東歡坨礦薄煤層綜采工作面設(shè)備優(yōu)化配置研究與實踐

張志剛，耿友明

(1.開灤(集團(tuán))東歡坨礦業(yè)公司，河北唐山 064002;2.河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北唐山 063000)

0 引言

隨著煤礦開采范圍的擴(kuò)大，薄煤層開采已逐漸成為現(xiàn)在生產(chǎn)中急需解決的開采領(lǐng)域，尤其是傾斜薄煤層開采技術(shù)，更是煤礦企業(yè)需要重點(diǎn)研究的課題。開灤集團(tuán)東歡坨礦主采煤層體現(xiàn)出煤層傾角大、厚度小、頂板破碎、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等特點(diǎn)，本文通過對東歡坨礦9煤層2091、2196工作面和11煤層2015工作面進(jìn)行研究分析，根據(jù)煤層地質(zhì)條件和設(shè)備情況，綜合分析了采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸機(jī)三機(jī)聯(lián)合配套裝置，研究了支架防滑、防倒，運(yùn)輸機(jī)防滑技術(shù)方法，并成功應(yīng)用于實踐，為該礦后期的開采提供了一定的技術(shù)經(jīng)驗，同時也為其他破碎條件下傾斜薄煤層開采礦井提供了技術(shù)指導(dǎo)。

1 礦井概況

東歡坨礦井田內(nèi)煤系地層總厚度480m，其中可采煤層共9層，總厚度21m，含煤系數(shù)4.54%，其中:煤8、煤9、煤11、煤12－1為主采煤層。目前該礦正回采中的煤層有煤8、煤9、煤11，其中煤9、煤11體現(xiàn)出煤層厚度小、頂板破碎、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等特點(diǎn)，因此，如何更好的發(fā)揮綜采的優(yōu)勢，增加回收率，是目前開采中急需研究的重要課題。

1.1 煤層和頂?shù)装鍡l件

煤11厚度0.25～4.45 m，平均2.18 m，局部含1～2層夾矸，結(jié)構(gòu)較簡單，可采性指數(shù)1.0，厚度變異系數(shù)34.08%，屬全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層，頂板為灰黑色腐泥質(zhì)粘土巖(高炭質(zhì)粘土巖)或為粉砂巖;底板為深灰色粉砂巖，局部為粘土巖，巖性致密、均一、性脆，回采中也易發(fā)生冒落。

煤9的平均厚度約在2.5 m左右，回采中實見最薄處達(dá)1.47 m，頂板為中厚層狀粘土巖或粉砂巖，泥～鈣質(zhì)膠結(jié)，加酸微起泡;底板為深灰色中厚層狀粉砂巖或粘土巖，厚度一般為1～2 m，裂隙發(fā)育，偽頂為灰白色粉砂巖，回采中經(jīng)常發(fā)生冒落。

1.2 采煤工藝

回采工作面均采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化采煤方法，以自然垮落法管理頂板，采煤機(jī)進(jìn)刀方式為端部斜切進(jìn)刀，割煤方式為雙向割煤，往返一次割兩刀。工作面輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾長度以保證采煤機(jī)滾筒能割透煤壁為佳。工作面工序配合方式為:采煤機(jī)割煤后，先移支架，后移輸送機(jī)。采取順序追機(jī)移架方式，并保證移架速度與采煤機(jī)割煤速度保持基本一致。

1.3 勞動組織

該礦日常采掘活動采用“三八”工作制，兩班生產(chǎn)，一班檢修?；夭晒ぷ髅嫔a(chǎn)班進(jìn)度一般控制在4－5刀煤，生產(chǎn)班不得占用檢修班時間，以確保設(shè)備維護(hù)狀況良好。

2 東歡坨礦薄煤層工作面開采現(xiàn)狀

9煤層以2091和2196兩個工作面為例，11煤層以2015工作面為例進(jìn)行分析。如表1所示。

表1 2091、2196、2015工作面設(shè)備情況

2196工作面在回采過程中冒頂事故較多，平均每班保證不了1刀，生產(chǎn)班還經(jīng)常占用檢修班的時間，月進(jìn)尺最高紀(jì)錄為45 m，時常在20 m左右。然而2091工作面和2015工作面在回采中月進(jìn)層均能達(dá)到120 m以上，兩工作面發(fā)生冒頂事故很少，2091工作面回采中只發(fā)生過2次冒頂事故，2015工作面回采過程中冒頂事故為零。采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸機(jī)三機(jī)配套裝置如圖所示。

圖1 采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸機(jī)三機(jī)配套裝置

3 東歡坨礦2091、2015工作面設(shè)備改進(jìn)情況分析

3.1 支架防滑、防倒裝置設(shè)置

通過對2196、2091、2015三個工作面的比較，可發(fā)現(xiàn)2091和2015工作面取得了較好的回收效果，關(guān)鍵在于回采過程中，支護(hù)設(shè)備、采煤機(jī)的選用和組織管理等方面發(fā)揮了巨大作用。圖2表示了采煤機(jī)機(jī)頭、液壓支架連接防滑、防倒裝置示意圖。

圖2 支架防滑、放倒裝置示意圖

3.1.1 支架的防滑裝置

采用移步橫梁將排頭支架組成整體，相領(lǐng)兩架間設(shè)雙作用防滑千斤頂，支架與輸送機(jī)直接用推移裝置連接，互相錨固;在底座后部，采用后部千斤頂加錨鏈的軟連接裝置與上部支架連接，達(dá)到牽拉防滑。支架移架時，牽拉裝置暫時放松，先拉緊調(diào)正支架，再升架支撐頂板。

