大跨度综采工作面
大跨度综采工作面（精选9篇）
大跨度综采工作面 第1篇
关键词：三软煤层,大跨度综采工作面,支护
平煤股份五矿己三采区位于矿井东翼, 标高在-225 m水平以下, 所开采的己组煤层厚度1.1～4.8 m, 煤层倾角5°～18°, 单向抗压强度5.39 MPa, 煤的坚固性系数f=0.4～0.6, 属松软煤层。直接顶为泥岩、砂质泥岩, 单向抗压强度16.8 MPa, 围岩层理、节理、裂隙发育, 属松软顶板, 底板为砂质泥岩, 遇水膨胀变软, 单向抗压强度为14.2 MPa。己三采区己组煤属典型三软煤层 (顶板软、底板软、围岩软) , 巷道围岩为Ⅳ类, 属不稳定围岩。围岩松散软弱, 承载能力差, 遇水或吸湿后极易泥化、风化, 造成巷道顶板下沉、底板鼓起, 两帮内移, 严重破坏巷道围岩的稳定性。随着矿井开采深度的不断加深, 巷道围岩所受的原岩应力逐渐增大, 地压也随之增大, 围岩自身承载强度降低, 极易引起巷道变形破坏。传统的支护形式为被动支护, 技术落后, 无初撑力, 支撑强度低, 支护费用高, 支护效果差;施工后, 巷道变形严重, 维修周期短, 维护工作量大, 影响综采工作面正常安装, 造成采面安装时间长, 回采困难, 生产被动, 无法满足巷道正常安全使用。
为彻底解决制约矿井三软煤层大跨度综采工作面切眼支护难题, 五矿自2005年以来在三软煤层复杂地质条件下积极推广长走向、大采长、大采高、大跨度综采工作面。在大跨度综采工作面切眼的施工中, 改进过去传统的双切眼架设工字钢对棚支护的方式, 采用锚网索+木中柱联合支护技术。通过在“三软一大” (顶、底板及两帮围岩软松、压力大) 围岩条件下综采工作面切眼中实施此项技术, 改善了巷道围岩体结构、力学性能和受力状况, 提高了围岩体自身承载能力, 强化支护体结构和支护效果, 保证了巷道施工后能正常安全使用, 减少了巷道维修工作量。大跨度综采工作面切眼支护技术先后在己16-17-23130、己15-23190、己15-23200、己15-23220、己15-23210采面等地点顺利推广应用, 取得了明显效果。与传统的工字钢、U型钢支护相比, 具有显著的优越性。
现以五矿己16-17-23130综采工作面切眼施工为例, 对锚网索支护技术在三软煤层大跨度综采工作面切眼中的应用作一介绍。
1工作面概况
己16-17-23130采面在五矿己三采区下部东翼, 工作面标高-400 m, 埋深600 m, 地压大, 工作面走向长1 200 m, 切眼长230 m。采己16-17煤层, 厚2.0～4.8 m, 倾角9°～12°, 煤岩坚固性系数f<1, 裂隙发育。直接顶为砂质泥岩, 厚3.0 m以上, 伪顶为泥岩, 厚约1 m, 层理发育, 岩层破碎, 且易垮落, 底板为泥岩或砂质泥岩互层, 受潮或吸水后易膨胀风化。
2支护方案确定
准备巷道完工后, 受多种因素的影响, 出现变形、破坏, 如:①围岩松软破碎, 自身承载能力低;②支护结构、支护参数不合理;③巷道底板岩层稳定性差;④高应力和构造应力的存在。控制巷道围岩变形的关键是要提高松软破碎围岩自身的承载能力;其次是选择科学经济合理的支护形式和支护参数。
己16-17-23130综采工作面切眼原设计支护形式为对棚支护, 3 m3 m的11#工字钢梯形棚施工双切眼, 棚距0.6 m。为降低巷道支护材料费和维修费用, 减轻工人劳动强度, 提高综采支架安装速度和安全可靠性, 根据三软煤层大跨度巷道支护的实践经验, 采用工程类比法, 在跨度6.3 m的综采工作面切眼中选用锚网索+木中柱联合支护。
锚网索支护是利用小孔径全长锚固高强树脂螺纹锚杆通过金属网形成锚网支护表层, 再利用锚索支护巷道周围大范围内的围岩, 使巷道支护构件和支护体形成一个协调完整的承载体。该技术能有效阻止围岩变形, 减弱围岩碎胀应力, 改善围岩受力状态, 增强围岩及支护结构的稳定性。锚杆、锚索全长锚固, 胶结围岩, 提高锚杆、锚索支护的初撑力、初期增阻速度和支护阻力, 强化锚固效果, 改善围岩力学性能, 增强围岩整体性和支护体强度, 提高围岩自身承载能力;锚杆、锚索的作用力互相叠加, 与胶结围岩组成新的“承载层”, 充分发挥围岩自身的承载能力, 使锚杆、锚索支护的主动性、及时性、可让性、互补性得到充分发挥, 大大提高支护效果。
3锚网索支护参数的选择
己16-17-23130综采工作面切眼为矩形断面, 宽度6.3 m, 高度2.8 m, 分2次施工, 先掘3.3 m2.8 m单切眼, 然后在采面推进方向侧再扩掘3.0 m2.8 m小断面, 以满足综采支架安装需要。
根据该采区巷道支护状况, 利用工程类比法, 通过方案对比和数据分析, 确定选用的具体参数为:①顶锚杆采用Ø20 mm2 400 mm高强度全螺纹等强树脂锚杆, 锚杆间排距均为700 mm, 每根锚杆树脂药卷用量3卷。单根锚杆锚固力不小于100 kN。②两帮选用Ø16 mm1 800 mm玻璃钢锚杆, 间排距为800 mm700 mm。每根帮锚杆树脂药卷用量不低于2卷。③顶锚索采用Ø15.24 mm7 000 mm钢绞线, 呈五花形布置, 间距2.0 m, 排距1.2 m;每根锚索树脂药卷用量不低于5卷。④金属网采用Ø4 mm40 mm40 mm网格的冷拔丝钢筋网, 规格2 800 mm800 mm (帮) 或3 300 mm800 mm (顶) 。⑤采用中速Z2335型和快速K2335型树脂锚固剂。⑥切眼正中间打1排木中柱作为辅助支护, 木柱规格:Ø180 mm3 000 mm。
4施工方案
(1) 施工工艺。
炮掘:17 kW耙斗机装渣, 分2次施工, 先掘单切眼, 再扩双切眼。顶板采用MZG型液压锚杆钻机Ø27 mm钻头和Ø24 mm六方中空钻杆打顶锚杆孔和锚索孔, 搅拌树脂药卷, 安设顶板锚杆、锚索;用普通煤电钻打帮锚杆和安设帮锚杆。每个循环施工顺序:钻爆法落煤 (先掘3.3 m宽的小切眼) 临时支护顶板锚网索支护出煤锚帮锚杆挂帮网下循环至切眼贯通扩切眼至6.3 m宽, 打中柱, 顶锚网索支护出煤打帮锚杆挂网直至切眼施工完。
(2) 施工要求。
