寺河煤礦W2302工作面過(guò)X4陷落柱技術(shù)要點(diǎn)研究

山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司寺河煤礦 山西 晉城 048205

一、概況

W2302大采高綜采工作面，開(kāi)采3#煤層，一次采全高，煤層底板標(biāo)高+244～+274m，地面標(biāo)高+665～+830m，工作面傾斜長(zhǎng)度為295.3m(凈)，走向長(zhǎng)度為904.23m(凈)，煤層平均厚度6.3m。根據(jù)地測(cè)部門(mén)預(yù)報(bào)，工作面在回采至620m左右時(shí)，將通過(guò)X4陷落柱。該陷落柱長(zhǎng)軸92m，短軸38m，將對(duì)大采高工作面回采產(chǎn)生較大的影響。

從4月27日晚班開(kāi)始，在61—69#架范圍揭露陷落柱出現(xiàn)全斷面矸，至5月20日早班，在81—84#架范圍消失，推進(jìn)度608.6—666.8 m，共58.2m，累計(jì)推進(jìn)25天，全斷面矸區(qū)內(nèi)推進(jìn)23天。

二、勞動(dòng)組織

根據(jù)前期采取的系列調(diào)整措施，過(guò)陷落柱期間主要采用以下組織方案：早班保證矸區(qū)10臺(tái)YT-28型風(fēng)鉆的施工，在矸區(qū)全區(qū)域放炮一次。布置上中下三排炮眼，呈三花眼布置，其中探頂眼、探底眼炮眼深度均為2.5m，中部炮眼1.5-2m，放一次炮，保證中午班在矸區(qū)兩個(gè)循環(huán)的正常推進(jìn)。夜班保證工作面8臺(tái)鉆施工，炮眼深度為1.5m，在局部硬矸處打眼放炮，保證當(dāng)班在矸區(qū)1-2次截深的推進(jìn)。同時(shí)在出矸過(guò)程中，若煤壁掃下硬矸，則集中拉至30#支架前后進(jìn)行爆破處理，堅(jiān)持“多處打眼、減少爆破次數(shù)”的原則[1]。

三、過(guò)陷落柱期間主要影響

1.外圍主運(yùn)系統(tǒng)影響。西主井大破碎機(jī)壞，更換大破碎機(jī)。5月15日12：00—5月16日8：00，共計(jì)影響21小時(shí)，期間工作面停產(chǎn)。

北膠及西膠皮帶停共計(jì)95次，合計(jì)影響時(shí)間：23.63小時(shí)。

2.機(jī)電事故影響。轉(zhuǎn)載機(jī)斷鏈共計(jì)3次，共計(jì)影響1173分，事故主要原因?yàn)檗D(zhuǎn)載機(jī)拉矸出矸時(shí)在破碎機(jī)部位卡拌導(dǎo)致；機(jī)組右截割電機(jī)故障，影響145分，主要原因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間割矸，機(jī)身震動(dòng)導(dǎo)致內(nèi)部線纜磨損、絕緣套老化等原因；更換滾筒影響晚班228分，主要原因?yàn)檫^(guò)陷落柱割矸機(jī)頭側(cè)滾筒齒座短缺嚴(yán)重(缺損21個(gè))；機(jī)組右牽引變頻器故障5月19日夜班發(fā)生，前后更換了兩次變頻器，更換了過(guò)線電纜，至5月21日，斷斷續(xù)續(xù)共計(jì)影響生產(chǎn)464分(除去期間單牽引割煤時(shí)間)。

3.可提升的空間

(1)在過(guò)陷落柱期間，4月28日、5月8日期間，早班放兩茬炮后，工溜因負(fù)荷大，無(wú)法起車(chē)，造成兩次壓溜事故，處理壓溜，平均每次影響時(shí)間2小時(shí)，造成出矸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)影響較大，反映出隊(duì)組在組織方面考量不足。

