深部大傾角綜合機(jī)械化開(kāi)采與實(shí)踐

賈永勇

摘 要:科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使大量現(xiàn)代采煤設(shè)備不斷更新和應(yīng)用于礦井生產(chǎn),大大提高了企業(yè)的采煤能力和效率。隨著礦井規(guī)模的擴(kuò)大,煤炭的開(kāi)采開(kāi)始呈現(xiàn)出更深、更傾斜、且更加機(jī)械化的趨勢(shì),然而大傾角煤層復(fù)雜的作業(yè)條件也給礦山綜合機(jī)械化開(kāi)采制造了困難。本文結(jié)合筆者的工作實(shí)踐,分析了綜采技術(shù)在深部大傾角工作面中的應(yīng)用方法,提出了作業(yè)中必須處理好的幾個(gè)實(shí)際問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:大傾角煤層綜采技術(shù)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào):TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-198X(2012)05(a)-0088-01

1 工作面概述

3372工作面位于趙各莊井位13水平東翼3～4石門(mén),屬傾斜區(qū)域和傾斜向急傾斜過(guò)度區(qū)域。煤層走向110°～130°,煤層傾角30°～52°,平均為41°。煤層厚度在2.0m～5.2m之間,平均厚度為3.05m。煤層賦存相對(duì)穩(wěn)定但較為復(fù)雜,局部發(fā)育多層夾矸且無(wú)連續(xù)性,厚度在0.05m～0.6m之間,平均為0.25m,夾矸巖性為黑色泥巖,深灰色粉砂巖。煤層組成了復(fù)合頂板,礦山壓力顯著,并伴有瓦斯、煤塵等災(zāi)害。

2 工作面中應(yīng)用的采煤技術(shù)及巷道布置方法

3372工作面采用單一走向長(zhǎng)臂后退式綜合機(jī)械化采煤法進(jìn)行作業(yè),并以全部垮落法管理頂板。使用MG200/500-AWD型雙滾筒采煤機(jī)落煤、裝煤,并配以SGZ730/2×132型刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤。鑒于煤層傾角的變化,為保證工作面長(zhǎng)度推進(jìn)過(guò)程中等長(zhǎng),運(yùn)輸通道應(yīng)按同一方向線掘進(jìn),回風(fēng)巷方向線則應(yīng)擺一定角度。采用綜合機(jī)械化采煤,采煤機(jī)截深0.7m,工作面循環(huán)進(jìn)度為0.5m,采高控制在2.2m左右,采用ZF4000-15.5/25型支撐掩護(hù)式液壓支架支護(hù)頂板。以臨架作為支架操作方式,移架則在割煤后、運(yùn)輸機(jī)移動(dòng)前進(jìn)行,頂板不好時(shí),還應(yīng)采取超前帶壓移架等方式處理。在工作面上端自開(kāi)切口,斜切進(jìn)刀,進(jìn)刀點(diǎn)距上下出口15m左右,在傾角大的地段處采煤機(jī)慢速行走割煤。具體的施工工藝順序?yàn)?上端頭斜切進(jìn)刀→向上返刀割三角煤→下行割煤→空刀上返→從下向上移架、推溜→掛網(wǎng)。

3 綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)分析

3.1 效益分析

3372工作面平均日產(chǎn)達(dá)900t以上,月產(chǎn)量均在2.5萬(wàn)t以上,不但以安全、高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了企業(yè)預(yù)期的利潤(rùn),也同時(shí)為深部大傾角作業(yè)中綜采技術(shù)的應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),為今后復(fù)雜地質(zhì)條件下礦井生產(chǎn)水平的進(jìn)一步提高奠定了基礎(chǔ)。下面對(duì)實(shí)際作業(yè)中遇到的問(wèn)題及應(yīng)引起注意的技術(shù)環(huán)節(jié)做一簡(jiǎn)要分析。

3.2 實(shí)踐中應(yīng)注意的問(wèn)題

3.2.1 支架的梁端冒頂、滑倒問(wèn)題及其對(duì)策

3372工作面的頂板為深灰色粉砂巖,泥質(zhì)膠結(jié),屬于穩(wěn)定性較差的復(fù)合頂板,加之工作面傾角大,一旦其支護(hù)工作發(fā)生失誤,極易導(dǎo)致頂板掉頂、抽頂現(xiàn)象的出現(xiàn),同時(shí)可能造成支架的蹬空、失穩(wěn)甚至傾倒,對(duì)安全生產(chǎn)造成極其不利的影響,因此必須采用相關(guān)對(duì)策,強(qiáng)化頂板控制的效果。