①两帮预留200 mm的光爆层, 人工刷帮, 刷大、刷齐后, 再安设帮锚杆、铺帮网, 防止巷道顶板受爆破震动而松动冒落, 引起顶板松动圈增大。②顶板锚杆、锚索使用树脂药卷。要求迅速将树脂药卷送到眼底, 并充分搅拌, 确保加长锚固长度和锚固效果, 否则, 不是锚杆安装不到位, 就是搅拌时间不足, 降低锚杆支护效果。③永久支护紧跟掘进面, 随掘随打, 不得滞后, 以便及时有效地支护顶板, 防止顶板悬露时间过长, 使顶板发生变形离层。④小循环掘进, 临时支护及时到位, 由于己三采区煤层为典型三软煤层, 顶板围岩层理、节理、裂隙发育, 易风化掉落。因此, 施工时, 循环进度控制在1～2排, 尽可能减少空顶时间。⑤巷道顶角锚杆向两侧倾斜一定角度, 适应顶角应力集中的要求。⑥锚杆锚索必须及时支护, 紧跟掘进面, 争取在顶板未发生离层时打好, 木中柱也要及时跟上打牢。⑦锚杆安装后, 托盘要紧贴顶帮煤岩壁面, 锚杆螺帽用扳手拧紧;锚索索头用锚索机具上紧, 初始预紧力达到100 kN。⑧扩切眼工作要在准备安装前集中力量快速施工, 以缩短大断面顶板悬露时间。⑨加强工程质量管理。巷道跨度大, 若支护质量不合格, 顶板离层, 锚杆支护就会失效, 因此, 施工中必须牢固树立“质量第一”的思想, 强化现场质量管理, 保证施工质量。⑩加强顶板离层监测监控。加强顶板离层观测, 发现顶板离层值超过规定, 立即采取补救措施。
5施工监测
在施工中, 每隔50 m安设1个LBY-3型顶板离层指示仪, 并设立1个观测站, 对巷道顶板、底板及两帮的位移量和锚杆拉力进行监测与数据分析, 以便及时修改支护参数, 采取针对性补充措施。己16-17-23130综采工作面从单切眼到扩切眼安装, 不足半个月时间, 大断面悬露时间极短。其间, 进行了现场监测, 结果显示:巷道上帮位移114 mm, 下帮位移89 mm, 顶板下沉11 mm, 底鼓286 mm。观测结果显示, 顶板最大下沉量达到11 mm时, 已安装好综采支架。这说明大断面巷道锚网索支护效果良好, 选择支护参数合理, 完全可以代替金属支架支护, 并且支护状况比金属支架支护有所改善。
6综合效益分析
(1) 锚网索支护利用锚杆及时支护, 利用锚索将锚杆组合成的悬臂梁悬吊固定在深部坚固顶板中, 使其不发生弯曲、断裂、冒顶, 从而改善巷道支护状况。
(2) 施工切眼使用的锚杆、锚索、螺帽、托盘等有变形情况, 但均未发生破坏, 木中柱没有被压断现象, 变形的占2.1%, 顶板最大下沉量11 mm。说明支护参数选择合理, 支护效果良好。
(3) 大跨度切眼采用锚网索支护, 比架棚支护效果好, 施工工序简单, 减少了金属支架架设和回撤工作量, 减轻了职工辅助运输的劳动强度, 使用期内不翻修维护, 提高了工效, 降低了材料消耗。
(4) 改变了支护方式, 简化了综采设备安装工序, 提高了安装速度, 缩短了采面安装工期, 减少了金属支架损失, 减轻了工人劳动强度, 使采面提前2个月投产, 经济效益可观。
(5) 巷道支护技术的更新, 不仅提高了掘进单进水平, 降低了支护成本, 而且为采面的高产创造了条件, 与架棚支护的同煤层采面相比, 单产可提高一倍以上。
(6) 提高了支护稳定性, 减少了巷道维护工作量和支护材料消耗量及劳动力消耗, 减轻了工人劳动强度, 加快了工程进度, 有力促进了矿井安全生产, 确保了采区的正常接替, 为三软煤层大断面巷道支护研究积累了宝贵经验, 也为该项技术的推广应用起到了促进作用。
7结语
己16-17-23130工作面大跨度切眼采用锚网索+木中柱联合支护形式, 淘汰了过去落后的工字钢梯形棚子被动支护, 克服了棚式支护不能有效支护围岩、维护工程量大、施工安装工期延长等不利影响, 不仅有效控制了围岩严重变形, 提高了围岩自身承载能力, 而且为矿井节约了大量支护材料费, 减轻了工人劳动强度, 加快了工程进度。增加采面走向、采长、采高, 多出原煤, 提高了单产水平和资源采出率, 缩短了综采工作面安装工期, 经济、社会效益显著。
大跨度综采工作面 第2篇
15101综采工作面在回采推进过程中即将进入大坡度段(俯斜)，工作面属于大坡度俯采，最大坡度达到21°，大坡度段影响回采长度100米左右，为防止转载机、皮带运输机尾滑动，特制定此安全技术措施。
二、施工组织
现场施工人员(综采队)：负责人：队长：张军良
现场安全监管人员(安全员)：负责人：高军战
现场瓦斯检查员：负责人：燕学兵
三、施工职责
综采队：综采队队长是此项工程的安全总负责人，负责对此项工程的施工组织及工程进度，当班班组长负责当班施工劳动组织，严格按措施规定的技术要求进行组织施工。
安全员：当班安全员必须随时监督现场施工，负责施工的安全，发现安全隐患，立即停止作业采取有效措施进行整改，待隐患排除后，方可进行作业。
瓦检员：当班瓦检员必须随时检查巷道内的瓦斯情况，发现异常必须立即将人员撤离。
四、施工方法
1、转载机的防滑措施为：
①转载机机尾与液压支架一号架的底座要用锚链拴住，大链要用未使用过的矿用高强度圆环链(破断力大于10T的)，必须上紧锚链螺丝，大链受力要均匀。
②在转载机两侧底部分别打设两根戗柱，单体柱规格为规格为DZ25/100型单体液压支柱。
2、皮带运输机机尾防滑措施为：
在转载机机头与皮带运输机机尾两侧分别使用一个10t倒链链接，起到拉伸的作用。(转载机与皮带输送机链接处要用大链固定牢固)
3、当超前支护处于大坡度段时，打柱前要清理干净底板浮煤(矸)，挖好柱窝，单体柱要迎山有力。
4、转载机、皮带运输机在通过巷道内的低洼处时，在不影响其高度的情况下，用板梁将低洼处垫起，以便顺利通过。
5、机尾切顶柱要按要求打设，保证档矸有效，严禁提前回柱，回切顶柱、移端头架时作业人员要注意老塘顶板防止漏矸掉下(滚落)伤人。
6、打设超前支护前要严格执行“敲帮问顶”制度，保证通道及退路畅通;发现异常情况及时退出，待顶板隐患处理完后再继续打设。
五、安全技术措施：
1、打设转载机戗柱要稳固有力，不得腾空，要紧挨巷道底部，穿柱靴并挖柱窝。
2、在转载机与皮带运输机机尾链接的倒链，班组长要每班进行检查。
3、割煤前，先由队跟班干部、机组司机、支架工巡视工作面状况，对煤壁、顶底板、支架、溜子、机组等进行全面检查，及时处理存在隐患，确定割煤方式，并与各岗位司机联系后再进行割煤。
4、机头、机尾顶底板要平缓过渡，防止出现台阶，支架顶梁必须接顶严实。
5、在大坡度巷道行走、打柱、回柱、抬柱、抬其它物件时要注意巷道路面，两人或多人作业时要配合好，防止因坡陡或路面光滑而发生摔倒、倒柱伤人等事故。
6、机尾回切顶柱、移架、上隅角打设单体柱要时刻注意顶板，防止老塘顶板漏矸(或架间掉矸)滚落伤人。
7、工作面大倾角回采期间，进入工作面的所有人员要走支架脚踏板，扶好立柱，以防摔伤;除作业人员外严禁在前立柱前行走和滞留，以防被支架倾倒挤伤。
六、倒链平拉安全技术措施
1、在使用前须确认机件完好无损，传动部分及起重链条润滑良好，空转情况正常。