(2)在陷落柱后期范圍逐漸變小，打眼數(shù)量減少，早班打眼放炮組織有不緊湊的現(xiàn)象，從打眼放炮時(shí)間與數(shù)量上可以反映出來(lái)，本隊(duì)職工使用YT-28型風(fēng)鉆不夠熟練，都是值得改進(jìn)的方面，有提高效率的空間。

四、過(guò)陷落柱注漿情況統(tǒng)計(jì)

工作面在過(guò)陷落柱過(guò)程中，90-99#架范圍內(nèi)注漿較多，根據(jù)X4陷落柱實(shí)測(cè)位置圖可得知，該區(qū)域處在陷落柱靠機(jī)尾側(cè)邊緣位置，根據(jù)陷落柱形成機(jī)理，陷落柱邊緣裂隙發(fā)育，在回采過(guò)程中，由于推進(jìn)速度較慢，為了防止掉矸造成較大頂板事故，需及時(shí)采取注漿的方法對(duì)破碎煤體進(jìn)行加固。

在回采過(guò)陷落柱過(guò)程中，共發(fā)生三次小范圍頂板掉矸現(xiàn)象，分別為4月27日76—84#架、5月2日125—127#架、5月7日93—99#架。主要采取的措施為打戧柱維護(hù)、煤幫注漿。

五、陷落柱位置及范圍

(1)陷落柱從機(jī)尾進(jìn)度621.2m時(shí)揭露，至機(jī)尾進(jìn)度666.8m時(shí)消失，共計(jì)影響推進(jìn)方向45.6m。

(2)陷落柱從機(jī)頭進(jìn)度623.6m時(shí)揭露，至機(jī)尾進(jìn)度667.7m時(shí)消失，共計(jì)影響推進(jìn)方向44.1m。

(3)工作面傾斜方向從45#架處揭露，最大影響范圍至92#架左右，約82.25m。

(4)工作面回采過(guò)程中，同步揭露最大影響范圍約64.75m，共37個(gè)架。

(5)陷落柱揭露前期4月28日-4月29日，全斷面矸前后過(guò)渡區(qū)均有頂矸，根據(jù)陷落柱形成機(jī)理，為陷落柱內(nèi)側(cè)邊緣煤體彎曲沉降導(dǎo)致的。

(6)陷落柱在4月30日-5月18日回采過(guò)程中，陷落柱前后過(guò)渡區(qū)均有底矸，根據(jù)陷落柱形成機(jī)理，為陷落柱兩側(cè)過(guò)渡區(qū)相對(duì)于矸區(qū)底板較高導(dǎo)致的。因?yàn)橄萋渲谇昂笞笥宜膫€(gè)方向沉陷是一致的，所有在工作面推出矸區(qū)后，需盡快向上調(diào)整底板，減少割矸量，提高截割速度，盡快找到正常煤體的底板。

六、過(guò)陷落柱機(jī)電材料消耗情況

(1)三機(jī)類(lèi)：共消耗成本64.92萬(wàn)元。三機(jī)類(lèi)主要包括更換轉(zhuǎn)載機(jī)大鏈(25m×6根)10.56萬(wàn)元，同時(shí)更換刮板、小架、接鏈環(huán)、防松螺母等43.57萬(wàn)元，工溜擋煤板受放炮沖擊影響較大，處理花費(fèi)0.7萬(wàn)元，出矸大破碎機(jī)截齒磨損嚴(yán)重，共消耗170B型截齒700個(gè)，共消耗10.08萬(wàn)元。

(2)支架類(lèi)：共消耗成本5.23萬(wàn)元。支架受放炮影響，使用堵頭替換平衡千斤油缸上壓力表，更換壞損的閥芯、消耗支架二級(jí)護(hù)幫板千斤4個(gè)，以及其它各類(lèi)直通、三通、U型銷(xiāo)，共計(jì)5.23萬(wàn)元。

