大储量工作面远距离掘进及施工设计优化

张自德

(西山煤电股份公司马兰矿)

大储量工作面远距离掘进及施工设计优化

张自德①

(西山煤电股份公司马兰矿)

布置大采高、大走向、大采长工作面是煤炭工业总体发展趋势,也是提高煤炭资源回收、减少矿井开采投入,提高全员效率的有效途径。马兰矿南一下组煤18307工作面两巷及专用回风巷设计长度为2 010 m,由于工作面顺槽长、储量大,在掘进过程中引发了长距离供电、通风及运输等实际问题,给掘进带来了困难。在大储量工作面掘进过程中,通过双巷掘进、优化施工顺序及施工方案,解决了大储量工作面远距离掘进带来的一系列问题,降低了工人劳动强度,取得了远距离掘进经验。

远距离掘进;通风;供电;施工设计优化

1 工作面概况

18307工作面是西山煤电股份公司马兰矿第一个加长800 m工作面,工作面走向长度2 010 m,倾向长度254 m,工作面可采储量为233万t。

18307工作面对应地表位于山西省古交市端端圪垛山梁的东南侧,切眼位置有宋家坡沟穿过,盖山厚度416～578 m,平均为495 m。18307所采煤层为石炭系太原组8#煤层,属稳定可采中厚煤层,煤层倾角较平缓,厚度变化不大,煤层结构复杂,常有1～2层夹石,煤层平均厚度为4.3 m。

18307工作面采用“两进一回”的通风方式布置,设计施工巷道主要包括:皮带巷、轨道巷、专用回风巷、切眼及回风横贯。皮带巷用于工作面回采期间的进风和工作面的原煤运输。轨道巷用于工作面回采期间的进风和工作面设备、材料的运输。切眼用于安装采煤设备,并连通两顺槽构成生产通风系统。专用回风巷及横贯用于工作面回采期间的回风。皮带巷、轨道巷、专用回风巷各2 010 m,切眼258 m,横贯工程量21×40=840 m,合计工程量7 386 m。巷道平面布置图见图1。

图1 巷道平面布置示意图

2 掘进施工中存在的问题

工作面采用EBZ-132型掘进机落煤、装煤, DSP-1140/800(650)胶带运输机运输原煤。当工作面推进至里程1 000 m时,需增加第二部皮带运输机运输原煤,当工作面施工至切眼处时,需增加第三部皮带运输机运输原煤。工作面采用风动锚杆机、风煤钻施工顶帮锚杆。

1)通风。马兰矿局部通风机最大功率型号为DBKJNo.7.5(2×55 kW)型对旋式风机局部通风,该风机吸入风量为:980～630 m3/min,工作面割煤时,绝对瓦斯涌出量为1.8 m3/min,千米巷道围岩瓦斯涌出量为2.35 m3/min,按工作面施工至切眼时回风T2瓦斯探头处瓦斯浓度为:

式中:

Q局—局部通风机吸入风量; P100—百米漏风率,%,取2;

L—最大供风距离,m,取2 010。

经计算T2瓦斯探头超限,掘进过程中需提前增加第二套风机或局部巷道形成全风压通风。

2)供电。EBZ-132掘进机额定功率为258 kW,采用70 cm2橡套电缆、1 140 V电压供电。掘进机工作电压不低于额定电压85%,当线路电压损失超过171 V,掘进机不能正常工作。计算工作面施工至切眼时橡套电缆电压损失为:

式中:

I—流过电缆的电流,A,取165.8;

L—电缆线路的长度,m,取2 300;

γ—电导率,铜芯电缆取42.5;

cosα—电动机的功率因数;

s—导线截面,取70 cm2。

经计算掘进机专用橡套电缆电压损失超过规定,掘进机不能正常工作,需更换截面大的电缆或掘进机专用移变往里移设。

3)掘进过程中运输问题。远距离掘进过程中所用的支护材料和机电设备如果都由人工运送,增加了工人的劳动强度,降低了掘进效率。需采取有效措施解决远距离掘进过程中支护材料和机电设备运输问题,才能确保大储量工作面远距离掘进。

