大儲(chǔ)量工作面遠(yuǎn)距離掘進(jìn)及施工設(shè)計(jì)優(yōu)化

張自德

(西山煤電股份公司馬蘭礦)

大儲(chǔ)量工作面遠(yuǎn)距離掘進(jìn)及施工設(shè)計(jì)優(yōu)化

張自德①

(西山煤電股份公司馬蘭礦)

布置大采高、大走向、大采長(zhǎng)工作面是煤炭工業(yè)總體發(fā)展趨勢(shì),也是提高煤炭資源回收、減少礦井開(kāi)采投入,提高全員效率的有效途徑。馬蘭礦南一下組煤18307工作面兩巷及專(zhuān)用回風(fēng)巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2 010 m,由于工作面順槽長(zhǎng)、儲(chǔ)量大,在掘進(jìn)過(guò)程中引發(fā)了長(zhǎng)距離供電、通風(fēng)及運(yùn)輸?shù)葘?shí)際問(wèn)題,給掘進(jìn)帶來(lái)了困難。在大儲(chǔ)量工作面掘進(jìn)過(guò)程中,通過(guò)雙巷掘進(jìn)、優(yōu)化施工順序及施工方案,解決了大儲(chǔ)量工作面遠(yuǎn)距離掘進(jìn)帶來(lái)的一系列問(wèn)題,降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,取得了遠(yuǎn)距離掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

遠(yuǎn)距離掘進(jìn);通風(fēng);供電;施工設(shè)計(jì)優(yōu)化

1 工作面概況

18307工作面是西山煤電股份公司馬蘭礦第一個(gè)加長(zhǎng)800 m工作面,工作面走向長(zhǎng)度2 010 m,傾向長(zhǎng)度254 m,工作面可采儲(chǔ)量為233萬(wàn)t。

18307工作面對(duì)應(yīng)地表位于山西省古交市端端圪垛山梁的東南側(cè),切眼位置有宋家坡溝穿過(guò),蓋山厚度416～578 m,平均為495 m。18307所采煤層為石炭系太原組8#煤層,屬穩(wěn)定可采中厚煤層,煤層傾角較平緩,厚度變化不大,煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,常有1～2層夾石,煤層平均厚度為4.3 m。

18307工作面采用“兩進(jìn)一回”的通風(fēng)方式布置,設(shè)計(jì)施工巷道主要包括:皮帶巷、軌道巷、專(zhuān)用回風(fēng)巷、切眼及回風(fēng)橫貫。皮帶巷用于工作面回采期間的進(jìn)風(fēng)和工作面的原煤運(yùn)輸。軌道巷用于工作面回采期間的進(jìn)風(fēng)和工作面設(shè)備、材料的運(yùn)輸。切眼用于安裝采煤設(shè)備,并連通兩順槽構(gòu)成生產(chǎn)通風(fēng)系統(tǒng)。專(zhuān)用回風(fēng)巷及橫貫用于工作面回采期間的回風(fēng)。皮帶巷、軌道巷、專(zhuān)用回風(fēng)巷各2 010 m,切眼258 m,橫貫工程量21×40=840 m,合計(jì)工程量7 386 m。巷道平面布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 巷道平面布置示意圖

2 掘進(jìn)施工中存在的問(wèn)題

工作面采用EBZ-132型掘進(jìn)機(jī)落煤、裝煤, DSP-1140/800(650)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸原煤。當(dāng)工作面推進(jìn)至里程1 000 m時(shí),需增加第二部皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸原煤,當(dāng)工作面施工至切眼處時(shí),需增加第三部皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸原煤。工作面采用風(fēng)動(dòng)錨桿機(jī)、風(fēng)煤鉆施工頂幫錨桿。

1)通風(fēng)。馬蘭礦局部通風(fēng)機(jī)最大功率型號(hào)為DBKJNo.7.5(2×55 kW)型對(duì)旋式風(fēng)機(jī)局部通風(fēng),該風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)量為:980～630 m3/min,工作面割煤時(shí),絕對(duì)瓦斯涌出量為1.8 m3/min,千米巷道圍巖瓦斯涌出量為2.35 m3/min,按工作面施工至切眼時(shí)回風(fēng)T2瓦斯探頭處瓦斯?jié)舛葹?