2、使用前检查吊钩、链条、轮轴、链盘，如有锈蚀、裂纹、损伤、传动部分不灵活应严禁使用。
3、拉动链条时.应均匀和缓，并应与链轮盘方向一致，不得斜向曳动，以防跳链、掉槽、卡链现象发生。
4、一人操作、一人监护;一人拉链、一人护着手链，以防脱链现象。
5、挂钩与被拉物必须钩牢、钩稳，以防脱钩，要使用钢丝绳，进行二次保护。
6、操作时，严禁其它人员在作业现场作任何工作或行走，以免发生人身事故。
7、松链时，必须缓慢操作，严禁自然松链。
8、严禁用人力以外的其他动力操作。
9、倒链经过清洗维修，应进行空载试验，确认工作正常，制动可靠时，才能交付使用。
10、用过的、旧的链条倒链，使用前应做详细检查(如吊钩、链条等是否完好，起重链根部销子是否符合要求，传动部分是否灵活，起重链是否错扭，自锁是否有效，各部件是否有裂纹、变形，严重磨损等)。
11、吊钩、链轮等变形或链条直径磨损量达15%时，严禁使用。
12、使用完毕应清理干净，涂上防锈油脂，存放在干燥的地方。
七、防止大块矸石滚落伤人安全技术措施
1、转载机机尾回切顶柱、移架、上隅角打设单体柱要时刻注意顶板，防止老塘顶板漏顶或者架间掉矸滚落伤人。
2、支架工拉架前，必须先检查顶板状态，发现有空顶、悬矸、架间有空隙时，必须采取相应措施，尽量减少漏矸。
3、严禁将大于800mm2大块煤矸放入胶带运输机，运输机或转载机上要用大锤将煤矸打碎。
4、先进行敲帮问顶，找掉伞檐煤及不实的煤壁，对顶帮不实、有片帮危险的，必须采取护帮措施，再进入工作，严禁空顶作业。
5、采面语音信号必须完好，确保灵敏可靠。
6、支架工操作支架前，必须先检查顶板状况，发现有空顶、危矸，支架架间距超过规定时，必须要先维护好顶板，除掉危矸。
7、采面采煤机正常作业时其下方10架范围内不得操作支架，若操作过程中发现煤矸滚落时，必须及时向下喊话，下方人员要及时躲到安全地点，并及时向下传话。
8、人员进入煤墙侧作业时由当班工班长安排专人检查该处以上支架前梁危矸、伞檐煤及溜子上大块煤矸情况，发现问题及时处理，否则严禁进入煤墙侧作业。
9、采面支架要确保完好，禁止出现“跑、冒、滴、漏”现象，加强支架检修，支架初撑力达到要求。
10、工作现场必须有班长以上的管理人员统一指挥，工作人员必须站在支架顶梁下方或有支护的下方作业，并严格执行“敲帮问顶”制度。
11、严格执行顶板管理的各项规定，确保支架能有效支撑顶板，杜绝空顶和岩石顶板冒落现象，落实好防止煤墙片帮的措施。
八、其他
1、其它严格按照执行《煤矿安全规程》、《15101综采工作面作业规程》及各工种岗位责任制和上级有关管理规定。
2、所有施工人员必须认真学习本措施签字后并严格执行。
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中泰矿业综采工作面过大断层实践 第3篇
层，对于正常回采会造成较大的影响，因此分析各種过断层方案的优劣性，采取最佳过断层方案，对综采工作面安全高效回采起着关键作用。
关键词：综采工作面 过断层 松动爆破 控制采高
中泰矿业25022工作面回采山西组二1 煤层，厚度大而且稳定，地质条件较复杂，总体为单斜构造，断层较为发育，工作面共有大小断层39条。其中，25022综放工作面回采期间正过4F25021A-2断层（∠22°H=4m），该断层落差大，对正常回采造成较大影响，断层依次相过于工作面2#支架-70#支架，丢底煤1-2m左右，直至工作面推进210m后全部过完该断层。因此，分析各种过断层方案的优劣性，采取最佳过断层方案，对该工作面安全高效回采起着关键作用，为过大断层的技术推广提供技术支持。
1 工作面概况
中泰矿业25022工作面位于二水平五采区，为二分层工作面，走向长度：前期工作面走向长194m，后期工作面走向长60m，倾斜长1082m，平均煤厚6.0m，割煤高度为3.0m，放煤高度3.0m，设备配置主要为ZF5600/18/32型掩护式液压支架126台，MG250/600-QWD型采煤机1台，SGZ764/400 型中双链刮板输送机2部，采用全部垮落法处理采空区，顶板随支架前移自行垮落。
煤层顶板伪顶为黑色泥岩，厚0.3m；直接顶为黑色砂质泥岩，厚3m；老顶为灰色中粒砂岩，厚10m；直接底为灰黑色砂质泥岩，厚5m。老底为灰色中粒砂岩，厚5m。25022综放工作面回采期间正过4F25021A-2断层（∠22°H=4m），该断层落差大，对正常回采造成较大影响。
2 过断层方案
方案一：根据4F25021A-2断层和煤层走向情况，及时调整工作面角度和坡度，采用放震动炮的方法，松动爆破破岩过断层。这种方案优点是节省了掘进巷道的工程量，避免了工作面搬家，提高了煤炭回采率，增加了经济效益；缺点是断层处顶板岩石破碎，易造成冒顶事故。
方案二：当工作面回采到4F25021A-2断层附近时，及时停采，撤出支架，跳过断层，重新开切眼，通过工作面搬家的方法过断层。这种方案优点是直接避开断层影响区域，降低设备损耗率；缺点是需要掘进新切眼，掘进工程量大，拆除、搬家、重新安装工作面，过断层耗费时间长，成本高，资源回收率底。
根据地质条件、资源回收率及过断层耗时对比分析：方案一，该工作面采用ZF5600/18/32型掩护式液压支
架，超前移架，加强支护可以确保工作面不发生冒顶事
故，煤炭回收率高，安全性和经济效益较好。方案二，新增巷道工程，工作面搬家耗时较长，煤炭回收率低，经济效益差。
经过分析，确定选用方案一，采用放震动炮的方法，松动爆破破岩过断层。
3 炮眼技术参数
松动爆破地点随断层在工作面的延伸而定，破岩高度H≤1m时布置单排眼，距底板0.5m、间距0.6-1m；破岩高度1m
4 注意事项
①合理控制装药量。装药时每眼使用水泡泥不能少于两块，装药量400g-600g，一次起爆距离不超过6m，保证放炮质量，确保岩层松动。
②设备保护。放炮时用废旧皮带包裹或遮挡机电设备，降低设备损耗，加强机电设备检修，确保机电设备正常运转。
③加强支护。过断层期间必须增大支架初撑力以有效控制顶板，可采取带压移架和超前移架措施，加强断层破碎带的支护。
④合理控制采高。过断层时，尽量降低支架高度，必须满足煤机通过最小高度，不得压死支架。
5 结语
中泰矿业25022工作面采用放震动炮，松动爆破破岩过断层的方法，推进210m后过完断层，减少综采工作面搬家次数及煤炭资源浪费，提高了经济效益，为综采工作面过大断层的处理积累了宝贵的技术经验。
参考文献：
[1]徐永圻.煤矿开采学[M].中国矿业大学出版社.
