綜采工作面支架對接技術(shù)的應(yīng)用與實踐

焦金寶

【摘 要】為提高煤炭資源的回收率以及保證工作面開采的連續(xù)性，常采取工作面對接的方式。本文以劉莊煤礦120803綜采工作面為工程背景，通過建立工作面?zhèn)涡蓖七M(jìn)力學(xué)模型對如何控制運輸機(jī)的移動進(jìn)行了分析，并對120803綜采工作面成功實施了針對性的工作面精確對接技術(shù)，使120803綜采工作面實現(xiàn)了成功對接，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，為類似條件下工作面對接提供了有益借鑒。

【關(guān)鍵詞】綜采工作面；力學(xué)模型；對接技術(shù)；連續(xù)性

【Abstract】The method of workface linking often be used to improve the recovery rate of coal resources and ensure the continuity of working face . Taking the 120803 fully mechanized working face of Liu Zhuang coal mine as the project background ， the question about how to control the movement of the conveyor have been analisedby establishing the artificial inclined advance mechanical model of the working surface，and the accurateworkfacelinkingtechnologyhave been carried out successfully on the 120803 fully mechanized mining face，and the 120803 fully mechanized mining face have been dockedsuccessfully and obtained obvious economic benefit ， It provides useful reference for the similar conditions.

【Key words】Fully mechanized working face； Mechanicalmodel； Workface linking technology； Continuity

0 前言

在煤礦生產(chǎn)過程中，綜采工作面經(jīng)常會遇到斷層、陷落柱及薄煤帶等地質(zhì)構(gòu)造異常帶，對工作面的正?；夭稍斐闪藰O大地影響[1-2]。國投新集劉莊煤礦設(shè)計年產(chǎn)千萬噸級的現(xiàn)代化特大型礦井，井田區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，給工作面布置帶來了很大困難。為提高煤炭資源的回收率以及保證工作面開采的連續(xù)性，需將工作面進(jìn)行對接[3-6]。本文以劉莊煤礦120803綜采工作面支架對接為工程背景，通過工作面的成功對接，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，為類似條件下工作面對接提供了有益借鑒。

1 工程概況

1.1 工作面地質(zhì)概況

120803工作面位于一水平東二采區(qū)，該工作面北臨120802工作面采空區(qū)，上方為121102工作面和121301、121300工作面采空區(qū)。120803工作面為走向長壁、刀把式布置，標(biāo)高約為-751～-625m，可采走向長約1270m。工作面含兩個切眼，其中里切眼斜長251m，外切眼斜長48m。工作面兩條順槽均為直墻半圓拱型斷面，采用錨網(wǎng)索支護(hù)，其中軌道順槽凈寬×中高=5.0m×4.0m，膠帶順槽凈寬×中高=5.2m×4.1m。

該工作面主采8#煤層，平均傾角為18.2°，平均煤厚約2.2m。根據(jù)地測資料，該工作面內(nèi)小斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，其特點為：走向延伸短，切割層位少，且在斷層附近一般都伴生有不同程度的煤層變薄帶。因煤層厚度及產(chǎn)狀變化較大，對工作面回采產(chǎn)生一定影響。

1.2 工作面采煤方法及設(shè)備

該工作面采用單一走向長壁后退式采煤方法，沿煤層頂?shù)装宀捎镁C合機(jī)械化一次采全高、全部垮落法管理頂板。

2 工作面?zhèn)涡蓖七M(jìn)控制運輸機(jī)移動的力學(xué)分析

為了確保綜采工作面的精確對接，分析工作面運輸機(jī)的運動規(guī)律，準(zhǔn)確控制運輸機(jī)“上竄下滑”是關(guān)鍵[7-8]。影響運輸機(jī)“上竄下滑”的因素有：采煤工藝、煤層傾角、工作面?zhèn)涡苯恰⒚簩拥装鍘r性及工作面長度等，下面建立工作面?zhèn)涡蓖七M(jìn)力學(xué)模型來分析如何控制運輸機(jī)的移動[9]。

以120803工作面為例。推移步距V=1m，面長L=250m，若觀測機(jī)尾每推進(jìn)1m的下移量v0=50mm，則s=250*0.05=12.5m，θ=2.8°，即當(dāng)工作面機(jī)巷超前風(fēng)巷12.5m，工作面?zhèn)蝺A角約為92.8°時才能克服運輸機(jī)的下滑。

3 主要技術(shù)創(chuàng)新點分析

工作面精確對接技術(shù)：120803工作面在回采565米時開始對接，對接前，工作面共有液壓支架145架，編號為1#～145#。為了縮短工作面對接時間，提前在工作面外切眼安裝26架液壓支架，編號為146#～171#。本次對接的總體任務(wù)是：在工作面實現(xiàn)精確對接的前提下，將工作面137#～145#架前的溜槽和機(jī)尾轉(zhuǎn)移到外切眼164#～171#架前安裝并接合刮板運輸機(jī)。

3.1 對接定位線管理

根據(jù)對接線以及中心線位置，采用“吊繩管理法”來監(jiān)測運輸機(jī)的上下移動[10]。“刀把”型工作面里段回采至對接切眼50m時，開始在軌道順槽頂板中間位置畫出中心線，沿中心線在頂板拉一道走向標(biāo)志繩，并且沿標(biāo)志繩每隔5m掛一根“垂標(biāo)”，作為運輸機(jī)上下移動的標(biāo)尺[11]。隨著工作面推進(jìn)，每班組按時測量并記錄運輸機(jī)機(jī)尾距中心線的距離，同時及時對記錄的數(shù)據(jù)機(jī)型處理分析，并采取對接措施控制運輸機(jī)的上下移動，具體如圖2所示。