式中:

Q局—局部通風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)量; P100—百米漏風(fēng)率,%,取2;

L—最大供風(fēng)距離,m,取2 010。

經(jīng)計(jì)算T2瓦斯探頭超限,掘進(jìn)過(guò)程中需提前增加第二套風(fēng)機(jī)或局部巷道形成全風(fēng)壓通風(fēng)。

2)供電。EBZ-132掘進(jìn)機(jī)額定功率為258 kW,采用70 cm2橡套電纜、1 140 V電壓供電。掘進(jìn)機(jī)工作電壓不低于額定電壓85%,當(dāng)線(xiàn)路電壓損失超過(guò)171 V,掘進(jìn)機(jī)不能正常工作。計(jì)算工作面施工至切眼時(shí)橡套電纜電壓損失為:

式中:

I—流過(guò)電纜的電流,A,取165.8;

L—電纜線(xiàn)路的長(zhǎng)度,m,取2 300;

γ—電導(dǎo)率,銅芯電纜取42.5;

cosα—電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù);

s—導(dǎo)線(xiàn)截面,取70 cm2。

經(jīng)計(jì)算掘進(jìn)機(jī)專(zhuān)用橡套電纜電壓損失超過(guò)規(guī)定,掘進(jìn)機(jī)不能正常工作,需更換截面大的電纜或掘進(jìn)機(jī)專(zhuān)用移變往里移設(shè)。

3)掘進(jìn)過(guò)程中運(yùn)輸問(wèn)題。遠(yuǎn)距離掘進(jìn)過(guò)程中所用的支護(hù)材料和機(jī)電設(shè)備如果都由人工運(yùn)送,增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,降低了掘進(jìn)效率。需采取有效措施解決遠(yuǎn)距離掘進(jìn)過(guò)程中支護(hù)材料和機(jī)電設(shè)備運(yùn)輸問(wèn)題,才能確保大儲(chǔ)量工作面遠(yuǎn)距離掘進(jìn)。

3 遠(yuǎn)距離掘進(jìn)施工中所采取的措施

1)雙巷掘進(jìn)形成工作面初期生產(chǎn)系統(tǒng)。18307工作面機(jī)掘工程量為6 546 m。實(shí)際施工中先后安排兩個(gè)機(jī)掘隊(duì),分別施工18307專(zhuān)用回風(fēng)巷和軌道巷,兩巷施工至里程960 m處,施工橫貫相互聯(lián)通。軌道巷Ⅱ段施工期間的運(yùn)煤系統(tǒng),經(jīng)橫貫走專(zhuān)用回風(fēng)巷。軌道巷Ⅰ段調(diào)整為進(jìn)風(fēng)巷,拆除軌道巷Ⅰ段掘進(jìn)期間的皮帶運(yùn)輸設(shè)備,并對(duì)該段軌道巷進(jìn)行釘?shù)馈惭b絞車(chē),形成軌道運(yùn)輸系統(tǒng)。兩隊(duì)繼續(xù)向前掘進(jìn)所用的支護(hù)材料及機(jī)電設(shè)備都經(jīng)軌道運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)至里程960 m處,極大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了掘進(jìn)效率。同時(shí)兩隊(duì)所用的風(fēng)機(jī)和移變都移設(shè)在軌道巷Ⅰ段里程900 m處。為18307軌道巷Ⅱ斷和專(zhuān)用回風(fēng)巷Ⅱ段施工提供了供電和通風(fēng)保證。

