综采工作面大倾角俯采关键技术研究与应用

徐德珊

(淮南矿业集团,安徽淮南 232001)

综采工作面大倾角俯采关键技术研究与应用

徐德珊

(淮南矿业集团,安徽淮南 232001)

在大倾角俯采条件下,以皖北煤电集团刘桥一矿 663工作面为例,对回采过程中存在的问题进行技术分析,通过生产实践,并提出解决问题办法,成功实现了综采工作面大倾角俯采,最大限度地回收和开发了煤炭资源,为类似地质条件下的煤层开采提供了借鉴经验。

综采面;大倾角;俯采

Key Technology and Application of Full-mechan ized Underhand M in ing

1 工作面开采条件及设备布置

1.1 开采技术条件

刘桥一矿 663工作面为 66采区首采面,风巷贴近刘桥镇保护煤柱,机巷上部为待开采区,北部靠近 -380m运输石门,切眼靠近煤层露头防水隔离煤柱。该面回采上限为 -150m,下限为 -360m,工作面走向宽 200m,倾向长平均 670m,可采储量515kt。该工作面分为里外段布置,里段切眼长130m,外段切眼长 70m,两切眼相距 142m。当里段回采至外段切眼时,工作面实行对接,继续向前推进。机巷上方紧邻一大断层 F4。里切眼向外的175 m,倾角在 26～32°,再向外的 175m,倾角为19～23°,其余至收作线的 320m,平均倾角在 16～17°。该工作面煤厚在 1.3～3.7 m,平均在 2.8m,倾角为 14～32°,平均 20°。黑色,半亮 -光亮型,块状及碎块状为主,少许粉末状,层理清晰,无夹矸;直接顶为灰 -深灰色粉砂岩,块状,局部为泥岩,厚 3.7m;基本顶为浅灰色,中粒砂岩,平行层里,成分为石英、长石,平均厚 15.4m。其上为砂质泥岩,局部为粗砂岩,厚 13.8m;直接底为深灰色砂质泥岩 -泥岩,块状,厚 5.6m。该面直接顶受两处断层影响,裂隙发育,破碎易冒。直接顶属三类稳定顶板,基本顶来压明显。工作面沿倾向布置,回采时俯采角度较大,两巷回柱安全威胁较大,应加强密集支柱的使用和回柱挡矸。

1.2 主要机电设备配置

采用MG150/375-W型无链牵引采煤机,电机总功率 300kW,滚筒直径 1.6m,截深 0.6m;ZZ4000/17/35型支撑掩护式液压支架,控顶距最大 5948mm,最小 5348mm,初撑力 3476～3518 kN;输送机为 SGZ730/400型,功率 200 kW。

2 大倾角俯采主要技术措施

2.1 切眼施工与支架安装技术

切眼掘进巷高控制与支架安装 切眼施工一般与设计采高相吻合。大倾角俯采工作面支架超高接顶不实时,在拉后溜的拉力作用下,很容易造成支架中心偏移,因此,切眼掘进时一定要控制切眼高度,若超高,安装时一定要采取接顶措施。

切眼施工过渡角度 由于是大倾角俯采,切眼施工沿工作面走向不能是水平的,因为工作面从开始平推到跟上俯采大角度不可能一步到位,要有一个过渡阶段,如控制不好很可能造成支架推输送机时将输送机掀起,阻碍输送机前移,达不到推移步距,损坏推移千斤顶。为此,切眼掘进时要将前方人为造成一个下扎斜坡过渡,以便设备与层位尽快过渡到大角度俯采状态。

