综放工作面旋转回采的关键技术与实践

2010-09-09常聚才

采矿与岩层控制工程学报 2010年5期

关键词：机巷综放机头

陈贵,常聚才

(1.淮北矿业股份公司朱仙庄煤矿,安徽宿州 234111;2.安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南 232001)

开采与设计

综放工作面旋转回采的关键技术与实践

陈贵1,常聚才2

(1.淮北矿业股份公司朱仙庄煤矿,安徽宿州 234111;2.安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南 232001)

Key Technology and Practice of Rotation M in ing in Full-mechan ized CavingM in ing Face

为了减少综放面搬家次数和多回收煤炭资源,淮北矿区朱仙庄煤矿 871综放面采用旋转开采。根据具体的地质条件,确定了旋转开采工艺参数,制定了一系列综放旋转回采及技术安全保障措施,解决了综放旋转开采带来的技术难题,保证了旋转期间正常回采,达到了良好的效果。

综放;旋转回采;工艺;旋转中心;保障措施

朱仙庄矿主采煤层为 8煤,为特厚煤层,其储量占矿井可采储量 75%以上,但是地层岩性差,域内地质构造复杂,褶曲、断层发育,岩浆岩侵蚀严重,影响工作面的正规布置。871综放工作面位于 87采区第一区段,南至朱仙庄矿与芦岭矿井田边界的保护煤柱线,北到 F5断层附近,上邻未开采面及 8煤层回采上限 -240m,下邻二区段 873和874工作面 (已回采完毕)。面长140m,煤层厚度 3.63～11.32m,平均 10.03m,煤层倾角 5～12°,直接顶为砂质泥岩,厚 1.5～3.0m,基本顶为细砂岩 6.0～8.0m,直接底为泥岩,厚 1.0～2.5m,基本底为中细粒砂岩,厚 10.0m。871中段工作面走向与 871南段工作面走向不在同一方向,为了减少综放面搬家次数和多回收煤炭资源,决定采用旋转回采技术,旋转角度达到 31°07′。巷道布置示意如图 1所示。

图 1 871综放工作面巷道布置平面

1 工作面设备布置情况

871综放面布置 94架 ZF6000/17.5/28型液压支架,1部MG2-300/720型采煤机,SGZ-764/ 630型前、后刮板输送机各 1台,机巷设有 PLM-1500型破碎机、SZZ-830/200型转载机各 1部及DSJ100/100/2×125型胶带机。设备可靠性较强,能够满足旋转回采的要求。

2 旋转回采工艺

2.1 旋转方式及旋转中心的确定

在旋转中,工作面可以绕一个固定中心,也可以变换中心,并使各中心沿直线排列。一般工作面旋转角度较小时可以绕一个固定中心旋转。固定旋转中心可分为实旋转中心和虚旋转中心。实旋转中心就是旋转中心设在扇形块段顶端的巷道转折点处,在巷道内能确切地测出其位置。而虚旋转中心设在扇形块段之外,只能用作图法画出其确切位置。实旋转中心工艺过程简单,好掌握,但由于旋转端,移架步距逐步变小,顶板所受反复支撑次数增多,造成旋转中心附近顶煤 (板)及煤壁破坏程度严重,中心附近顶板控制困难。因此,为改善旋转中心附近的顶板控制状况,使旋转工作面的中心端也保持一定的前移量,采用虚旋转中心的旋转方式。

本工作面由南段进入中段时,工作面需向下旋转,风巷超前机巷一定距离,机尾端推进距离要大于机头端,因此,以工作面机头端为旋转中心,旋转机尾端。

2.2 风巷转折点位置的确定

由于工作面转角开采,工作面机头端为旋转中心,旋转机尾端,机尾推进度远远大于机头推进度,导致工作面支架和刮板输送机有较快向机头滑动趋势,所以选择开始转角位置距转折点越近越好,故选择留有一定提前量及延后量的虚心分段割煤旋转方式。本次设计提前量和延后量相等,ABCO′等于A′B′C′O′,如图 2所示。

图2 旋转时转折点布置

所以,旋转α1=31°07′的角度时,风巷超前机巷的距离 CD为:

