿区焕 发了青春，承包计翔年年 完成，职 工生活水 平年年 提高，安全状况 年 年好转，产 品质量年 年提 高， 全员 工效 不断增 长。 一 稳产 由于多年开采，储量枯竭，矿井相继 报废，生产能力下降。怎么办面对现实 和压力 ，为了稳住产量，局领导 组织 有关 部门和技术人员，大搞调查研究，科 学地 分 析 资 源 现状，决定采 取两 顼措施 第 一 ，对边角煤 零星块段大力 复 采 ， 第 二，分析构造情况 寻找新的可采区域。 1 ．大上小井、小露天。根据兴隆矿 区煤层 埋藏浅、 露头多 、上 部偏 厚及投产 初期回收率低等情况，决定大上小井、小 露天 。几年 的实践证明，这条路 子 是 对 的，达到了稳产的目的 e 附表 。 2．积极寻找新采区。广 大 技 术 人 员， 特别是地 质工 作者 ，应用地质力 学 的 从生 产实践看 ，影 响采 面长度的还有 下述 因素 ； 1 耙 矿绞 车最大容绳量为4 512 1 。 2 煤层厚采面宜短一些’煤层薄 采 面寅长一些，故 以煤 层厚 3 血为计 算基 数是妥 当的。 3顶 板跨落面 积极限值大时采面 可长些 ，后 之可短 些 o 4从绞车司机的观察范围来看， 工作面越短越有 利， 一般不应超过4 0 12 1 。 根掊 理论分析及 我矿生产实践 ，工 作 面长度 以3 0 3 5 1 1 1 为最佳 。 四、 总结 短壁 刀柱耙 装采煤法 有 以下优 点； 适应 性强在煤 层厚度变化，底板 凸 凹不平时也能应 用，既可走向布置 ，又可 倾斜 布置 。 24 产量高三班连续生产，比同煤 层其 它采法日产提 高 ％，生产中最高小班产 量3 2 0 t ，最高 日产6 8 2 t 。 。 蚊季寓 回爰畦 霹设区段煤柱， 顶板完整、 坚硬对 ， 述可戗减少刀柱个数或 尺 寸 。回收率可达 8 g 以上， 比其它采 煤 法 提 高2 0 ％左 右 。 劳动蕾 度低除打跟 放 炮是人 工 用 煤 电钻 舴 业以外， 装煤、 运输全是机械化。 ． 经济效益膏 与同类媒层的术 支护长 壁工作面相比，每万吨节约坑 木 6 5 ％ 以 ．r ， 火药消 耗减 少5 4 ，雷 管 消 耗 减 少 7 ． 4 ％ 。 短壁刀柱耙 装采媒 法 的缺 点是 1．巷 道掘进 率 高 。尤其 是 在 薄煤 层，往往 出现 采掘衔接紧 张局 面 。 2．煤 层厚 度超过 6 m时，钻 杆长度 不能穿透全煤 层，底 部煤难于爆 破 。 ● 维普资讯