3 远距离掘进施工中所采取的措施

1)双巷掘进形成工作面初期生产系统。18307工作面机掘工程量为6 546 m。实际施工中先后安排两个机掘队,分别施工18307专用回风巷和轨道巷,两巷施工至里程960 m处,施工横贯相互联通。轨道巷Ⅱ段施工期间的运煤系统,经横贯走专用回风巷。轨道巷Ⅰ段调整为进风巷,拆除轨道巷Ⅰ段掘进期间的皮带运输设备,并对该段轨道巷进行钉道、安装绞车,形成轨道运输系统。两队继续向前掘进所用的支护材料及机电设备都经轨道运输系统运至里程960 m处,极大地减轻了工人的劳动强度,提高了掘进效率。同时两队所用的风机和移变都移设在轨道巷Ⅰ段里程900 m处。为18307轨道巷Ⅱ断和专用回风巷Ⅱ段施工提供了供电和通风保证。

2)优化设计,施工措施巷,形成切眼扩帮期间通风系统。18307轨道巷施工到位后停掘,拆除掘进期间皮带运输设备,轨道巷Ⅱ段钉道安装绞车,形成18307轨道巷运输系统,为切眼扩帮运输圆木等支护材料提供运输保证。该掘进队退到轨道巷里程960 m处,开口施工措施巷,措施巷到位后施工18307皮带巷Ⅱ段,和18307切眼贯通,形成18307切眼扩帮期间中期通风系统。18307措施巷的施工很好地解决了皮带巷Ⅱ段施工期间的供电、通风和运输问题,并为18307安装,进出皮带运输机中驱装置提供了运输通道。

18307工作面掘进施工方案优化解析图见图2。

3)合理调派队组,减少掘进期间施工队组之间的相互影响。18307工作面全部掘进工作量为7 386 m,其中炮掘工程量为840 m。18307工作面掘进期间共动用了2个机掘队和1个炮掘队投入生产,为了减少多队组施工期间相互之间的影响和重复拆装设备,对各队组施工顺序进行如下安排:

掘进A队:18307专用回风巷→18307小切眼→18307皮带巷Ⅰ段。

掘进B队:18307轨道巷→18307措施巷→18307皮带巷Ⅱ段→18307切眼扩帮。

在掘进B队施工完18307小切眼后,掘进机从轨道巷撤走,炮掘队开始施工专用回风巷Ⅱ段横贯,在掘进A队切眼扩帮后,炮掘队在开始对专用回风巷Ⅰ段进行炮掘横贯。这样减少了炮掘队开口贯通对机掘队的影响,也减少了掘进队组重复拆装设备。

图2 18307工作面掘进施工方案优化解析图

4 结束语

随着煤矿机电设备日益更新换代,大采高、大截深、大功率机电设备的不断投入,大储量工作面的设计成为一种必然,这就对远距离掘进施工提出更高的要求。也只有解决了远距离掘进期间的供电、通风和支护材料及机电设备的运输问题,远距离掘进才会顺利实现。

[1] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版,2009:313-318.

[2] 张先尘.中国采煤学[M].北京:煤炭工业出版社,2003:46-50.

[3] 侯纯刚,杨科.综放回采巷道护巷煤柱合理留设分析[J].煤,2006,15(5):47-48.

Optimization of Construction and Design about Long-distance Driving of Huge Reserves and Long Working Face

Zhang Zi-de

Assigning high and long face is the development trend of coal industry.It is a effective way of increasing recovery,reducing input and increasing benefit result,too.Two tunnels and specific return airway in 18307 face are 2 010 meter long.Because this,many problems caused as power supply,ventilation,transportation and so on.It leads to many difficulties for driving.By double tunnel driving,optimizing the construction sequence and scheme,we solve a series of the above problems,reduce the intensity of workers’labor,and get some experience for long-distance driving.

Long-distance driving;Ventilation;Power supply;Optimization of construction and design

book=3,ebook=76

TD263.1

B

1672-0652(2010)03-0009-03

2010-02-17

张自德 男 1974年出生 1995年毕业于大同煤校 助理工程师 古交 030205