式中,CD为风巷超前机巷距离,m;L为工作面长度,m,L=140m。

求得:CD=39(m)

即,工作面以机头为圆心,在机头不动的情况下机尾要多进 78m,才能保证调向后工作面垂直于机风巷。

2.3 循环内刀数的确定

根据工作面布置,工作面采用长短刀相结合的切割循环作业方式。工作面每调斜一个角度,需要一组长、短刀配合割煤,以保证推进度小的地方,支架的移动次数也相应减少。由于每个拐点的弯曲角度与整个切割循环的转角相等,因此,切割循环的转角α1′也不得大于工作面输送机设计弯曲角度β。即:

式中,B为采煤机截深,m;n为循环内割煤刀数。871工作面使用的是 SGZ-764/630型刮板输送机,根据该输送机技术特征,允许弯曲角度β=

2～3°,旋转过程中工作面长度 L=140m,采煤机实际截深B=0.6m。则:

循环内刀数越多,调采速度越快,但工作面输送机及支架滑移现象越严重,导致工作面扩帮工作量大。而 SGZ-764/630型刮板输送机最小弯曲段长度为 15m,考虑到本工作面实际长度为 140m及复杂地质条件,因此,选择循环刀数为 5刀,即机巷进 1刀,风巷进 5刀,进刀比例为 1∶5。

2.4 工作面旋转起始位置的确定

由于机尾比机头要多进 78m左右,才能保证调向后工作面垂直于机风巷,根据确定的循环内刀数 5刀,可计算出工作面旋转起始点到机巷拐点的距离AO′,即:

所以,AO′=9.75m,但考虑到工作面旋转起始点到机巷拐点的距离一般为采煤机截深的整数倍,所以选择为 9.6m,即工作面在距机巷拐点9.6m处开始甩采。

2.5 旋转循环数目的确定

采煤机截深为 0.6m,旋转过程中机巷推进距离为 19.2m,因此旋转循环数目为 32,每个循环旋转的角度α′1为:

因此,32个循环共旋转的角度为 31°25′。

2.6 回采工艺

在工作面推进距机巷拐点 9.6m时,工作面进人旋转状态,此时所有支架不歪、不挤,支护状态好,并且与刮板输送机垂直,设备均保持完好状态。旋转采用长、短刀的比例为 1∶5,即机头进 1刀,机尾进 5刀。进刀地点可根据截割刀数将工作面平均分为 5段,以此确定进刀点,即分别在距工作面机尾 28m,56m,84 m,112m,140m处进刀,向机尾方向割煤。工艺过程采用长短刀斜切、单向割煤、及时支护、先零后整回采方式,如图 3。

图 3 工作面调斜切割方式 (第一循环)

3 旋转回采时保障措施

(1)工作面机头与转载机的搭接 871工作面旋转端是机头端,在机巷胶带机掀掉以后,改铺一部 40×2kW刮板机,当工作面下端头采至机巷转折处后,没有将该刮板机掀掉,而是继续延伸至中段机巷,继续搭接在转载机上。由于机头上窜,在机巷转折处向工作面内进行适当扩帮,将 40×2kW刮板机向上靠,没有影响工作面两部车正常搭接。

(2)防止液压支架挤架、倒架旋转回采期间,支架将不可避免地出现支架咬架、爬架、歪架、支架下滑等现象,拉架人员必须及时调架,用单体支柱配合调架千斤顶及时进行调架,调架时,支架尾梁尽量向机巷方向靠,避免支架调斜和尾梁插入后部刮板输送机,移架和调架时,人员必须站在安全地点。

(3)防止输送机上窜下滑旋转回采期间,工作面刮板输送机将会出现一定程度的下滑,因此,抵车时必须是单向抵车,从下向上抵,严禁从上向下抵,同时,机巷下帮进行不同程度扩棚,转载机尽量向下帮靠,确保工作面刮板输送机和转载机的搭接合理。过了机巷拐点以后,要及时调整抵车方向,从上向下抵,防止工作面刮板输送机搭不上转载机。