(3)采煤機(jī)類(lèi)：共消耗成本68.88萬(wàn)元。過(guò)陷落柱更換機(jī)頭側(cè)滾筒1個(gè)，因?yàn)樾迯?fù)件，不計(jì)入備件消耗；截割矸體對(duì)滾筒截齒齒套消耗量大，共消耗滾筒截齒1000個(gè)，開(kāi)幫截齒430個(gè)，齒套160個(gè)，共計(jì)消耗37.80萬(wàn)元；截割矸體損壞柔性軸8個(gè)，大柔性軸9個(gè)，共計(jì)消耗12.14萬(wàn)元；過(guò)矸區(qū)工溜上仰開(kāi)采，對(duì)電纜節(jié)鏈磨損嚴(yán)重，共消耗節(jié)鏈240串，小計(jì)2.66萬(wàn)元；受水質(zhì)影響，機(jī)組冷卻水路堵塞嚴(yán)重，共計(jì)更換反沖洗過(guò)濾30個(gè)，小計(jì)3.15萬(wàn)元；另機(jī)組震動(dòng)嚴(yán)重，消耗滑靴襯套4個(gè)，隔離模塊(位置傳輸)1個(gè)，1級(jí)齒輪1個(gè)，小計(jì)12.13萬(wàn)元。

(4)出矸系統(tǒng)配件：共消耗成本2.87萬(wàn)元。主要包括315型開(kāi)關(guān)配件，1m皮帶漲銷(xiāo)，3個(gè)本布羅擴(kuò)音電話。

(5)工作面布Φ64mm高壓膠管一趟共消耗成本22.64萬(wàn)元。其中，Φ64×20m管11根，Φ64×10m管21根，共長(zhǎng)430m，造價(jià)19萬(wàn)元；Φ64mm截止閥15個(gè)、連接頭、U形銷(xiāo)等共計(jì)3.65萬(wàn)元。

七、存在的問(wèn)題及建議

(一)超前準(zhǔn)備

(1)在支架立柱及四連桿上方存放鉆桿，鉆桿中間孔容易進(jìn)煤粉堵死，可在鉆孔口段穿上10#鐵絲段，可有效防止鉆桿損壞[2]。此次過(guò)陷落柱，嘗試將2.5m長(zhǎng)鉆桿收納在捆在立柱前的鐵桶內(nèi)，才高低的區(qū)域，在降架過(guò)程中鉆桿可能會(huì)被壓彎損壞，建議在工溜擋煤板上捆綁2.6m長(zhǎng)6寸管制作的筒子，一端(上風(fēng)側(cè))使用鐵片焊死，另一端(下風(fēng)側(cè))做成合頁(yè)，利于鉆桿完好保存，同時(shí)方便存放或取出。

(2)建議過(guò)矸區(qū)前應(yīng)備用破碎機(jī)錘體、電機(jī)減速器、轉(zhuǎn)載機(jī)及工溜機(jī)頭鏈輪，保證設(shè)備發(fā)生故障后能得到夠快速更換處理。

(3)YT-28型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)必須在使用地點(diǎn)常備68#機(jī)械油(考慮我礦目前常備的油品型號(hào))，每次打眼前提前將油葫蘆加滿油，防止干打損壞鉆機(jī)。

(4)炮泥制造機(jī)固定鉆機(jī)的底座不合適，150型鉆機(jī)后端孔位與底座預(yù)留孔位無(wú)法契合，鉆機(jī)無(wú)法嚴(yán)實(shí)落到底座上，鉆機(jī)中心線與炮泥箱端轉(zhuǎn)子軸心不同步，鉆機(jī)在徑向存在應(yīng)力，負(fù)荷大，且造成鉆機(jī)與炮泥箱連接處軸承磨損，損壞鉆機(jī)，且轉(zhuǎn)動(dòng)力矩受到影響。

