大傾角仰采綜放工作面開采技術(shù)研究

倪少軍

摘要： 隨著礦井開采深度的增加，礦井主采煤層已回采結(jié)束，礦井產(chǎn)量隨之降低，為保證礦井產(chǎn)量，更大限度的將礦井儲量開采出來，需要對礦井主采煤層的邊角煤進行回采，由此增加礦井效益，節(jié)約資源。但回采邊角煤工作面布置不能按照正常工作面沿煤層走向布置，因此會給設(shè)備配套及工作面回采帶來很多不利因素。大傾角仰采技術(shù)的有效應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)原煤回采量增加，從而能夠?qū)崿F(xiàn)理想的經(jīng)濟效益。本文針對工作面在仰采過程中所存在問題進行分析并提出相應(yīng)對策。

Abstract： With the increase of mine mining depth， the main mining seam of mine has been completed and the mine output is reduced. To guarantee the output of mine and to mine the mine reserves to a greater extent， it is necessary to mine the corner of the main coal seam of the mine. Coal mining， thereby increasing the efficiency of mines and saving resources. However， the coal mining face of the coal mining face cannot be arranged along the coal seam along the normal working face， so it will bring a lot of unfavorable factors to equipment support and working face recovery. The effective application of high-angle mining technology can increase the recovery of raw coal， so as to achieve the desired economic benefits. This paper analyzes the problems existing in the process of raising the working face and proposes corresponding countermeasures.

關(guān)鍵詞：大傾角；綜采工作面；仰采技術(shù)

Key words： large dip angle；fully mechanized mining face；mining technique

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）26-0167-03

0 引言

棗泉煤礦110201（Ⅱ）綜放工作面以北為11采區(qū)三條井筒，東側(cè)為110201工作面回風(fēng)巷，南側(cè)為110201工作面與110203工作面回撤通道、西側(cè)為110203工作面皮帶巷。110201（II）工作面回風(fēng)巷和膠帶運輸巷道沿110201、110203工作面傾向布置，因此形成工作面回采成平均角度約15°仰采。工作面配套MG750/1910-WD型交流變頻電牽引采煤機、SGZ1000/2×855型中雙鏈刮板輸送機、SZZ1350/525型中雙鏈轉(zhuǎn)載輸送機、DSJ140/300/3×630型膠帶輸送機。使用ZF13000/25/43D四柱雙伸縮支撐掩護式低位放頂煤液壓支架、ZFG13000/25/43D型過渡支架、ZFP13000/26/40D型排頭架、ZT25000/25/40D型端頭支架等聯(lián)合支護工作面頂板。工作面在回采過程中存在的以下難點。

①對于大傾角仰采工作面在回采過程中采煤機機身容易向老塘側(cè)傾斜，采煤機在截割時容易截割到支架前梁。②大傾角仰采工作面在截割過程中煤璧易發(fā)生大面積片幫。③隨著工作面回采，工作面支架與后部刮板輸送機之間的位置發(fā)生變化，后部刮板輸送機的位置很難達到最佳放煤位置需要。

1 大傾角仰采工作面關(guān)鍵技術(shù)研究

通過對棗泉煤礦110201（II）工作面回采，對回采過程中存在的難點問題總結(jié)出了相應(yīng)對策。

1.1 預(yù)防采煤機割支架前梁方案

棗泉煤礦110201（II）工作面，最大仰采角度18°，平均仰采角度大約15°，根據(jù)工作面三機配套圖，以工作面支架高度4.1m計算，當工作面支架高度達到4.1m時，采煤機爬坡幅度為5°，當坡度大于5°時，采煤機后仰幅度過大將截割到支架頂梁。只有當支架與刮板機同時爬坡且爬坡坡度一致時，采煤機能正常挑頂而不割頂梁，由于工作面仰采平均坡度15°，采煤機司機把握不了留底量和挑頂量，導(dǎo)致工作面頻繁出現(xiàn)采煤機割支架頂梁的現(xiàn)象，針對這一狀況，我們采取了兩種改革方案用于預(yù)防此類事故的發(fā)生，具體措施如下：