[2]何国益.采矿工程设计规范化[M].中国矿业大学出版社.
大跨度综采工作面 第4篇
1 煤矿工程实例
煤矿的75209切眼, 主要位于 -1025m水平西的下山煤矿综采采区, 煤矿综采的工作面走向长度为500m, 倾斜长为175m, 工作面的标高达到 -1080~-1150m。煤矿综采浅部就是75209工作面, 其西侧就是75206工作面和75208工作面。在锚梁网索支护中, 针对其斜矩形断面, 巷道尺寸:净宽 =3800mm, 净高 =2500mm。顶部锚杆:Φ20×2400mm螺纹钢等强锚杆。锚杆螺母拧紧力矩不少于200N·m, 锚固力80KN。锚杆间排距:800×800mm。右帮锚杆:Φ20×2400mm螺纹钢等强锚杆。锚杆螺母拧紧力矩不少于100N·m, 锚固力60KN。锚杆间排距:700×800mm。左帮锚杆:Φ20×2000mm螺纹钢等强锚杆。锚杆螺母拧紧力矩不少于100N·m, 锚固力60KN。锚杆间排距:700×800mm。
2 采取煤矿综采中应用大断面切眼成巷支护的原理及优势
2.1 原理
大断面切眼成巷支护技术原理就是, 在大断面切眼成巷支护中, 把锚索深入到深部稳定的岩石中, 对被加固岩体先施加压应力, 限制岩体松动变形, 保持围岩稳定;每掘进2.3m, 用锚杆及时支护, 顶板未出现离层就及时安上锚杆, 进行悬吊加固, 保持顶板完整性与稳定性。从应力角度分析承载结构, 针对巷道围岩较深部的切向应力集中区域, 其内切向应力也将会高于弹性区以及内承载结构应力, 使得切向应力向围岩深部转移[1], 形成外承载结构, 利于外承载结构稳定, 承担岩层应力, 限制塑性区扩展, 保护内承载结构, 起到巷道围岩稳定作用, 保证煤矿采掘中巷道围岩的稳定。
2.2 优势
其优势在于, 方便后期切眼扩大施工, 在首掘切眼时采用与两顺槽相同的支护方式, 由于以往托顶煤大断面切眼刷大后, 净宽度为7.8米, 采用边刷大、边安装支架方式, 占用人员较多, 运输、安装环节复杂, 人工耙装消耗体力较大。故此, 改用大跨度开切眼锚固支护技术, 可以节省人力及成本资源, 每米巷道支护费用降低1000多元, 降低工人劳动强度, 提高巷道断面利用率, 改善煤矿安全生产环境。
3 应用大跨度开切眼锚固支护技术的对策
3.1 形成内外承载结构
在大断面切眼成巷支护中, 确定高强度长锚杆以及加厚W钢带、钢筋网等支护技术后, 为限制大跨度厚层泥岩顶板破碎区扩展, 使锚杆支护中可以有足够大的支护范围与支护强度, 可以采用3.0m单轴抗拉强度600MPa的高强度锚杆, 并应用高强度加厚托盘以及钢筋网加固破碎区泥岩[2]。实际的大断面切眼成巷支护技术中, 顶板采用22mm×3000mm热轧细牙树脂锚杆, 沿巷道打设单体支柱实施锚杆支护, 柱距为1.2m。大断面切眼成巷支护中, 合理的选择锚杆、锚索预紧力, 提高支护强度, 减小支护密度。
3.2 大断面切眼
大断面切眼刷大, 采用锚网梯索配木垛单体作为顶板永久支护, 在巷中按每排打设一棵或两颗锚索;在切眼内打设一排木垛及单体进行加强支护, 木垛打设在距刷大切眼面前侧3200mm (木垛中) 的位置处, 木垛间距为3.6米 (中—中) , 且木垛超前刷大迎头不小于8米[3]。大断面切眼成巷支护中, 保证两木垛之间用两块板梁连接, 两块板梁并排居中打设, 要求在煤矿综采中, 对于每次工作面刷大循环进度达到1.0米, 有效控制大断面切眼顶板。
3.3 锚固支护细节
在大断面切眼成巷支护中, 可以按照梅花形状进行布置, 使锚杆倾角可以控制在30°左右, 并且还要选择符合标准的焊管以及扣件, 搭建好临时脚手架平台, 做好煤矿综采工作面支护中的安全防护。煤矿综采工作面大断面支护中, 应用锚索顶住锚固剂, 将其缓缓送入到钻孔位置, 确保煤矿综采工作面锚固剂全部的送到孔底。在大断面切眼成巷支护技术中, 实施钻孔时, 一定要依据岩石纹理及走向来确定锚杆的具体倾角, 锚杆型号应为普通的螺纹钢筋, 并能够及时调整锚固孔大小, 保证锚杆支护的实际效益。
3.4 效果分析
在煤矿中应用大断面切眼成巷支护技术后, 从安装支护开始的20天, 其之后的平均位移量达到6mm;在第40天之后, 围岩变形平均位移量是7mm;在支护的第70天之后, 平均位移量是8mm;80天后的平均位移量9mm;并且在支护第90天后, 其围岩变形平均位移也趋于稳定状态。未出现锚杆破断以及锚索抽丝现象, 不影响开切眼安装, 提高锚杆、高锚固点以及高强度承载结构性。煤矿综采工作面中, 应用基于大断面的切眼成巷支护工艺技术, 通过优化切眼支护的参数, 与其它的锚杆支护巷道技术进行比较, 不仅有效控制煤矿综采工作面大断面巷道的围岩变形速度, 同时最后的监测结果也表明, 大断面综采切眼支护, 满足煤矿综采工作面大断面实际生产要求。
4 结论
综上所述, 对于煤矿综采工作面大断面综采切眼支护中, 强化其支护工艺技术, 有助于提升煤矿开采中的巷道安全, 使煤矿施工安全质量得到保证, 降低施工事故的发生, 具有实际应用价值。
参考文献
[1]田野.大采高综采工作面大断面切眼支护技术研究[J].中州煤炭, 2014.
[2]刘培东.龙宫矿综采工作面大断面综采切眼支护技术[J].山西煤炭, 2014.