2.2 工作面割煤、推溜、移架技术

割煤 大倾角俯采时,采高和控顶距都应严格控制,663工作面采高为 2.6m,采煤机割煤时应控制好割煤速度和滚筒的截割高度。遇到坚硬夹矸,不得强行截割,应进行预放炮松动岩体。因采煤机装煤效果差,造成工作面输送机推移不到位,特将采煤机的工作方式定为单向割煤。单向割煤方法：采煤机下 (上)行割煤、移架,上 (下)行空刀返回装煤、抵车,往返进一刀。采煤机割煤前,采煤机司机要了解、掌握工作面煤层变化情况,割煤时集中精力,严格控制好采高,严禁截割支架前梁或铲煤板以及割顶、割底。工作面煤壁要割直,控制好滚筒的刹底量。割煤速度应保持在1.5～2m/min,保证采煤机匀速运行,减少负荷。

推溜 大倾角俯采时,前溜推移较困难,因采煤机自身装煤效果较差,前溜前面的浮煤将会很多,造成推移步距达不到要求,特别是支架角度与溜子角度不一致时,会造成推溜时前溜挡煤板侧翘起。为了保证前溜推移到位,首先要严格控制工作面层位,使支架底座及推移千斤顶、前溜和煤层回采角度一致,这样前三者在一个倾斜平面上才能保证前溜推移到位,因此,要求管理人员每个循环都必须测量支架、前溜、煤层的角度。当层位失控出现下刹角度过大时,应用千斤顶把前溜铲煤板侧挂在前梁处起吊,以减小角度。当角度较小时,要将前溜拉回采煤机,重新下扎扫底,保证下刹角度达到要求。为此,采取单体液压支柱辅助抵车或使用锚链吊车推移。单体液压支柱辅助抵车的方法是：在采煤机返回空刀装煤后进行,抵车时应距后滚筒不少于 20m;单体液压支柱一端打在推移杆与运输机的连接处,一端打在顶梁的下端面上,每隔 2架打 1根单体支柱,使用棕绳将其拴紧拴牢,刚性接触面之间用薄板皮垫实,防止打滑崩起伤及人员或设备;推移千斤顶与单体液压支柱应同时缓慢给液,且单体液压支柱采取远距离供液。锚链起吊推输送机方法：推移之前,采煤机、输送机停电闭锁后,再将工作面输送机吊平。即在所推输送机处,每隔 5架用 40T输送机链条和输送机链条做成的钩子,一端固定在输送机煤帮条上,另一端将对应的支架降下,固定在支架前梁吊孔上,升架将输送机吊平,再在煤帮侧用道板垫平,用 2.5m单体液压支柱在采空区侧每隔 5架打 1压柱 (压在推移杆的连接头处),帮助推溜千斤顶向前推移输送机,推移输送机时要共同用力,缓慢供液,分次分量进行。工作面输送机应保持完好,推移成直线,偏差不大于 15mm,溜子接头最大弯曲度不大于 3°,保证输送机平、直、稳。推移输送机时严禁输送机与支架不连接或软连接,移溜时,人员要躲在支架内的安全地点。

移架 大倾角俯采时,工作面采取跟机顺序移架的方式及时支护顶板,移架前,应检查推移千斤顶与推移杆、推移杆与输送机的连接装置是否可靠、有效,确保互相连接可靠,支架前及支架间的煤矸要清理后,方能进行移架。移架时,严格控制降架高度,每次移架时要做到顶梁的前端稍离顶板,顶梁的后端紧贴顶板,即后立柱的活柱收缩量要比前立柱少些,使之带压擦顶移架。以防支架倾倒及向煤壁窜矸,支架工要站在支架安全空间内进行本架操作,并要随时调整支架的挤架、咬架、错架现象,使支架保持合理的架间距。支架要在一条直线上,移架后支架顶梁要及时接实顶板,初撑力不小于 24MPa。

