復(fù)雜地質(zhì)條件下綜采工作面設(shè)計優(yōu)化技術(shù)研究

冀中能源股份有限公司東龐礦技術(shù)科 河北 邢臺 054201

0 前言

以東龐礦21105A工作面為試點(diǎn)進(jìn)行了復(fù)雜地質(zhì)條件下采煤技術(shù)綜合技術(shù)研究,通過該項(xiàng)研究,具有重要的指導(dǎo)意義,可以確保礦井安全生產(chǎn)和正常的采掘銜接;可加大邊角煤的回收力度;對提高資源利用率、降低開采成本、降低煤炭生產(chǎn)的事故率具有重要意義。

1 工作面概況

1.1 煤層賦存情況 工作面結(jié)構(gòu)復(fù)雜,含有一層夾矸,煤層厚度變化較大。上層煤厚度為2.20～3.10m,平均為2.72m;下層煤厚度0.84～1.50m,平均為1.36m;夾矸為粉砂巖、細(xì)砂巖,厚度為0-0.9m,平均為0.39m;煤層總厚度3.14～5.7m,平均4.46m。煤層傾角為5～11°。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造 該工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造,其中北f209(SF3)、北f205(SF8)斷層落差較大,工作面位于兩個斷層之間,斷層的擺動及派生斷層對工作面掘進(jìn)影響較大。

2 工作面設(shè)計優(yōu)化

21105A綜采工作面受地質(zhì)構(gòu)造的影響,在一定程度上通過工程措施,將復(fù)雜條件分解為簡單的,使回采巷道盡可能沿構(gòu)造的邊緣進(jìn)行布置,經(jīng)過這樣的施工,宏觀上看是復(fù)雜和不穩(wěn)定的煤層,從被切割各個局部來看就是簡單和平穩(wěn)的。

2.1 工作面機(jī)尾續(xù)架工藝 根據(jù)21105A工作面的實(shí)際情況,設(shè)計了不等長工作面布置方式,回采過程中邊采邊續(xù)支架。工作面初期最短,安裝ZY5000-25/50型掩護(hù)支架25臺,平推60m后,工作面平均每6.7m需增加一臺支架,工作面支架總數(shù)逐漸增加到91臺。

1)工作面續(xù)架原理

在針對工作面延長部分實(shí)施連續(xù)性回采作業(yè)的過程中,要依據(jù)其傾角度的大小并順著皮帶巷方向來調(diào)平行工作面的推進(jìn)方向,確保支架及輸送機(jī)推進(jìn)的水平性,防止輸送機(jī)頭偏離巷道的中心線,為工作面機(jī)尾再連接支架提供方便。

續(xù)接支架工作應(yīng)在輸送設(shè)備尾部電機(jī)還有2m就達(dá)到軌道巷上邦的時候,就可以實(shí)施續(xù)接支架工作了,且每次續(xù)接支架只能是一架,同時,工作面的刮板輸送機(jī)也要跟隨支架數(shù)量增加而進(jìn)行必要的延長。

2)工作面待續(xù)支架的放置要求

因?yàn)楣ぷ髅婊夭蛇^程中產(chǎn)生的采動壓力會影響巷道,嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)變形,進(jìn)而也會給后續(xù)進(jìn)架工作帶來許多困難。因此,在軌道巷內(nèi)一次性把支架運(yùn)進(jìn),并定位好等待輸送機(jī)尾部到指定位置后再進(jìn)行續(xù)接。同時,在進(jìn)過現(xiàn)場仔細(xì)勘察后,科學(xué)合理的設(shè)計和計算了巷道內(nèi)支架的擺放位置及續(xù)接間距,確保了支架放置的準(zhǔn)確性,也提高了回采續(xù)接支架工作的效率及質(zhì)量。

3)工作面機(jī)尾續(xù)架安全技術(shù)措施

(1)延長續(xù)架前,應(yīng)確保工作面上的支架、輸送機(jī)及煤壁保持直線,輸送機(jī)要平穩(wěn)且沒有起伏現(xiàn)象,支架要與輸送機(jī)保持垂直。

(2)在工作面進(jìn)行回采工作中,隨著持續(xù)推進(jìn),會增大機(jī)尾首臺支架上方和巷道上沿之間的距離,這種情況下應(yīng)選擇長度是1米的鉸接頂梁和單體液壓支柱來實(shí)現(xiàn)配合,并達(dá)到良好的支護(hù)效果,且應(yīng)遵循一梁一柱及單體距煤壁≤0.5m的原則。