大倾角综采工作面开采技术探析 第5篇
目前, 中国的能源结构仍然是煤炭占主导地位, 随着技术不断进步和煤炭不断开采, 大倾角煤层安全高效开采也引起了人们重视。由于工作面倾角大, 给回采工作各道工序带来了很大麻烦, 尤其是液压支架、刮板运输机等综采工作面关键设备的下滑和倾倒现象严重。其工作面煤层赋存特点是大倾角, 这对综采工作面的管理、设备配套、使用维护等方面的要求更高。因此研究大倾角下综采工作面的开采技术具有十分重要的现实意义[1]。
1 大倾角综采工作面的特性分析
1.1 大倾角综采工作面对液压支架产生的影响
在大倾角现状下, 液压支架的支架重心跟液压支架底座中心相偏离, 有些液压支架重心向液压支架底座外面偏离, 再者, 顶板岩石具有下滑力, 这降低了液压支架的可靠性[2]。受重力影响, 移架时液压支架朝下的分力产生, 这导致液压支架倾倒和滑移。向下移动液压支架之后, 因为工作面刮板输送机和液压支架的下滑不是同时进行的, 工作面输送机和和液压支架不垂直或液压支架中心跟刮板输送机偏离, 会折断液压支架连接块和连接杆。
1.2 大倾角综采工作面对刮板输送机产生的影响
大倾角现状加大了刮板输送机的移动下滑量, 自溜角小于或接近煤层倾角的情况下, 输送机的矸、煤会滑落, 飞溅物料会砸伤人员与砸坏设备。
1.3 大倾角综采工作面对采煤机产生的影响
在大倾角现状下, 采煤机会下滑, 这使上行割煤阻力增大。
1.4 大倾角综采工作面对顶板产生的影响
因为煤层倾角大, 顶板会下滑, 跟液压支架支撑力不在相同直线上, 所以要求对液压支架的支撑力加大, 如果工作面出现冒顶情况, 那么冒落煤矸会下滑, 这不便于处理冒顶事故[3]。
2 大倾角综采工作面开采技术
2.1 配套技术
大倾角综采工作面借助走向长壁综合机械化开采, 开采的根本在于配套装置的可靠性。选用科学的液压支架支护强度和工作阻力, 可以跟顶板来压相适应, 可实现理想的支架护帮与可靠性效果。
2.2 刮板输送机的防滑技术
a) 采煤工艺优化。采煤机单向割煤, 上行情况下装煤, 而下行情况下割煤。下行割煤情况下提供给滚筒的反作用力会向输送机传递;b) 推溜次序改变。对于大倾角综采工作面, 割煤方向跟移架和推溜次序相反, 自下到上推溜出现的位移量能对输送机下滑量进行补偿;c) 借助输送机防滑机构和支架推移机构。 (a) 支架推移机构。设计支架时对底座和推杆两边间隙进行控制, 以使推杆摆动量减小, 借助推杆避免输送机下滑; (b) 输送机防滑机构。受空间制约, 由于防滑油缸缸径比较小, 因此防滑力比较有限, 在进行安装后对行人空间产生不利影响, 断裂后的防滑链条会对人构成伤害, 且较难维护活塞杆等[4]。为此, 在实际应用过程中难以体现此种防滑机构的功能, 然而, 由于此机构便于拆装, 不会对支架其它机构产生影响, 因此通常预留。
2.3 三直两平工作面的保障技术
避免大的起伏发生在工作面而导致工作面的超前与倒架, 防止发生倒架及挤架情况。需实时调整工作面液压支架发生的轻微挤架及倒架情况, 避免扩大事故。这就需要借助采煤机工作形式与科学的回采工艺, 借助工作面端头斜切进刀, 单向性地割煤, 往返割一刀。这种方法的特点是:采煤机牵引方向跟输送机工作方向一致的情况下采机割煤, 跟输送机工作方向不一致的情况下采煤机返空刀, 如此使得输送机负荷减轻, 推移输送机和返空刀平行运行, 不但节省时间, 而且大大提高了工作效率[5,6]。
2.4 管理和应用液压支架技术
一系列工艺的关键在于管理液压支架, 支架的好坏跟生产是否顺利进行密切相关。为此, 有效管理液压支架是难点和重点, 也是确保顺利生产的基础。务必科学管理大倾角综采工作面的液压支架, 避免出现下滑情况, 并且制定严格管理策略, 想要确保生产, 务必观察好架型, 确保其小压、小挤、小歪、小倒。下滑与倾倒是工作面液压支架情况的体现, 倒架严重时还能导致挤架和咬架, 致使难以推拉支架[7]。因为综采工作面管理比较滞后, 经常出现倾倒支架的情况, 这会使顶板支撑力消失, 造成局部冒顶。
2.5 避免冒顶的技术
因为工作面有着比较多的断层, 断层处破碎顶板比较容易出现冒顶, 在煤层处割煤的情况下, 采煤机需放慢速度, 以配合好支架工, 实时性地支护液压支架, 超前性地支护工作面片帮位置的支架, 借助托煤顶或打板破底的策略, 在较厚煤层位置能适当对底煤进行丢弃, 在比较薄的煤层位置能适当破板或打底。
2.6 管理回采工艺的技术
a) 增强工作面配套装置可靠性的回采工艺技术。适当调整工作面为伪倾斜, 再进行开采, 进而使液压支架与输送机的下移量和上移量抵消, 实现防倒防滑效果。在大倾角工作面, 通常借助下行单向割煤技术, 采煤机一次性采全厚, 伴随着工作面推进, 液压支架从上到下推移, 在采煤机割煤后, 刮板输送机借助弯曲推进的方式进行输送。在输送机和支架推移影响下, 采煤机以斜切进刀方式在工作面上部位置割煤;b) 管理工作面内的回采技术。 (a) 对于其它支架来讲, 排头支架的功能是导向和锚固, 为此, 应当确保下端头排头支架的可靠性, 且采取相应措施, 以避免排头支架由于局部冒顶而出现倾倒。移动支架时, 1组3台支架, 首先对中间一架进行移动, 再对末尾与第一支架进行移动; (b) 对支架支护现状进行密切关注, 在运动围岩导致支架偏移的情况下, 需采取措施对支架偏移量进行实时性调整[8]。
3 结语
做好综采大倾角工作面机械化开采技术管理, 确保综采工作面设备正常运转。只有了解设备使用条件, 正确按使用条件组织生产, 并按设备维护保养要求去精心维护, 才能减少故障, 提高开机率。刮板输送机不下滑, 液压支架不失稳, 是综采大倾角开采的成功所在, 这样才能实现大倾角综采工作面高产高效, 促进煤矿企业和谐发展。
参考文献
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综采工作面大倾角逆向安装技术 第6篇
关键词：高抽巷,液压支架,防滑,“人”字形道岔,调架
郑煤集团超化煤矿近年来因采区地质条件制约, 设计布置综采工作面走向长度较短, 造成搬家倒面次数多, 在综采工作面安装、拆除过程中, 出现诸多问题。通过实践、认真分析, 针对不同问题, 制订了切实可行的安装、拆除方案, 因地制宜解决了安装、拆除中的困难。
1 工作面概况
超化煤矿31001工作面位于31采区上部突出危险区内, 工作面走向长780 m, 倾斜长145 m, 平均煤厚7.8 m, 斜面积113 100 m2, 可采储量108.7万t, 煤层倾角11°～38°。北部为已回采过的22121工作面采空区, 西部为水仓及采空区, 东部为31下山和二水平车场, 南部为31采区。由于工作面在突出危险区内, 需要施工本煤层抽放钻孔、高抽巷等工程。工作面2010年7月31日贯通后, 所施工的高抽巷还需30 d才能完工, 生产接替紧张, 因此要求31001综采面9月底完成安装投产。如果工作面安装的支架、输送机等设备由回风巷运输安装, 回风巷将停止所有工程, 等待高抽巷完成, 再进行工作面安装, 这样9月底就无法完成工作面的安装, 影响生产接替。为了使工作面安装与施工高抽巷同时完成, 不影响生产接替, 经过多种方案认证, 决定由运输巷运输设备进入工作面进行安装, 回风巷继续施工高抽巷及本煤层打钻等工程。由于同时作业, 使工作面提前30 d投入生产, 保证了各项任务的完成。