方案1：刮板機下墊枕木

此措施主要是在前部刮板機靠近老塘側(cè)使用枕木將刮板機老塘側(cè)抬高，使用枕木規(guī)格為1200×150×150mm，以最大爬坡18°計算，當工作面仰角為18°時，每截割一個循環(huán)（以865mm計）工作面底板抬高267mm，此時挑頂幅度必須大于267mm且支架爬坡達到18°，采煤機在下一循環(huán)不會割支架頂梁。根據(jù)這一狀況，我隊采取利用Φ26mm大鏈、21.2T蝴蝶結(jié)配合支架升降頂梁的方式將前部刮板機老塘側(cè)提起，在前部刮板機老塘側(cè)刮板機下墊枕木，每節(jié)刮板槽下采用兩根規(guī)格為1200×150×150mm的枕木人為的將刮板機墊平，從而確保采煤機在割煤時不出現(xiàn)后仰現(xiàn)象，避免采煤機割頂梁，同時能最大限度的提高挑頂量，確保工作面采高。

方案2：將普通十字頭更換為加長十字頭

工作面支架配套十字頭眼距為300mm，當刮板機最大步距推移到位，但工作面留底過大或挑頂幅度不夠時，工作面仍會出現(xiàn)采煤機割頂梁的現(xiàn)象。根據(jù)這一狀況，我們在工作面51#-65#支架采用眼距為700mm的加長十字頭替換支架配套十字頭，刮板機推移到位后超前支架頂梁約400mm，從而確保采煤機在下行割煤時不割支架頂梁。

使用配套十字頭時工作面支架端面距為595mm，采煤機上翹5°時，工作面支架端面距為107mm；使用加長十字頭時工作面支架端面距為995mm，采煤機上翹5°時，工作面支架端面距為493mm。結(jié)合現(xiàn)場實際使用情況，工作面在正常回采和周期來壓時，工作面煤壁、頂板都比較完整，沒有發(fā)生大面積片幫和頂板破碎現(xiàn)象。工作面的頂板處于可控制范圍。

兩種方案對比：

方案1主要優(yōu)點是避免出現(xiàn)采煤機割頂梁的現(xiàn)象，確保正常生產(chǎn)。缺點是：在墊設(shè)過程中，人員需進入前部刮板輸送機內(nèi)將刮板輸送機與支架進行連接，仰采工作面片幫煤較多，人員進入架前存在極大的安全隱患，而且在生產(chǎn)過程中，需停機后方可對刮板機進行墊設(shè)，從而占用了較多的生產(chǎn)時間，降低開機率，生產(chǎn)效率低，材料費消耗大。

方案2的主要優(yōu)點是：在材料費上相比于刮板機下墊設(shè)枕木節(jié)省較多，且為一次性投入，損耗較小。安全方面，加長十字頭的使用，避免了人員進入架前起吊刮板機及墊設(shè)枕木，大大減少了片幫傷人的幾率。同時不用停機墊刮板機，提高了工作面開機率和生產(chǎn)效率，工作面正規(guī)循環(huán)數(shù)逐步提升至6個循環(huán)。缺點是：人為加長工作面支架與刮板機之間的間距，導(dǎo)致支架頂梁控頂距不能滿足正常需求，當支架拉移到位后，需將支架伸縮梁打出，用于控制頂板。

1.2 煤璧片幫支護

當工作面仰采時，隨著仰采角度的增大，煤璧上方也發(fā)生了變化，在緩傾斜煤層開采時，煤璧整體垂直于底板，底部煤體可對上方煤體起到一定的支護作用，當工作面仰采時煤璧整體與底板形成夾角，底部煤體對上部煤體無法形成有效支護，造成上部煤體片落。因此為了有效控制仰采工作面煤璧片幫，液壓支架選型時要充分考慮到這一因此，要及時有效的對煤璧進行支護。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上要選用可伸縮的伸縮梁機構(gòu)及可旋轉(zhuǎn)的護幫機構(gòu)，在采煤機截割后及時伸出伸縮梁，翻轉(zhuǎn)護幫板，防止片幫。操作人員要在采煤機截割過后第一時間跟架，減小空頂距，對頂板形成有效支護。