2)優(yōu)化設(shè)計(jì),施工措施巷,形成切眼擴(kuò)幫期間通風(fēng)系統(tǒng)。18307軌道巷施工到位后停掘,拆除掘進(jìn)期間皮帶運(yùn)輸設(shè)備,軌道巷Ⅱ段釘?shù)腊惭b絞車(chē),形成18307軌道巷運(yùn)輸系統(tǒng),為切眼擴(kuò)幫運(yùn)輸圓木等支護(hù)材料提供運(yùn)輸保證。該掘進(jìn)隊(duì)退到軌道巷里程960 m處,開(kāi)口施工措施巷,措施巷到位后施工18307皮帶巷Ⅱ段,和18307切眼貫通,形成18307切眼擴(kuò)幫期間中期通風(fēng)系統(tǒng)。18307措施巷的施工很好地解決了皮帶巷Ⅱ段施工期間的供電、通風(fēng)和運(yùn)輸問(wèn)題,并為18307安裝,進(jìn)出皮帶運(yùn)輸機(jī)中驅(qū)裝置提供了運(yùn)輸通道。

18307工作面掘進(jìn)施工方案優(yōu)化解析圖見(jiàn)圖2。

3)合理調(diào)派隊(duì)組,減少掘進(jìn)期間施工隊(duì)組之間的相互影響。18307工作面全部掘進(jìn)工作量為7 386 m,其中炮掘工程量為840 m。18307工作面掘進(jìn)期間共動(dòng)用了2個(gè)機(jī)掘隊(duì)和1個(gè)炮掘隊(duì)投入生產(chǎn),為了減少多隊(duì)組施工期間相互之間的影響和重復(fù)拆裝設(shè)備,對(duì)各隊(duì)組施工順序進(jìn)行如下安排:

掘進(jìn)A隊(duì):18307專(zhuān)用回風(fēng)巷→18307小切眼→18307皮帶巷Ⅰ段。

掘進(jìn)B隊(duì):18307軌道巷→18307措施巷→18307皮帶巷Ⅱ段→18307切眼擴(kuò)幫。

在掘進(jìn)B隊(duì)施工完18307小切眼后,掘進(jìn)機(jī)從軌道巷撤走,炮掘隊(duì)開(kāi)始施工專(zhuān)用回風(fēng)巷Ⅱ段橫貫,在掘進(jìn)A隊(duì)切眼擴(kuò)幫后,炮掘隊(duì)在開(kāi)始對(duì)專(zhuān)用回風(fēng)巷Ⅰ段進(jìn)行炮掘橫貫。這樣減少了炮掘隊(duì)開(kāi)口貫通對(duì)機(jī)掘隊(duì)的影響,也減少了掘進(jìn)隊(duì)組重復(fù)拆裝設(shè)備。

圖2 18307工作面掘進(jìn)施工方案優(yōu)化解析圖

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著煤礦機(jī)電設(shè)備日益更新?lián)Q代,大采高、大截深、大功率機(jī)電設(shè)備的不斷投入,大儲(chǔ)量工作面的設(shè)計(jì)成為一種必然,這就對(duì)遠(yuǎn)距離掘進(jìn)施工提出更高的要求。也只有解決了遠(yuǎn)距離掘進(jìn)期間的供電、通風(fēng)和支護(hù)材料及機(jī)電設(shè)備的運(yùn)輸問(wèn)題,遠(yuǎn)距離掘進(jìn)才會(huì)順利實(shí)現(xiàn)。

[1] 徐永圻.煤礦開(kāi)采學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版,2009:313-318.

[2] 張先塵.中國(guó)采煤學(xué)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2003:46-50.

[3] 侯純剛,楊科.綜放回采巷道護(hù)巷煤柱合理留設(shè)分析[J].煤,2006,15(5):47-48.

Optimization of Construction and Design about Long-distance Driving of Huge Reserves and Long Working Face

Zhang Zi-de

Assigning high and long face is the development trend of coal industry.It is a effective way of increasing recovery,reducing input and increasing benefit result,too.Two tunnels and specific return airway in 18307 face are 2 010 meter long.Because this,many problems caused as power supply,ventilation,transportation and so on.It leads to many difficulties for driving.By double tunnel driving,optimizing the construction sequence and scheme,we solve a series of the above problems,reduce the intensity of workers’labor,and get some experience for long-distance driving.

Long-distance driving;Ventilation;Power supply;Optimization of construction and design

book=3,ebook=76

TD263.1

B

1672-0652(2010)03-0009-03

2010-02-17

張自德 男 1974年出生 1995年畢業(yè)于大同煤校 助理工程師 古交 030205