2 工作面安装方案
2.1 绞车位置设计
在工作面上切口施工2个绞车硐室, 1个正对工作面煤墙侧轨道, 1个正对工作面采空区侧轨道;绞车硐室内各安装1部SDJ-28T绞车, 用于煤墙运输和采空区运输单体液压支架、设备及平板车;回风巷盲巷内安装1部JH-14T绞车, 用于回风巷过弯道运输及调车;在切巷内距上切口30 m处安装1部JH-14T绞车, 用于平巷对拉;在切巷内距下切口20 m处安设1部JH-14T绞车 (移动绞车) , 用于调整液压支架方向及防滑;在下尾巷安装1部SDJ-28T绞车, 正对运输巷轨道, 用于运输巷运输液压支架及设备 (图1) 。
2.2 工作面轨道铺设及要求
(1) 此工作面设备由运输巷运输, 因为工作面坡度大, 自上而下安装液压支架时, 液压支架易下滑, 安装调架不好控制, 人员在安装调整液压支架时危险性较大, 所以, 液压支架采取自下而上的安装方式。在工作面上切口处设“人”字形道岔, 液压支架从煤墙侧轨道运至上切口后, 通过道岔及弯道再由采空区侧轨道返回下部进行安装, 液压支架安装后, 运输的液压支架依次由安装后的液压支架顶梁下方通过 (图1) 。
(2) 液压支架从煤墙侧轨道向上运输, 从已经安装的液压支架顶梁下方运输, 所以提前对煤墙侧轨道进行了落底。落底标准高度是安装液压支架后, 必须保证轨道中心距离液压支架柱脚1.2 m, 轨道道面距离顶梁2.3 m, 保证了液压支架运输顺利通过。
(3) 工作面运输液压支架必须是倒进, 液压支架尾部朝前运输, 运输至上切口, 通过道岔后液压支架调方向, 前梁朝前向下运输, 液压支架前梁朝前便于安装。
2.3 运输要求
(1) 在切巷运输时, 切巷行车道内要做到“行车不行人、行人不行车”。运输支架时, 必须认真检查刹车质量, 要设专人把关, 负责警戒, 信号工在确认安全后方可发出信号。
(2) 设备运输时, 在工作面煤墙侧轨道下切口里2 m处安装门式保险杠, 当设备通过后保险杠要及时放好, 即打到常闭状态, 以防跑车伤人。
(3) 当2部绞车同时运行牵引1辆设备车时, 2部绞车必须同时绷紧绳, 并设专人观察2部绞车绳的张紧程度, 以便协调指挥2部绞车的牵引。
(4) 设备安装期间, 必须加强顶板和煤墙管理。每班要指派2名有经验的工人管理, 严防片帮冒顶。
2.4 设备安装
(1) 工作面设备配备情况。
工作面配备4架ZFS4000/21/30型端头支架, 96架ZFS3600/19/28型中间支架, 1部SGZ764/400型前部输送机, 1部SGD630/264型后部输送机, 1部SZZ764/200型转载机, 1部PLM1000型破碎机。
(2) 正规安装顺序。
综采工作面正常运输设备是由回风巷运输, 正规安装顺序是:转载机和破碎机前部输送机采煤机支架安装和后部输送机 (平行作业) 。
(3) 工作面倒装顺序。
支架和后部输送机 (平行作业) 前部输送机采煤机转载机和破碎机。①液压支架安装顺序:第2、3架第99、100架第498架第1架 (待设备运输完毕安装) 。由于下尾巷安装1部SDJ-28T绞车, 先安装第1架影响运输, 所以下端头液压支架第1架暂不安装, 先安装第2、3架, 预留第1架空间, 待工作面液压支架及前、后部输送机全部运输完毕再安装第1架。下端头第2、3架安装结束后, 再安装上端头液压支架, 上端头液压支架安装距上帮0.8 m, 前顶梁不安装, 加强上端头支护强度, 预留上切口运输液压支架空间, 等待液压支架运输完毕, 将上端头液压支架拨回适当位置。②前部输送机安装顺序:机尾底托机尾架机尾传动部机尾过渡槽及穿链条铺底槽链中部槽抽底链安装刮板电缆槽、挡煤板及附属装置 (机头部的安装与机尾部安装顺序一样) 接链安装刮板。
3 液压支架安装技术要求
(1) 调架之前, 首先检查有无障碍物, 并提前看好躲避路线, 用移动绞车绳牵引液压支架后部向上牵引调架;牵引时, 必须检查锁具完好性, 钢丝绳保险绳必须绑在液压支架后部。
(2) 液压支架卸车前, 在已安装支架上侧用2根直径不小于200 mm的圆木打2根戗柱以防支架冲撞。
(3) 安装现场必须统一指挥, 信号工必须严格听从指挥人员的口令。调架时, 现场指挥人员要密切注意, 不得碰撞抬棚。
(4) 每架支架安装好后, 要及时升架支撑顶板, 但不能升得太紧, 避免棚腿脱落。
(5) 支架在调架过程中, 若绞车阻力过大, 绞车司机必须立即停车, 待查明原因, 才能继续运输。
(6) 支架安装过程中, 要注意保护支架明柱及管路, 若发现损坏现象, 严格追查责任。液压管路安装前要将管头冲洗干净, 将系统安好, 保证各部件齐全和安全可靠, 防止液压管伤人。
(7) 在进行支架安装作业时, 采面不准下卸支架和其他设备, 更不准与安装支架平行作业。
(8) 调架时, 若使用单体柱, 操作人员应躲进已装好的支架箱内, 用大立柱护住自己的身体并避开单体柱打滑方向;利用单体柱调架与利用绞车调架不能同时进行, 要使用完好的单体柱, 柱根垫木鞋, 迎山站正, 以防滑倒伤人。
(9) 卸车时应先卸掉下侧压杠, 然后卸上侧压杠, 严禁上下侧压杠同时卸, 卸车时除操作人员外其他人员必须站在平板车上方。
4 存在问题
(1) 工作面安装时坡度大, 平均坡度为18°, 最大坡度为30°, 调整液压支架时, 不易控制方向, 且下滑力大, 作业时存在一定的危险性。
(2) 安装时设备向下垫车过程中需要防止跑车, 作业人员需撤到安全地点, 影响安装速度。
(3) 运输环节多, 液压支架在工作面运输2次, 联车次数多, 制约安装速度。
(4) 由于工作面压力大, 工作面安装后的液压支架顶梁距煤墙侧轨道高度达不到运输要求, 需不断进行落底保证高度, 安装速度慢。
5 结语
(1) 解决了综采大倾角逆向安装的难题, 通过在上切巷口设“人”字道岔, 液压支架运输由下到上, 再由上到下, 液压支架自下而上安装, 解决了液压支架在卸车、安装调架防滑的难题。
(2) 设备由运输巷进入工作面安装, 与回风巷施工高抽巷、本煤层钻孔同时进行, 为生产接替争取了宝贵时间, 为以后综采工作面大倾角安装积累了经验。
浅析大倾角综采工作面开采技术 第7篇
多年来, 大倾角煤层开采一直是采煤界的重点与难点之一, 根据有关调查显示中国煤炭储量近两成均为大倾角煤层, 所以如何实现大倾角煤层的有效开采对于满足中国不断增长的现代化建设能源需求意义重大。而大倾角综采的主要问题就是开采中支架及采煤设备的滑倒问题, 本文就以此为对象展开研究[1]。