實(shí)踐中主要采用了移超前支架、分段停機(jī)移架、帶壓擦頂移架、以及工作面沿煤層頂板推進(jìn)等方法進(jìn)行頂板控制,并取得了良好的效果。此外,還應(yīng)確保支架的初撐力達(dá)到24MPa～30MPa工藝要求,并保持工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè),在保證煤炭回收率達(dá)到規(guī)定要求的情況下,加快推進(jìn)速度。針對(duì)頂煤松軟破碎的問(wèn)題,還應(yīng)用煤體固化、水漲錨桿、木錨桿等技術(shù)加固煤壁,增加煤體的整體穩(wěn)定性,保證生產(chǎn)作業(yè)的安全。在支架的防滑、防倒方面,應(yīng)在每組液壓支架頂梁上設(shè)側(cè)倒千斤頂,特別是在液壓支架頂梁上設(shè)防倒千斤頂,在其尾部設(shè)防滑千斤頂,拉架時(shí)須收緊防倒防滑千斤頂,撐開(kāi)側(cè)護(hù)千斤頂。為防止工作面出現(xiàn)歪架、倒架等現(xiàn)象,還必須規(guī)范并落實(shí)支架操作的工藝順序,防止連接不實(shí)等問(wèn)題造成的支架失穩(wěn)。

3.2.2 設(shè)備的防滑處理

機(jī)械設(shè)備的下滑問(wèn)題在大傾角工作面中十分常見(jiàn),3372工作面平均傾角為41°(最高傾角為52°),因此生產(chǎn)中運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)受重力影響存在較為明顯的下滑趨勢(shì),而設(shè)備的下滑不但對(duì)其正常工作狀態(tài)構(gòu)成不利影響,也容易造成設(shè)備磨損的加劇。此外,設(shè)備下滑還可能牽動(dòng)支架,從而導(dǎo)致煤頂抽冒等安全隱患。

實(shí)踐中通過(guò)防滑千斤頂?shù)淖饔?對(duì)運(yùn)輸機(jī)產(chǎn)生一個(gè)可靠的沿運(yùn)輸機(jī)向上的分力即防滑力,抵消運(yùn)輸機(jī)的下滑力,減少靠加大工作面與運(yùn)輸巷方位角的位移量抵消面溜子的下滑的工作量。在工作面割煤及推運(yùn)輸機(jī)時(shí),還應(yīng)把防滑千斤頂始終收緊。在初采時(shí),使機(jī)頭進(jìn)尺大于機(jī)尾進(jìn)尺(即機(jī)頭超前于機(jī)尾),這樣不但可使工作面形成坡度較緩的偽傾斜,也使工作面推采方向與走向形成一定的夾角(即調(diào)采工作面方位角)。在正常推進(jìn)時(shí),運(yùn)輸機(jī)每茬向上的位移量與運(yùn)輸機(jī)的下滑量相抵消,因此可以保證工作面實(shí)際推進(jìn)方向與走向始終一致。生產(chǎn)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出工作面機(jī)頭比機(jī)尾超前距離,再結(jié)合作業(yè)的實(shí)際情況,將仰角控制在7°左右。采煤機(jī)防滑方面,應(yīng)保證對(duì)煤機(jī)防滑液壓閘進(jìn)行每日檢修,并定期對(duì)其進(jìn)行更換。根據(jù)工作面煤機(jī)齒軌尺寸加工制作煤機(jī)防滑銷(xiāo)子,在煤機(jī)停機(jī)時(shí)及時(shí)把防滑銷(xiāo)子插在齒軌上,防止煤機(jī)停機(jī)后煤機(jī)自身防滑失靈而導(dǎo)致的下滑。此外,在采煤機(jī)停機(jī)前先把煤機(jī)下方支架拉成超前架,也可以達(dá)到防滑的效果。

3.2.3 其他問(wèn)題

生產(chǎn)中還發(fā)現(xiàn)了采煤機(jī)上行割煤行走困難,上滾筒甩出飛矸等問(wèn)題。在雙向割煤作業(yè)中,相對(duì)下行割煤牽引力隨著傾角的增大而增大,導(dǎo)致?tīng)恳俣冉档?上行割一刀煤比下行割煤多耗時(shí)1/3,而上滾筒割頂煤甩出的煤塊也可能造成工作人員受傷等安全事故,因此必須采取相應(yīng)對(duì)策進(jìn)行處理。

為解決上行割煤耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,采煤機(jī)必須采取下行單向割煤,上行空刀返回,上端頭斜切的進(jìn)刀方式,以克服輸送機(jī)的下滑分力,其工序包括:采煤機(jī)下行割煤—移架—采煤機(jī)空刀上行—自下而上頂前溜。而防止飛矸的措施包括:(1)在機(jī)道與行人道之間安設(shè)全封閉擋矸簾,上端固定在支架護(hù)幫板里側(cè)頂梁上,下端放在溜子插幫上。(2)加高轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾下幫擋板的高度,并正對(duì)前溜設(shè)置擋煤板,把正沖工作面運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭的轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾部位與巷道頂板封嚴(yán)。(3)進(jìn)行正常的生產(chǎn)檢修時(shí),必須在機(jī)道內(nèi)設(shè)置兩道防飛矸網(wǎng),且兩道網(wǎng)間間隔應(yīng)≥5 m,人員進(jìn)機(jī)道前必須進(jìn)行敲幫問(wèn)頂,設(shè)備檢修期間必須由專(zhuān)人負(fù)責(zé)觀察周?chē)敯迕罕凇?/p>

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