工作面上下出口的管理 663综采工作面因俯采 (32°)开采,煤层沿工作面推进方向倾角较大,造成上下隅角回棚不安全。工作面上下出口及超前支护段,均采用 4排倾向棚进行支护,中间人行道 2排 “一梁二柱”,所有单体液压支柱均穿“铁鞋”,确保支柱初撑力不小于 11.4MPa。单体液压支柱使用 DW31.5-180/100X悬浮式,使用HJDB-1200型铰接顶梁。两巷距采空区侧顶板锚杆每隔 10排,拆除 2排锚杆托盘。两巷回柱前,沿放顶线打一排密集支柱,从上至下背好挡矸帘,再在密集支柱的外侧支设 1排 “一梁三柱”挑棚,清理好浮煤及杂物,留好退路,然后回柱放顶。两巷回柱时,人员应站在支柱斜上方的安全地点使用滑轮组进行,回出的支柱及时打在放顶线的规定位置上,升足劲、背好大笆。多余的支柱打在其余支柱的顶梁下。回柱时,3人 1组,一人观察顶板及周围情况,一人施工,另一人协助作业,严禁单人操作。回柱时,周围及其下方停止一切与回柱无关的作业,其他人员也不许在此逗留。所有单体支柱必须拴齐拴牢防倒绳,支柱初撑力不小于11.4MPa。如图 1所示。

图1 上端头出口支护

工作面设备的管理与维修 由于工作面俯采角度较大,输送机机身倾斜严重,机身向煤壁侧下滑,为解决这个问题,采取了在机头、机尾下方各打 2根DZ31.5单体液压支柱当锚固柱的办法,加强输送机与液压支架的刚性连接。另外,辅以人工清理浮煤,保持输送机机身的倾斜度在 13～15°。推移输送机时,采取单体液压支柱辅助推移,取得了很好的效果,提高了装煤效率。MG150/375-W双滚筒采煤机在倾向俯采 (32°)回采时,通过改变割煤方式和相应技术措施,实现了采煤机的安全正常回采。当采煤机在倾角较大的里切眼至外切眼段回采时,因采煤机的重心偏向煤壁,采煤机向煤壁侧倾斜严重,割煤时采煤机几乎是睡向煤壁,采煤机运行阻力非常大,运行速度较慢。采煤机滑靴损坏严重,截齿有截割输送机铲煤板的现象。为了减少事故发生,要求采煤机割煤时,卧底量不得超过 300mm,留有一定的底煤,减少采煤机的倾斜度。加强检修班检修质量,每天早班必须对采煤机、输送机进行检查,专人给采煤机加油,严格现场管理。采煤机采用下行割煤,减少了采煤机的工作阻力,同时辅以人工清理浮煤,清理浮煤过程中,尽量衬平输送机,减少采煤机的倾斜度。

663工作面俯采角度较大,为了更好地控制顶板,采取割煤后即时移架支护顶板,或护帮板及时升起抵死煤壁的办法,同时在每架支架上安装压力表,监测顶板来压动态。支架初撑力合格率达到80%以上,即使在周期来压、过断层等情况下,也没有出现顶板台阶下沉或冒顶事故。ZZ4000/17/35掩护式支架,在俯采过程中,严格执行操作顺序及工艺要求,有效地控制住了倒架、咬架、错架和设备的损坏现象,保证了安全生产。

3 结论

刘桥一矿 663工作面大倾角俯采,通过对工作面“三机”的受力、大倾角俯采割煤、装煤、运煤效果较差等原因的分析,改变以往的割煤方式,变双向割煤为单向割煤,即下行割煤、移架,上行空刀装煤,再辅以人工清理浮煤、推移输送机,有效地解决了大倾角俯采采煤机割、装、运困难的问题,同时减少了采煤机事故率。采用移架时,支架前立柱稍降、后立柱擦顶带压移架的方式,避免了移架时工作面煤壁侧窜矸,也减少了架间窜矸,实现了安全生产,取得了显著的经济效果,为类似地质条件下综采生产提供了借鉴经验,具有广泛的推广和应用价值。

TD823.21

B

1006-6225(2010)01-0042-02

2009-10-13

徐德珊 (1969-),男,江苏赣榆人,助理工程师,新庄孜煤矿项目部,长期从事煤炭生产管理工作。

王兴库]