1 矿井概况介绍
正佳煤业2201工作面位于二采区西侧, 采用走向布置, 走向长度为678 m, 平均倾斜长度120 m, 工作面两侧巷道均为高宽2.3 m×4.2 m的锚网联合支护。所采煤层为2号煤, 煤层厚度为0.90 m~4.17 m, 平均厚度1.6 m, 煤层倾角为32°~43°。伪顶为局部发育的一薄层炭质泥岩;直接顶为中、细粒砂岩、泥岩或砂质泥岩, 厚4.58 m~10.74 m;老顶为K8砂岩, 平均厚度4.18 m。工作面设备配置如表1所示。
2 回采前的准备
2.1 工作面优化
为保证该大倾斜煤层开采工作顺利进行, 首先应从采煤工作面的设计环节着手进行, 对于开切眼的设计采用运输顺槽开切眼超前回风顺槽开切眼10 m的方式, 工作面整体布置成伪倾斜开采, 其中开切眼布置图如图1所示。
2.2 设备的改造
a) 支架的防倒、防滑改造。综采面支架应安装防倒、防滑设备, 整个工作面仍采用端头支架, 但不再使用过渡支架, 采煤机机尾布置正常的液压支架, 共计布置81组。个别特殊位置的易倒滑支架, 在其底脚和顶梁处分别焊接防滑缸座与防倒缸座。此外, 将临近支架划分为2个1组, 对其安设由千斤顶锚链构成的斜拉防倒、滑千斤顶, 从而对支架可能出现的倒滑问题进行预防;
b) 运输机防滑。在特定的液压支架龙门上及运输机中部槽底座上分别焊接运输机防滑连接耳座并对其分别标号, 随后编号对应的支架与运输机槽作为一组, 通过千斤顶锚链构成的斜拉防滑千斤顶相连接;
c) 设备安装时的防滑。 (a) 在安装时支架的前梁应向上甩起, 以确保支架方向同煤壁相互垂直[2]; (b) 对于工作面端部支架及前三组支架的安装必须精准, 选定位置后支架安设必须固定牢靠, 这是因为这些支架对于后续的工作面支架可起到一定限位作用; (c) 运输机机头的安设上应比正常情况下的位置略短些, 从而有助于回采时对运输机的管理。
3 回采时的具体措施
3.1 回采工艺的确定
本回采工作面开切眼处的煤层倾角为30°, 落差可达近40 m, 采煤机进行上坡牵引割煤不便, 是以采用单刀割煤方式, 即仅下坡时进行牵引割煤作业, 上坡时牵引不割煤。工作面进刀方法为端部留三角煤斜切进刀。割煤方式为双滚筒下行割煤, 一次采全高, 采煤机采用无链电牵引, 牵引速度为3 m/min, 整个工艺流程示意图如图2所示。图中1~10均为工作面液压支架编号。
3.2 采煤机防滑措施
a) 采用下行割煤, 确保截割滚筒持续处于实体煤中, 从而避免采煤机下滑;b) 上行空刀, 并随后8 m进行推溜作业, 通过刮板输送机弯曲段与煤体的共同作用对采煤机下滑起到阻隔作用;c) 采煤机停机前, 确保2个滚筒均落地, 以增强采煤机与底板之间的摩擦力;d) 对采煤机速度加以控制, 确保其牵引速度维持在3 m/min左右。
3.3 刮板运输机防滑
a) 在刮板运输机的机头、机尾处及每间隔8组支架均安设1台防滑装置, 机尾部固定在支架龙门框架上, 机头部固定在运输机推拉接头上;b) 生产技术人员必须依据实测数据填写作业图表, 确保掌握两端头的进尺及工作面推进状况, 以便于对运输机进行及时有效的调整, 避免发生下滑现象;c) 刮板运输机的推移必须严格遵守自下而上的顺序依次进行;d) 通过支架对运输机下滑进行控制。鉴于支架同运输机间是通过推移千斤顶相连接, 两者可实现相互的影响与制约。所以可通过对支架支撑状态的调节, 借由推移千斤顶控制运输机下滑;e) 在运输机机头20 m范围内, 可通过留底煤降低机头在此范围内的倾角, 从而遏制运输机下滑。
3.4 支架的防倒滑
a) 工作面支架前3架均为固定支架, 其移动顺序为先移动第三个, 再移动第一个, 最后移动第二个。在移架时, 必须科学、合理地运用支架上安装的防倒、滑装置及调架千斤顶, 从而确保固定支架的固定作用得以充分发挥。此外, 在移动第三架支架时必须确保第一、第二支架具有足够初撑力, 以避免倾倒现象的发生;b) 严格遵守规定的移架顺序, 支架移架顺序为:自下向上进行, 先移基准架, 后移中间架;c) 支架移动时, 其侧向的防护板必须处于打开状态, 并对上下2架支架的放倒千斤顶进行操作;d) 在工作面开采及推进时, 应对工作面推采方向进行严格掌控, 必要时可对工作面的伪倾角加以控制, 从而阻止支架下滑现象的出现。
4 结语
通过这一系列措施的实施, 该工作面煤炭回采成果显著, 工作面支架与其它采煤设备未发生挤、咬、倒架及下滑等事故, 各设备始终保持了良好的工作状态, 不仅有效确保了回采工作面生产的高效与安全, 更显著提升了矿井经济效益, 也为集团公司其它矿井类似地质条件下煤层开采提供了良好的借鉴与参考作用。
参考文献
[1]赵光荣.大倾角松软厚煤层综采放顶煤开采技术[J].煤矿安全, 2012 (6) :41-44.
大倾角综采工作面的回采管理 第8篇
实验综采工作面走向长900m,倾斜长200m,煤层倾角平均30°,开采B4煤层,B4煤层为结构复杂的厚煤层,煤厚为1.2m～4.0m,平均为3.2m。工作面采用走向长壁后退式采煤法,全部垮落法管理顶板。针对本工作面煤层倾角在25°～32°之间,要求架型都要有防倒防滑的结构设计,另外再增加防倒防滑的附加装置。采用的主要设备有:MG300/700型采煤机落煤、装煤,SGZ764/630型刮板刮板机运煤,ZZ4400/18/38和ZZ4800/18/38支撑掩护式支架支护顶板。
1 回采管理难题及措施
1.1 五大难题
结合生产实际和研究现状分析得知,大倾角综采工作面在回采管理中具有五大难题:
1)煤和矸石的自溜性强,向下的冲击力大,容易造成飞矸伤人、冲倒支架等事故。
2)顶板法向压力小、层向分力(下滑力)大,支架稳定性差,容易出现推垮或倒棚事故。
3)易于发生“一点突破,快速抽冒”,诱发抽、冒、漏、片、推等事故,顶板很难管理。
4)底板具有下滑趋势,容易造成支架失稳,出现倒架、咬架等事故。
5)采面内各个作业工序间应具有一定的安全错距,生产技术方面的管理难度较大。
1.2 采取的针对性措施
针对大倾角综采面回采管理方面的“五大难点”,要尽力保证顶板完整,坚持上行移架、带压移架、擦顶移架、移后调架的原则,做到支架一次移够步,片帮严重的地方要采取超前移架或打靠帮柱,顶板离层脱落的地方必须背实背严,禁止超高或支架不接顶现象。在支护方面要以“稳”为主,兼顾“支”和“护”。
1)“支”:因大倾角综采面顶板法向压力小,故支架载荷会稍有降低,然而为了有效控制顶板的下滑、还需使支架有一定抗推力,这就要求支架必须保证一定初撑力。大倾角实验综采面,根据支护强度计算,所选支架支护强度Q为0.76MPa(ZZ4400/18/38)和0.83MPa(ZZ4800/18/38),支护强度满足顶板压力的要求。