中部支架在相鄰兩支架的底座前部，可按隔一設(shè)一或隔數(shù)設(shè)一的方式，加設(shè)雙作用防滑千斤頂。另外，在相鄰兩支架的底座間，設(shè)置由彈簧套筒和千斤頂控制的導(dǎo)向調(diào)架裝置，用以防滑。

3.1.2 液壓支架的防倒裝置

硬連接防倒裝置:在相鄰兩支架的頂梁上設(shè)置可推拉調(diào)節(jié)的雙作用防倒千斤頂;軟連接防倒裝置:在相鄰兩支架間，設(shè)置由千斤頂錨鏈連接斜拉防倒裝置，即一端連上方支架的底座，另一端連下方支架的頂梁。

液壓支架的防倒、防滑措施多種多樣，在實際礦井生產(chǎn)中，必須根據(jù)煤層頂、底板等地質(zhì)條件而定，加強(qiáng)端頭處的頂板支護(hù)，嚴(yán)防發(fā)生頂板事故，以防支架傾倒。

3.2 工作面運(yùn)輸機(jī)防滑裝置設(shè)置

輸送機(jī)的推移要從工作面下端開始，在推移時，不能同時松開機(jī)頭和機(jī)尾的錨固裝置，移完后應(yīng)立即錨固，并且要在機(jī)頭(尾)與支架底座用單體液壓支柱加強(qiáng)錨固。如圖3所示。

圖3 工作面運(yùn)輸機(jī)防滑系統(tǒng)示意圖

移架時應(yīng)調(diào)整工作面的偽斜角度，將機(jī)頭超前機(jī)尾距離控制在17～18m范圍?？紤]到ZY2800－10/23型兩柱掩護(hù)式液壓支架使用加長梁后存在重心前移，造成支架前部向下方傾斜的缺點(diǎn)，應(yīng)在移架過程中嚴(yán)格堅持“一步三調(diào)”原則，即在移架過程中隨時調(diào)整支架平衡千斤頂，保證支架頂梁與頂板平面接觸;及時調(diào)整支架前后側(cè)護(hù)板，保證支架不歪倒、不咬架、不擠架;及時調(diào)整支架與輸送機(jī)角度，防止因輸送機(jī)下滑而導(dǎo)致支架下滑。同時在工作面下端頭，為防止支架下滑和傾倒，緊貼第一組支架下側(cè)側(cè)護(hù)板用一塊3.0m×0.14m×0.16m方子木配合DZ系列單體液壓支柱逼牢第一組支架。為防止支架尾部下甩，移下端頭第一組支架時，在該支架掩護(hù)梁處打好一棵戧柱。

工作面采煤機(jī)工作后，先移支架撐住頂板，然后再移輸送機(jī)，應(yīng)結(jié)合煤層厚度掌握加長桿伸縮，以便以合理架位及高度支護(hù)頂板。當(dāng)頂板情況允許時，順序移架與隔架移架相結(jié)合，保證移架速度滿足采煤機(jī)割煤速度，以實現(xiàn)連續(xù)快速割煤的需要。

4 結(jié)論

東歡坨礦通過在綜采工作面中安裝綜采支架和有關(guān)設(shè)備運(yùn)輸及安裝實踐，摸索出了一套快速、安全、可靠的綜采面設(shè)備安裝的方法，大大提高了綜采工作面支架和有關(guān)設(shè)備運(yùn)輸及安裝的效率，達(dá)到了采煤機(jī)、支架、運(yùn)輸機(jī)的合理匹配，保證了礦井高產(chǎn)、高效和安全生產(chǎn)，減輕了勞動強(qiáng)度，降低事故發(fā)生率。

1)ZY2800－10/23型兩柱掩護(hù)式液壓支架的推移千斤頂具有流量大的優(yōu)點(diǎn)，保證了移架工作的順利完成，支架支護(hù)寬度1.19～1.33m之間，使支架與支架之間在移動過程中有了足夠的活動量，側(cè)護(hù)板的使用有利于支架的調(diào)整。

2)采煤機(jī)的選用，也使2196工作面與2091和2015工作面產(chǎn)生了兩種不同結(jié)果，在薄煤層回采中宜選用薄煤層割煤機(jī)，機(jī)組的臥底量和掃頂量較大，機(jī)身高度不宜超過1.0m為宜，這樣可以適應(yīng)煤厚多變的地質(zhì)條件。

3)在日常采掘過程中，因掩護(hù)式液壓支架、薄煤層割煤機(jī)等綜采設(shè)備對煤層傾角應(yīng)有一定的適應(yīng)范圍，在工作面設(shè)計時要盡量避免仰、俯采角度過大，以便充分發(fā)揮配套設(shè)備的能力，也發(fā)現(xiàn)掩護(hù)式液壓支架、薄煤層割煤機(jī)等綜采設(shè)備對煤層傾角應(yīng)有一定的適應(yīng)范圍。

東歡坨礦綜采設(shè)備改進(jìn)，為傾斜薄煤層開采綜合機(jī)械化實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)，為同類條件礦井逐步完善回采工藝，提高安全生產(chǎn)水平進(jìn)行了有益的嘗試。

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