大陽煤礦綜采工作面 設(shè)備適應(yīng)性改造探析

文/李晉平

大陽煤礦地處全國最大的煤田——沁水煤田腹地，礦區(qū)主要煤系地層為上石炭統(tǒng)太原群及下二迭統(tǒng)山西組。大陽煤礦為蘭花公司下屬主力礦井，2002年開始進(jìn)行機(jī)械化改造，采煤工藝為綜合機(jī)械化放頂煤開采，原采區(qū)北一采區(qū)地質(zhì)條件簡單，陷落柱、斷層發(fā)育較少，煤層傾角小于10°，煤層賦存穩(wěn)定。

根據(jù)初步設(shè)計，綜采設(shè)備選擇的是適應(yīng)能力較小的配套設(shè)備，隨著開采的逐步延伸，尤其是穿過一條落差30m的斷層，到達(dá)現(xiàn)在的三四采區(qū)后，礦井地質(zhì)條件發(fā)生了巨大的變化，褶曲、無炭柱、斷層及其發(fā)育，沖刷帶在局部地區(qū)也存在，煤層厚度變薄且不穩(wěn)定，煤層坡度起伏大，節(jié)理裂隙發(fā)育，掘進(jìn)回采過程中極易片幫冒頂，原來回采設(shè)備穩(wěn)定性、適應(yīng)性以及完成安全生產(chǎn)任務(wù)等方面不能滿足開采的需要，急需進(jìn)行開采工藝升級改造。

大陽煤礦地處全國最大的煤田——沁水煤田腹地，礦區(qū)主要煤系地層為上石炭統(tǒng)太原群及下二迭統(tǒng)山西組。大陽煤礦為蘭花公司下屬主力礦井，2002年開始進(jìn)行機(jī)械化改造，采煤工藝為綜合機(jī)械化放頂煤開采，原采區(qū)北一采區(qū)地質(zhì)條件簡單，陷落柱、斷層發(fā)育較少，煤層傾角小于10°，煤層賦存穩(wěn)定。

根據(jù)初步設(shè)計，綜采設(shè)備選擇的是適應(yīng)能力較小的配套設(shè)備，隨著開采的逐步延伸，尤其是穿過一條落差30m的斷層，到達(dá)現(xiàn)在的三四采區(qū)后，礦井地質(zhì)條件發(fā)生了巨大的變化，褶曲、無炭柱、斷層及其發(fā)育，沖刷帶在局部地區(qū)也存在，煤層厚度變薄且不穩(wěn)定，煤層坡度起伏大，節(jié)理裂隙發(fā)育，掘進(jìn)回采過程中極易片幫冒頂，原來回采設(shè)備穩(wěn)定性、適應(yīng)性以及完成安全生產(chǎn)任務(wù)等方面不能滿足開采的需要，急需進(jìn)行開采工藝升級改造。

一、井下綜采設(shè)備開采中存在的問題

目前大陽煤礦設(shè)計年產(chǎn)量為150萬噸，一井兩面，采區(qū)3#煤層傾角1～17°，局部為雙傾斜，埋深195～550m，煤層厚度 3.77～5.86m，平均厚度5.29m，煤層硬度系數(shù)2.5～3?，F(xiàn)開采的3403工作面所采3# 煤層傾角 1～11.5°， 埋深 415～435m，煤層厚度5.6m，工作面直接頂為灰黑色粉砂巖，厚度3.35～4.68m；工作面長度 165m，運輸順槽 4×2.8m，回風(fēng)順槽 4×2.8m。工作面初次來壓步距27m，周期來壓步距13m。

工作面液壓支架型號為ZF3400/17/28，實際使用過程中的問題主要是接頂面積不易控制漏矸嚴(yán)重，無前探梁架前空頂距不易控制，護(hù)幫效果不好，膠管損壞嚴(yán)重，片閥漏液嚴(yán)重，端頭支架損壞嚴(yán)重，端頭支護(hù)困難；采煤機(jī)型號為MG160/375-WD，整體使用效果良好，主要問題是割不通三角煤，過煤高度小，油封輕微漏液，調(diào)高泵損壞，電氣部分輕微損壞；刮板機(jī)型號為SGZ630/220，存在的問題為：機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接處吐煤效果差，過煤寬度小，鏈輪組件輕微漏液，鏈條磨損，前后刮板輸送機(jī)帶煤多。