(5)兩順槽4寸壓風(fēng)管路距離工作面距離不宜太遠(yuǎn)，機(jī)頭在馬蹄爾外即可，機(jī)尾離工作面盡可能近，減少Φ64mm管的布設(shè)范圍，降低膠管損率。工作面吊掛時(shí)，盡量增加捆綁點(diǎn)，吊點(diǎn)間距離不宜過(guò)長(zhǎng)，管下垂弧度不宜過(guò)大，防止拉架時(shí)擠管。

(二)系統(tǒng)保障

(1)此次小皮帶加密托輥使用鐵絲固定托管，在出矸過(guò)程中受力后不穩(wěn)固，建議出矸系統(tǒng)在安裝時(shí)，在中梁上補(bǔ)加焊點(diǎn)、固定點(diǎn)，用以固定加密托輥。

(2)出矸小皮帶機(jī)頭距離W23021巷有50m左右，出矸過(guò)程中，鏟車(chē)鏟矸距離相對(duì)加長(zhǎng)，建議安裝皮帶機(jī)頭在距離W23021巷5m范圍左右，一是方便車(chē)輛掉頭，二是鏟矸距離縮短，提高效率。

(3)764大溜在5月16日出現(xiàn)一次壓溜事故，主要原因?yàn)閸徫凰緳C(jī)操作不當(dāng)，矸量大時(shí)未及時(shí)閉鎖大皮帶，建議條件允許的條件下，盡量減小溜子長(zhǎng)度，減少負(fù)荷。

(4)建議大破碎機(jī)錘體高度往大調(diào)整，減少過(guò)矸時(shí)對(duì)破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)刮板、鏈環(huán)的沖擊損傷。

(5)在放炮過(guò)程中，由于陷落柱巖性不統(tǒng)一，造成打眼成孔質(zhì)量不高(鉆孔直線度差、有小碎矸填堵現(xiàn)象)，容易造成裝藥質(zhì)量不高，放炮時(shí)炮眼打腔的現(xiàn)象，導(dǎo)致局部放炮效果不理想的情況[3]。

(6)西膠機(jī)頭落煤點(diǎn)螺旋溜槽、給煤機(jī)機(jī)頭簸箕等，容易受矸粉的影響，造成系統(tǒng)卡堵，建議在每次開(kāi)空停機(jī)前，對(duì)該部分位置進(jìn)行清理，避免矸粉堆積，同時(shí)必要時(shí)在出矸過(guò)程中使用長(zhǎng)流水進(jìn)行沖刷。

(7)若矸區(qū)面積較大，炮眼布置數(shù)量超過(guò)70個(gè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工溜內(nèi)落矸情況，每爆破一次后均應(yīng)將工溜開(kāi)空，防止造成壓溜事故。

(8)出矸過(guò)程中在30#架處看大塊人員必須安排有經(jīng)驗(yàn)、負(fù)責(zé)人的老工人，大矸拉到機(jī)頭影響生產(chǎn)或損壞設(shè)備，主要原因是未在該處安排人員定崗或?qū)肥欠衲芡ㄟ^(guò)大破碎機(jī)判斷不清，建議在該關(guān)鍵部位安排定崗人員，配合工溜司機(jī)，對(duì)拉過(guò)不能通過(guò)破碎機(jī)的大矸要對(duì)其進(jìn)行考核。

(9)各班應(yīng)在擋矸裝置處安排責(zé)任心強(qiáng)且有經(jīng)驗(yàn)的老工人，在發(fā)現(xiàn)大矸闖過(guò)擋板不能有效擋矸時(shí)及時(shí)調(diào)整擋板高度，確保擋矸裝置有效可靠。此次過(guò)陷落柱時(shí)，便發(fā)生過(guò)兩起卡堵系統(tǒng)的現(xiàn)象，最長(zhǎng)的一次影響主運(yùn)系統(tǒng)長(zhǎng)達(dá)5小時(shí)，擾亂了生產(chǎn)節(jié)奏。

