綜采工作面大傾角俯采關鍵技術研究與應用

徐德珊

(淮南礦業(yè)集團,安徽淮南 232001)

綜采工作面大傾角俯采關鍵技術研究與應用

徐德珊

(淮南礦業(yè)集團,安徽淮南 232001)

在大傾角俯采條件下,以皖北煤電集團劉橋一礦 663工作面為例,對回采過程中存在的問題進行技術分析,通過生產實踐,并提出解決問題辦法,成功實現(xiàn)了綜采工作面大傾角俯采,最大限度地回收和開發(fā)了煤炭資源,為類似地質條件下的煤層開采提供了借鑒經驗。

綜采面;大傾角;俯采

Key Technology and Application of Full-mechan ized Underhand M in ing

1 工作面開采條件及設備布置

1.1 開采技術條件

劉橋一礦 663工作面為 66采區(qū)首采面,風巷貼近劉橋鎮(zhèn)保護煤柱,機巷上部為待開采區(qū),北部靠近 -380m運輸石門,切眼靠近煤層露頭防水隔離煤柱。該面回采上限為 -150m,下限為 -360m,工作面走向寬 200m,傾向長平均 670m,可采儲量515kt。該工作面分為里外段布置,里段切眼長130m,外段切眼長 70m,兩切眼相距 142m。當里段回采至外段切眼時,工作面實行對接,繼續(xù)向前推進。機巷上方緊鄰一大斷層 F4。里切眼向外的175 m,傾角在 26～32°,再向外的 175m,傾角為19～23°,其余至收作線的 320m,平均傾角在 16～17°。該工作面煤厚在 1.3～3.7 m,平均在 2.8m,傾角為 14～32°,平均 20°。黑色,半亮 -光亮型,塊狀及碎塊狀為主,少許粉末狀,層理清晰,無夾矸;直接頂為灰 -深灰色粉砂巖,塊狀,局部為泥巖,厚 3.7m;基本頂為淺灰色,中粒砂巖,平行層里,成分為石英、長石,平均厚 15.4m。其上為砂質泥巖,局部為粗砂巖,厚 13.8m;直接底為深灰色砂質泥巖 -泥巖,塊狀,厚 5.6m。該面直接頂受兩處斷層影響,裂隙發(fā)育,破碎易冒。直接頂屬三類穩(wěn)定頂板,基本頂來壓明顯。工作面沿傾向布置,回采時俯采角度較大,兩巷回柱安全威脅較大,應加強密集支柱的使用和回柱擋矸。

1.2 主要機電設備配置

采用MG150/375-W型無鏈牽引采煤機,電機總功率 300kW,滾筒直徑 1.6m,截深 0.6m;ZZ4000/17/35型支撐掩護式液壓支架,控頂距最大 5948mm,最小 5348mm,初撐力 3476～3518 kN;輸送機為 SGZ730/400型,功率 200 kW。

2 大傾角俯采主要技術措施

2.1 切眼施工與支架安裝技術

切眼掘進巷高控制與支架安裝 切眼施工一般與設計采高相吻合。大傾角俯采工作面支架超高接頂不實時,在拉后溜的拉力作用下,很容易造成支架中心偏移,因此,切眼掘進時一定要控制切眼高度,若超高,安裝時一定要采取接頂措施。

切眼施工過渡角度 由于是大傾角俯采,切眼施工沿工作面走向不能是水平的,因為工作面從開始平推到跟上俯采大角度不可能一步到位,要有一個過渡階段,如控制不好很可能造成支架推輸送機時將輸送機掀起,阻礙輸送機前移,達不到推移步距,損壞推移千斤頂。為此,切眼掘進時要將前方人為造成一個下扎斜坡過渡,以便設備與層位盡快過渡到大角度俯采狀態(tài)。