3.2 對接控制措施

工作面刮板運輸機(jī)在使用過程中，由于本身自重就有下滑的趨勢，再加上煤炭向下運輸和采煤機(jī)切割阻力及采煤機(jī)牽引運行的綜合使用，將會使運輸機(jī)在推移過程中產(chǎn)生下滑[12]。為保證對接順利，采取如下措施：

（1）采取措施穩(wěn)定運輸機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾，在工作面推進(jìn)過程中，監(jiān)測運輸機(jī)上下移動規(guī)律。

（2）采取偽斜推進(jìn)的方法控制運輸機(jī)上竄下滑，根據(jù)工作面地質(zhì)條件和采煤工藝特征，控制工作面運輸機(jī)偽斜角在92～93°之間，即工作面機(jī)巷超前風(fēng)巷12～13m左右。

（3）針對工作面煤層傾角較大，采取上行順序推移，即采用上行順序推移工作面運輸機(jī)和移置液壓支架。

（4）運輸機(jī)機(jī)尾處及時臥底，控制機(jī)尾架高度，防止運輸機(jī)下滑。

3.3 對接控制步驟

為了將對接產(chǎn)生的誤差控制在所允許的范圍內(nèi)，控制刮板運輸機(jī)的上下移動需分四個步驟進(jìn)行：

1）粗調(diào)階段。工作面回采至對接位置20～50m時，穩(wěn)定運輸機(jī)大幅度的移動并掌握運輸機(jī)的運動規(guī)律。當(dāng)距外切眼20m時，運輸機(jī)機(jī)尾距中心線要求控制在0.2m之內(nèi)。

2）控制階段。工作面距對接位置10～20m范圍內(nèi)，通過工作面甩斜的方式，控制并穩(wěn)定運輸機(jī)在中心線200～-100mm范圍內(nèi)移動。

3）微調(diào)階段。工作面距對接位置2～10m范圍內(nèi)，控制并穩(wěn)定運輸機(jī)在中心線150～-50mm范圍內(nèi)移動。

4）穩(wěn)定階段。工作面距對接位置2m范圍內(nèi)，即最后兩個截距時，要求距離穩(wěn)定在0～100mm范圍內(nèi)，為運輸機(jī)和支架精確對接創(chuàng)造條件。

3.4 支架對接及運輸機(jī)延長

在兩個面對接到位后，將運輸機(jī)機(jī)尾、過渡槽、875mm偏短槽、偏轉(zhuǎn)槽全部拆除，使用SDJ-32慢絞配合導(dǎo)向滑輪拉移到外切眼尾部164#～171#架安裝。支架調(diào)整到位后，及時接通液壓管路，將支架升起支護(hù)頂板。

延長運輸機(jī)機(jī)尾的步驟為：a）運輸機(jī)掐鏈，拆卸擋煤板及推拉頭；b）將溜槽斷開，上移運輸機(jī)機(jī)尾；c）鋪設(shè)底鏈，安裝中部槽及特殊槽；d）接鏈，安裝擋煤板及推拉頭；e）運輸機(jī)試運轉(zhuǎn)。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

通過對劉莊煤礦120803綜采工作面實施綜采工作面支架對接技術(shù)，實現(xiàn)了綜采工作面的精確對接，通過分析工作面運輸機(jī)的運動規(guī)律，準(zhǔn)確控制了運輸機(jī)“上竄下滑”這一關(guān)鍵問題?？朔司C采工作面經(jīng)常會遇到斷層、陷落柱及薄煤帶等地質(zhì)構(gòu)造異常帶，對工作面的正常回采造成的極大影響。提高了煤炭資源的回收率以及保證工作面開采的連續(xù)性；緩解了采掘接替緊張的局面，提高了煤炭產(chǎn)量。120803工作面外切眼對接后，多采出煤炭約8.5萬噸，實現(xiàn)凈增加經(jīng)濟(jì)效益約1200萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

【參考文獻(xiàn)】

[1]錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]杜計平，汪理全.煤礦特殊開采方法[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[3]杜何辛，陳建本，蔡生龍.復(fù)雜條件下綜采快速對接技術(shù)[J].煤炭工程，2014（3）.

[4]張青.綜采工作面對接與轉(zhuǎn)向技術(shù)實踐研究[J].華北科技學(xué)院學(xué)報，2010，7（4）：9-12.

[5]李成軍，徐建文，田素川.綜采工作面對接技術(shù)[J].煤，2012（5）.

[6]馬洪儉，車本方，宋傳云.綜采工作面對接技術(shù)應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2014（8）.

[7]張博，耿啟州.綜采工作面對接的實踐與效果[J].煤炭科技，2003（9）.

[8]趙晨光.不規(guī)則塊段綜采工藝的研究與應(yīng)用[J].價值工程，2014（11）.

[9]李強(qiáng).淺析綜采工作面設(shè)備的防倒防滑技術(shù)措施[J].科學(xué)咨詢，2014.

[10]張東亮.底梁式懸移支架在急傾斜特厚煤層放頂煤開采中的適應(yīng)性分析[J].煤炭工程，2008.

[11]劉照輝，孫米銀，張東亮.不規(guī)則綜采工作面精確對接技術(shù)研究與實踐[J].煤炭工程，2008（04）.

[12]韓正燦.綜放面刮板輸送機(jī)上竄下滑分析及控制技術(shù)[J].陜西煤炭，2014.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]