(10)在下山回采過(guò)陷落柱時(shí)，應(yīng)充分考慮工作面排水系統(tǒng)的排水能力，提前完善排水設(shè)備設(shè)施，保證積水能及時(shí)得到抽排。同時(shí)一方面要控制好矸區(qū)傾角、保證矸區(qū)不能滯后，防止擠架、倒架，加強(qiáng)工程質(zhì)量監(jiān)管；另一方面準(zhǔn)備充足的斜方木等材料，及時(shí)調(diào)架。

(三)打眼放炮、生產(chǎn)組織

(1)由于使用1.8m長(zhǎng)氣腿，在施工底眼時(shí)，角度過(guò)大，不能保證炮眼的有效長(zhǎng)度，建議YT-28型風(fēng)鉆使用1.0m的短氣腿用于底眼的施工，減少底眼角度，進(jìn)而保證底眼深度，來(lái)確保底眼爆破效果。

(2)在頂板煤幫矸體破碎區(qū)域，施工炮眼前，對(duì)敲幫問(wèn)頂、架間護(hù)幫護(hù)頂工作執(zhí)行上不到位，建議嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，使用長(zhǎng)柄工具徹底清理已經(jīng)離層的矸塊及碎片，在架間采用面積更大的預(yù)測(cè)網(wǎng)(6m×5m)對(duì)架間及煤幫進(jìn)行支護(hù)，保證人員作業(yè)安全。

(3)矸區(qū)采高普遍較大，過(guò)矸區(qū)出矸量大，設(shè)備磨損量大，過(guò)矸區(qū)時(shí)間長(zhǎng)。

(4)在炮眼施工過(guò)程中，本隊(duì)職工操作YT-28型風(fēng)鉆不熟練，打眼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，甚至在打鉆過(guò)程中控制不好氣腿升降，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)成孔質(zhì)量差，拔不出鉆桿的情況時(shí)有發(fā)生。

(5)采煤機(jī)滾筒在過(guò)矸區(qū)截割時(shí)，存在局部底板硬矸造成滾筒截齒及齒套磨損嚴(yán)重的情況，最終不得已對(duì)滾筒進(jìn)行更換[4]。建議在矸區(qū)施工炮眼期間，采取必要的護(hù)幫措施后對(duì)滾筒截齒及齒套及時(shí)進(jìn)行更換，過(guò)機(jī)頭、機(jī)尾時(shí)再次檢查更換，減少截割部位的耗損。另外建議在適當(dāng)?shù)奈恢?，備用采煤機(jī)滾筒(機(jī)頭側(cè))，根據(jù)磨損情況，在工作面推進(jìn)到位置后進(jìn)行更換。

(6)在放炮過(guò)程中，中間一排炮眼深度應(yīng)控制在1.5m左右，中眼深度2m以上時(shí)，煤幫中部拋出矸塊至支架行人通道，對(duì)支架EEP、閥組及架間管線形成較大沖擊損壞。

(7)此次炮眼裝藥均采用正向裝藥起爆，節(jié)數(shù)為一節(jié)，建議可嘗試施工3m深炮眼，采用雙雷管兩節(jié)正向裝藥(每三卷藥，正向安裝一發(fā)電雷管)，合理控制單次起爆孔數(shù)和藥量，保證不壓工溜。保證3-4次的推進(jìn)度。

(8)在過(guò)陷落柱后期，發(fā)生一起因放炮崩裂支架頂梁護(hù)幫板限位鐵板，在生產(chǎn)過(guò)程中掉落，掉落后蹭到作業(yè)人員腳面的事故。綜采隊(duì)?wèi)?yīng)該引起高度重視，尤其在頻繁爆破區(qū)域，要加強(qiáng)設(shè)備檢查檢修，確保安全。

(9)前期準(zhǔn)備的方案考慮的為理想狀況下的情況，在后期生產(chǎn)過(guò)程中，動(dòng)態(tài)進(jìn)行數(shù)次調(diào)整，持續(xù)改進(jìn)方法，以提高推進(jìn)效率。