2.2 工作面割煤、推溜、移架技術

割煤 大傾角俯采時,采高和控頂距都應嚴格控制,663工作面采高為 2.6m,采煤機割煤時應控制好割煤速度和滾筒的截割高度。遇到堅硬夾矸,不得強行截割,應進行預放炮松動巖體。因采煤機裝煤效果差,造成工作面輸送機推移不到位,特將采煤機的工作方式定為單向割煤。單向割煤方法：采煤機下 (上)行割煤、移架,上 (下)行空刀返回裝煤、抵車,往返進一刀。采煤機割煤前,采煤機司機要了解、掌握工作面煤層變化情況,割煤時集中精力,嚴格控制好采高,嚴禁截割支架前梁或鏟煤板以及割頂、割底。工作面煤壁要割直,控制好滾筒的剎底量。割煤速度應保持在1.5～2m/min,保證采煤機勻速運行,減少負荷。

推溜 大傾角俯采時,前溜推移較困難,因采煤機自身裝煤效果較差,前溜前面的浮煤將會很多,造成推移步距達不到要求,特別是支架角度與溜子角度不一致時,會造成推溜時前溜擋煤板側翹起。為了保證前溜推移到位,首先要嚴格控制工作面層位,使支架底座及推移千斤頂、前溜和煤層回采角度一致,這樣前三者在一個傾斜平面上才能保證前溜推移到位,因此,要求管理人員每個循環(huán)都必須測量支架、前溜、煤層的角度。當層位失控出現(xiàn)下剎角度過大時,應用千斤頂把前溜鏟煤板側掛在前梁處起吊,以減小角度。當角度較小時,要將前溜拉回采煤機,重新下扎掃底,保證下剎角度達到要求。為此,采取單體液壓支柱輔助抵車或使用錨鏈吊車推移。單體液壓支柱輔助抵車的方法是：在采煤機返回空刀裝煤后進行,抵車時應距后滾筒不少于 20m;單體液壓支柱一端打在推移桿與運輸機的連接處,一端打在頂梁的下端面上,每隔 2架打 1根單體支柱,使用棕繩將其拴緊拴牢,剛性接觸面之間用薄板皮墊實,防止打滑崩起傷及人員或設備;推移千斤頂與單體液壓支柱應同時緩慢給液,且單體液壓支柱采取遠距離供液。錨鏈起吊推輸送機方法：推移之前,采煤機、輸送機停電閉鎖后,再將工作面輸送機吊平。即在所推輸送機處,每隔 5架用 40T輸送機鏈條和輸送機鏈條做成的鉤子,一端固定在輸送機煤幫條上,另一端將對應的支架降下,固定在支架前梁吊孔上,升架將輸送機吊平,再在煤幫側用道板墊平,用 2.5m單體液壓支柱在采空區(qū)側每隔 5架打 1壓柱 (壓在推移桿的連接頭處),幫助推溜千斤頂向前推移輸送機,推移輸送機時要共同用力,緩慢供液,分次分量進行。工作面輸送機應保持完好,推移成直線,偏差不大于 15mm,溜子接頭最大彎曲度不大于 3°,保證輸送機平、直、穩(wěn)。推移輸送機時嚴禁輸送機與支架不連接或軟連接,移溜時,人員要躲在支架內的安全地點。

移架 大傾角俯采時,工作面采取跟機順序移架的方式及時支護頂板,移架前,應檢查推移千斤頂與推移桿、推移桿與輸送機的連接裝置是否可靠、有效,確保互相連接可靠,支架前及支架間的煤矸要清理后,方能進行移架。移架時,嚴格控制降架高度,每次移架時要做到頂梁的前端稍離頂板,頂梁的后端緊貼頂板,即后立柱的活柱收縮量要比前立柱少些,使之帶壓擦頂移架。以防支架傾倒及向煤壁竄矸,支架工要站在支架安全空間內進行本架操作,并要隨時調整支架的擠架、咬架、錯架現(xiàn)象,使支架保持合理的架間距。支架要在一條直線上,移架后支架頂梁要及時接實頂板,初撐力不小于 24MPa。