(3)對支架的支護(hù)狀態(tài)依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時調(diào)整,使得支架和輸送機(jī)始終保持垂直。在機(jī)尾三角區(qū)部位移動支架的時候,要在帶壓力的情況下進(jìn)行擦頂移架,防止出現(xiàn)因支架反復(fù)支撐頂板而引起不必要的人為性頂板破壞現(xiàn)象。如果移動支架有難度的時候,可以選擇單體來對移架進(jìn)行輔助,以有效防止頂板出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。

(4)對回采高度進(jìn)行嚴(yán)格控制,保證割煤期間頂?shù)装宓钠秸浴Ｂ鋵?shí)敲幫問頂制度到實(shí)處,嚴(yán)禁空頂作業(yè)。

2.2 工作面調(diào)采 工作面采用不規(guī)則形狀布置,造成工作面回采過程中調(diào)斜回采,若調(diào)采工作中用的策略不合理,便會使得綜采整個工作面的生產(chǎn)能力無法充分發(fā)揮出來。21105A工作面回采推進(jìn)過程中,先后進(jìn)行了2次調(diào)采,調(diào)采角度分別為8°、13°,以調(diào)采角度13°時為例介紹調(diào)采技術(shù)要求及調(diào)采工藝要求。

1)調(diào)采技術(shù)要求

(1)調(diào)采期間,皮帶巷應(yīng)前進(jìn)46.2m,軌道巷應(yīng)前進(jìn)15.4m,調(diào)采的比例是機(jī)頭:機(jī)尾=3:1,依據(jù)每刀前進(jìn)0.7m來計算,一個循環(huán)機(jī)頭需平均前進(jìn)2.1m,機(jī)尾前進(jìn)0.7m,總計應(yīng)有22次循環(huán)過程。

(2)工作面自皮帶巷導(dǎo)線點(diǎn)E7以里28.1m開始調(diào)采,調(diào)至點(diǎn)E7以外18.4m處調(diào)采結(jié)束,需割66個機(jī)頭,22個機(jī)尾;調(diào)采開始前首先在工作面皮帶巷、軌道巷標(biāo)明調(diào)采開始和調(diào)采結(jié)束位置。

2)調(diào)采工藝要求

(1)開始調(diào)采之前,要對支架進(jìn)行全面的檢查和維修,提高支架的性能,尤其要保證頂梁、掩護(hù)梁及后連桿側(cè)護(hù)板等部位必須良好,增大支架調(diào)節(jié)的便利性,從而更好滿足溜子的變化要求。

(2)在調(diào)采開工之前,相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)把支架之間的距離調(diào)節(jié)好,并確保支架之間有足夠的活動空間,有效避免調(diào)采過程中出現(xiàn)咬架或擠架問題,便于移動支架。

(3)調(diào)采時,跟班及班組長要嚴(yán)格掌握機(jī)組拐點(diǎn)位置,確保溜子順直,不出現(xiàn)死彎、急彎。

(4)隨工作面推進(jìn)及工作面溜子運(yùn)行方向的變化,支架工應(yīng)及時調(diào)整工作面支架,以適應(yīng)工作面溜子的變化,防止支架出現(xiàn)咬架、擠架的發(fā)生,確保支架有良好的支護(hù)狀態(tài)。

(5)推移工作面溜子的過程中,支架工需使用好防滑設(shè)施。

(6)調(diào)采期間,每當(dāng)機(jī)頭前進(jìn)2.1m,就要對通刀進(jìn)行一次割切;移架過程中也要合理調(diào)節(jié)支架,應(yīng)遵循“一步三調(diào)”的原則。

(7)在調(diào)采機(jī)頭過程中,機(jī)尾推進(jìn)距離短,要做到機(jī)尾段少動多調(diào),在動中調(diào),調(diào)中動,預(yù)防支架出現(xiàn)擠架、咬架的發(fā)生。

3 結(jié)論

(1)針對21105A工作面復(fù)雜地質(zhì)條件,兩巷采取沿斷層邊緣布置,使工作面為不規(guī)則狀態(tài),通過調(diào)采、不斷續(xù)架等特殊采煤工藝,以達(dá)到多回收煤炭資源的目的。

(2)總結(jié)了一套切實(shí)可行的綜采工作面資源回收率與煤質(zhì)管理的現(xiàn)場考核機(jī)制。