1.3 放頂煤問題的分析

對于緩傾斜煤層，頂煤跨落時可與底板垂直，而仰采工作面頂?shù)装迮c水平線形成一定夾角，頂煤跨落時較緩傾斜煤層更靠后，后部刮板輸送機按照正常安裝位置，頂煤落下后無法進入刮板輸送機槽體內(nèi)，為達到理想放煤狀態(tài)必須采取措施。我礦110201（II）采取增加拉后溜鏈環(huán)長度，使后部刮板輸送機位置相對靠后，以達到理想的放煤效果。

原配置拉后溜選用為？覫34*126型圓環(huán)鏈，鏈環(huán)節(jié)距為126mm，鏈環(huán)為19環(huán)，拉后溜長度（L3）為：

L3=126*19=2394mm（不包含鏈盒內(nèi)鏈環(huán)）

改造后：

由于110201（II）工作面沿走向平均坡度為15°，故工作面支架與水平位置之間角度為15°（如圖3所示）。

由圖看出，當支架與水平線之間成15°夾角時，落煤點發(fā)生變換，通過在圖上做垂線可以得出，當支架與水平線支架成15°夾角時，落煤點向老唐方向移動距離為240mm。

由以上推論可以得出，當工作面支架與水平線之間成15°夾角時，落煤點向工作面老塘方向移動240mm，因此可以得出應(yīng)選擇的拉后溜鏈條長度（L）為：

L=L3+240=2394+241=2635mm

故選用的鏈環(huán)數(shù)量為：N=2635/126≈21

故當工作面支架與水平線之間成15°夾角時，使用？覫34*126型圓環(huán)鏈作為拉后溜鏈條時，因選用數(shù)量為21環(huán)（不包括鏈盒內(nèi)鏈環(huán)）。

1.4 其他方面問題

電氣平臺改造：工作面在膠帶運輸機機尾處安裝電氣平臺，用于防止電氣設(shè)備及電纜由于膠帶運輸巷傾角大，局部達到16°，導(dǎo)致電氣平臺推移困難。針對這種情況，在機巷電氣平臺前方安裝一臺絞車，使用絞車配合皮帶自移機尾向前推移電氣平臺，但在電氣平臺過程中還存在頻繁發(fā)生電氣平臺小車脫軌現(xiàn)象。為此通過現(xiàn)場試驗，在2節(jié)電氣平臺中間連接板上加焊定位耳座，有效防止了推移電氣平臺時錯位脫軌。

工作面支架腳踏板墊設(shè)：仰采工作面支架行人處形成走向坡度，行人容易滑倒，尤其是在早班檢修過程中，在工作面抬運物料，存在極大的安全隱患，針對于這點，將支架腳踏板進行改進，將支架腳踏板抬起后，在支架腳踏板靠近采空區(qū)側(cè)進行加工，支架腳踏板成水平狀態(tài)的同時，防止人員行走時滑到。

自制快速清煤器：刮板輸送機在使用過程中需定期對刮板螺栓進行緊固，但是由于刮板的螺栓沉孔均被煤泥堵住，套筒無法套入螺帽內(nèi)，需要人工清理，效率大大降低，同時人員在緊固螺栓時長時間的待在機道內(nèi)，存在一定安全隱患。檢修人員自行研制螺孔快速清煤裝置，利用風(fēng)動工具進行清理，提高了檢修效率。

2 結(jié)論

通過對大傾角仰采工作面開采技術(shù)的應(yīng)用實踐，使得110201（II）工作面回采更加安全高效，為今后相同條件工作面的回采總結(jié)了經(jīng)驗，增加了礦井產(chǎn)量，減少資源浪費，有效增加了礦井效益。

參考文獻：

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[2]李鋒.現(xiàn)代采掘機械[M].煤炭工業(yè)出版社.