工作面上下出口的管理 663綜采工作面因俯采 (32°)開采,煤層沿工作面推進方向傾角較大,造成上下隅角回棚不安全。工作面上下出口及超前支護段,均采用 4排傾向棚進行支護,中間人行道 2排 “一梁二柱”,所有單體液壓支柱均穿“鐵鞋”,確保支柱初撐力不小于 11.4MPa。單體液壓支柱使用 DW31.5-180/100X懸浮式,使用HJDB-1200型鉸接頂梁。兩巷距采空區(qū)側頂板錨桿每隔 10排,拆除 2排錨桿托盤。兩巷回柱前,沿放頂線打一排密集支柱,從上至下背好擋矸簾,再在密集支柱的外側支設 1排 “一梁三柱”挑棚,清理好浮煤及雜物,留好退路,然后回柱放頂。兩巷回柱時,人員應站在支柱斜上方的安全地點使用滑輪組進行,回出的支柱及時打在放頂線的規(guī)定位置上,升足勁、背好大笆。多余的支柱打在其余支柱的頂梁下?；刂鶗r,3人 1組,一人觀察頂板及周圍情況,一人施工,另一人協(xié)助作業(yè),嚴禁單人操作?；刂鶗r,周圍及其下方停止一切與回柱無關的作業(yè),其他人員也不許在此逗留。所有單體支柱必須拴齊拴牢防倒繩,支柱初撐力不小于11.4MPa。如圖 1所示。

圖1 上端頭出口支護

工作面設備的管理與維修 由于工作面俯采角度較大,輸送機機身傾斜嚴重,機身向煤壁側下滑,為解決這個問題,采取了在機頭、機尾下方各打 2根DZ31.5單體液壓支柱當錨固柱的辦法,加強輸送機與液壓支架的剛性連接。另外,輔以人工清理浮煤,保持輸送機機身的傾斜度在 13～15°。推移輸送機時,采取單體液壓支柱輔助推移,取得了很好的效果,提高了裝煤效率。MG150/375-W雙滾筒采煤機在傾向俯采 (32°)回采時,通過改變割煤方式和相應技術措施,實現(xiàn)了采煤機的安全正常回采。當采煤機在傾角較大的里切眼至外切眼段回采時,因采煤機的重心偏向煤壁,采煤機向煤壁側傾斜嚴重,割煤時采煤機幾乎是睡向煤壁,采煤機運行阻力非常大,運行速度較慢。采煤機滑靴損壞嚴重,截齒有截割輸送機鏟煤板的現(xiàn)象。為了減少事故發(fā)生,要求采煤機割煤時,臥底量不得超過 300mm,留有一定的底煤,減少采煤機的傾斜度。加強檢修班檢修質量,每天早班必須對采煤機、輸送機進行檢查,專人給采煤機加油,嚴格現(xiàn)場管理。采煤機采用下行割煤,減少了采煤機的工作阻力,同時輔以人工清理浮煤,清理浮煤過程中,盡量襯平輸送機,減少采煤機的傾斜度。

663工作面俯采角度較大,為了更好地控制頂板,采取割煤后即時移架支護頂板,或護幫板及時升起抵死煤壁的辦法,同時在每架支架上安裝壓力表,監(jiān)測頂板來壓動態(tài)。支架初撐力合格率達到80%以上,即使在周期來壓、過斷層等情況下,也沒有出現(xiàn)頂板臺階下沉或冒頂事故。ZZ4000/17/35掩護式支架,在俯采過程中,嚴格執(zhí)行操作順序及工藝要求,有效地控制住了倒架、咬架、錯架和設備的損壞現(xiàn)象,保證了安全生產。

3 結論

劉橋一礦 663工作面大傾角俯采,通過對工作面“三機”的受力、大傾角俯采割煤、裝煤、運煤效果較差等原因的分析,改變以往的割煤方式,變雙向割煤為單向割煤,即下行割煤、移架,上行空刀裝煤,再輔以人工清理浮煤、推移輸送機,有效地解決了大傾角俯采采煤機割、裝、運困難的問題,同時減少了采煤機事故率。采用移架時,支架前立柱稍降、后立柱擦頂帶壓移架的方式,避免了移架時工作面煤壁側竄矸,也減少了架間竄矸,實現(xiàn)了安全生產,取得了顯著的經濟效果,為類似地質條件下綜采生產提供了借鑒經驗,具有廣泛的推廣和應用價值。

TD823.21

B

1006-6225(2010)01-0042-02

2009-10-13

徐德珊 (1969-),男,江蘇贛榆人,助理工程師,新莊孜煤礦項目部,長期從事煤炭生產管理工作。

王興庫]