二、過渡段液壓支架尾梁壓電機(jī)改進(jìn)措施

工作面過渡段支架尾梁壓機(jī)頭的問題。正常距離為660mm，實際只有不到300mm。

1.增加尾梁千斤頂?shù)母讖?/p>

由目前的160mm增加到180mm，其工作阻力由790KN增加為1000KN。

2.改變尾梁結(jié)構(gòu)

由目前的兩節(jié)改為三節(jié)，如圖，可以從三方面改善尾梁壓機(jī)頭的問題：

（1）外力合力力臂減小，可減小外力合力力矩；

（2）尾梁縮短，所受整體外力降低，同時尾梁縮短，即使后端受力，也不會壓到電機(jī)；

（3）尾梁變薄，增加尾梁活動空間。

3.支架頂梁存在的問題及改進(jìn)措施

大陽煤礦ZF3400/17/28支架采用整體頂梁+護(hù)幫板結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)過頂梁前端不接頂?shù)默F(xiàn)象。頂梁是支架的重要的結(jié)構(gòu)件，選擇合理的頂梁結(jié)構(gòu)對支架使用效果有重要的作用。目前頂梁結(jié)構(gòu)形式主要有整體剛性頂梁、鉸接分體頂梁兩種。

鉸接分體頂梁前端可以上下擺動，與頂板接觸效果較好，對不平頂板適應(yīng)性強；支架整體運輸尺寸小，鉸接前梁增加可伸縮前探梁可解決架前空頂問題和提升護(hù)幫效果。但鉸接分體頂梁支架前端支撐力小。同時鉸接分體頂梁由于前端架間鉸接前梁無活動側(cè)護(hù)板，對頂板密封性較差。

整體頂梁結(jié)構(gòu)簡單、可靠；支架前端支撐力大，對頂板載荷的平衡能力強，有利于維護(hù)頂板以及抑制煤壁片幫；同時整體頂梁全長設(shè)置活動側(cè)護(hù)板，對頂板密封性較好。但對不平頂板適應(yīng)性差，頂梁前部受壓大時有拔后柱的情況。支架整體縱向運輸尺寸較長。

支架頂梁的選擇要根據(jù)支架頂板（煤）的破碎情況和頂板來壓情況進(jìn)行選擇。一般在軟及極軟頂板（煤）條件下，為了防止鉸接前梁前端冒空而采用整體頂梁的形式，可以采用全長側(cè)護(hù)板對頂板（煤）進(jìn)行盡可能多的掩護(hù)；較軟頂板（煤）一般對應(yīng)的礦山壓力較小，從而整體頂梁拔后柱的情況可以有效避免。大陽煤礦煤層硬度屬中硬度煤層，應(yīng)選用鉸接分體頂梁液壓支架

三、結(jié)論

通過對現(xiàn)有設(shè)備分析，提出大陽煤礦現(xiàn)有設(shè)備基本能滿足工作面年產(chǎn)90萬噸，工作面長度不大于180m的改造要求，為滿足安全生產(chǎn)能力不斷提高、埋深增加和工作面加長降低掘進(jìn)率的要求，其需替換的設(shè)備按迫切程度依次為ZF3400/17/28型液壓支架、SGZ630/220刮板輸送機(jī)、MG160/375-WD采煤機(jī)。在考慮設(shè)備的高可靠性和集團(tuán)公司內(nèi)部的統(tǒng)一規(guī)劃下，推薦設(shè)備為ZF7200/17/33型鉸接分體頂梁液壓支架、MG200/600-WD型采煤機(jī)、SGZ764/500刮板輸送機(jī)、SZZ800/320自移式轉(zhuǎn)載機(jī)。