2)“护”:要达到两个目的。其一,要尽力做到不发生“抽、冒、漏、片”事故;其二,为“支”创造良好的条件,因为“护”是“支”的前提,若护不住便支不好。
3)“稳”:“稳”是防止大倾角综采面发生顶板事故的根本措施,支架若无劲则不稳,要保证支架稳定性,必须使支护系统具有必要的刚度。
总之,管理大倾角综采面顶板,“支”作为手段、“护”为支护的前提、“稳”才是最终目的。
另外,在劳动组织方面,应充分考虑各个作业工序间的时、空错距,使它们之间的相互威胁降到最低程度。在上、下出口处,要充分考虑大倾角综采面两巷和采面的空间位置,根据生产实际采取特殊措施,严防发生蹬空、台阶。
2 采煤机、刮板机防滑的技术措施
2.1 采煤机防滑
要防止采煤机的下滑,除依靠煤机本身的牵引链固定在刮板机机头、机尾进行牵引外,还采取了下列措施:
1)必要时可在回风顺槽配备1台安全绞车,该液压绞车与煤机同步牵引,且和牵引链共同控制采煤机。
2)煤机上行割煤时,落煤后及时拉架移溜,刮板机的弯曲段尽量靠近煤机,若发生煤机下滑则可沿刮板机弯曲段割入煤体,止住下滑。煤机上行割煤停止后,其前后滚筒全部落地,增大防止下滑的阻力。若采用下行割煤时,煤机要割入煤壁后方可停机。
3)煤机上方顶板若有大块岩石冒落,禁止岩块从煤机底下通过,以防由于岩块过大过不了煤机,反而将煤机牵引链冲断。
4)回采工作要过断层时,煤机的割煤阻力增大,这时可根据需要采用放震动炮的办法,松软断层带岩石,以减少割煤阻力,然后再割煤。
5)工作面要加长或缩短刮板机时,可使用防滑千斤顶把煤机给锁住。
2.2 刮板机防滑
综采面液压支架与刮板机是互相联系、互相制约的,它们的移动将互为支点。若刮板机下滑,会促使液压支架下滑;若支架下滑,则促使刮板机也下滑。所以应尽量控制它们间的相对移动。
1)刮板机机头、机尾处各打一根地锚,加强锚固;增加推溜导杆的强度,使支架与运输机之间抑制作用得到较好利用。
2)可采用双向割煤,单向推移刮板机、移架。煤机上行割煤时,液压支架除第一和第二架外,推溜、移架顺序从下往上进行。煤机下行割煤时,采用分段式从下往上推溜、移架。旨在通过刮板机在推移过程中产生的部分上移量来抵消一定的下滑量,限制刮板机下滑;
3)移架时,要做到移一组支架并及时将支架调正,保证支架与刮板机呈垂直状态,防止刮板机下滑;
4)严格控制工作面下端三架支架的下滑[1]。支架与刮板机按要求联接好,以防支架的底脚下滑而导致刮板机下滑。
3 支架的稳定性控制[2]
支架的稳定性控制,其目的就在于要尽量降低不利因素的影响,从而提高支架稳定性,相应的控制原则和方法[3]如下所述。
3.1 单个支架
1)在保证液压支架对顶板有足够支护强度的前提下,设法减轻支架的重量。
大倾角综采面矿压显现的主要特征为:由于采空区的不均匀充填而导致沿采面倾斜方向的来压顺序、来压强度和持续时间的不均衡,且顶板作用在支架上的载荷较缓斜煤层时要小。另外,因支架稳定性和其重量呈反变关系,故在支护强度满足要求的前提下,要尽量减轻支架的重量,实现稳定性的提高,同时也有利于支架的调整和搬家。对于实验工作面,由于架型已定,支架自身的重量已不能改变,在生产中主要是设法减少基本顶的来压强度,以及直接顶因超前破断的载荷附加作用于支架上的重量。
2)增设防倒、防滑装置。如在顶梁和底座上面安设侧推千斤顶、防滑底调梁,采用加强型侧护板等。
3)适当提高支架的初撑力,尽量降低支架对底板的比压。因实验工作面架型已定,故从提高支架稳定性的角度出发,在支架支设时应适当提高初撑力,正常工作时应充分利用支架的工作阻力,移设支架时要保持一定的阻力。尤其要注意的是,提高支架阻力必须保证支架和顶底板要接触严密,要以不破坏底板为前提。这就要靠加大支架底座面积或调整支柱的位置,实现降低底板比压,以及使其均匀分布。
为提高支架初撑力,实验工作面除采用BRW400/31.5高压泵外,支架的总进、回液管路使用粗管径,以减少泵站压力管路的损失,从而提高支架初撑力,增大支架和顶底板间的作用力。
4)严格控制采高[3][4],适当加快工作面推进速度,控制采高实质上就是要控制支架的高度。实际生产中,超高开采既降低了支架的横向稳定性,又使得推溜、移架变得困难。所以说,在保证采面回采率达到要求的前提下,应严格控制采高,增强支架的稳定性,防止出现咬架、挤架现象。另外,适当加快工作面的推进速度还可减轻直接顶板破断时对支架的作用,从而提高支架的横向稳定性。
3.2 工作面的支护系统
除保证单个支架在工作过程中的稳定外,工作面支护的稳定性还要考虑支护系统的稳定性:
1)安设端头支架及排头、排尾支架组,使整个采面形成具有较稳定的整体性和可靠依托的支护系统。一般情况下,排头、排尾支架组是用附加装置将3～5架基本架连成整体而构成,端头支架则要根据实际条件进行特殊设计和布置。
在实验工作面,重点控制的是下端头支架的防倒防滑。工作面机头安设3架装有固定装置的支架(固定架),使用支架的防倒、防滑机构把三台支架连成整体,可防止支架的下滑或倒架,也保障了相邻其它架的稳定性。工作面移前三架固定支架的顺序:先移第三架,再移第一架,最后移第二架。移架时,要用好防倒、防滑、调架千斤顶来进行调架,且要两人密切配合,一人负责向前移架,另一人负责操纵防倒、防滑千斤顶,保证固定架发挥其固定作用。移第三架时,要给第一、第二支架注液,保证其初撑力在24MPa以上,以防倒架。
2)采面沿走向布置成伪仰斜。其目的之一是能够减少工作面的实际倾角,减缓倾角对支护稳定性的影响;其目的之二是在推溜、移架时,形成部分向上的分力来抵消设备的下滑力,可有效控制和调整采面设备的下滑状态。实验工作面就是把采面调成机头超前机尾来布置的。采用特殊的回采工艺,例如由下向上逐次带压移架等,充分发挥各个工序的特点来提高整个采面设备、支护系统的稳定性。
3)减小工作面浮煤量,控制水或其它液体的泄漏,防止因浮煤、水或其它液体而减小设备与底板之间的摩擦系数。做到及时清理浮煤,严防液体泄漏。
4)若支架出现偏移或歪扭,则会加剧支架构件间的连接销子的变形或切断,最终发生支架的严重倾倒。因此,在减少支架结构件装备空隙的同时,最好能采用高强度的连接构件,这样既减少了构件的变形量,还可防止液压支架的结构变形,增强其稳定性,且利于支架的日常检修。
5)生产中,对支架工作状态的监测也是至关重要的。液压支架上可安装自动检测初撑力和工作阻力并可实现自动记录的仪器仪表,实时监测支架的初撑力、受力状况,发现情况可及时调整,实现支架在降、移、升和平常工作中的稳定可靠。
3.3 现场管理方面
1)严把工程质量管理关,液压支架工必须熟悉液压支架的性能、构造原理和液压控制系统,懂得顶板管理方法,操作前必须观察顶板变化情况,操作时要掌握八项操作要领,做到快、匀、够、正、直、稳、严、净。
2)移设支架时,可先打开移架千斤顶控制阀,再进行适度的降架卸载,这时要时刻注意立柱压力表的显示,保证擦顶前移时立柱的实际残余支撑力能满足移架、支架又不会下滑倾倒的要求,且要一次快速拉架到位。
3)及时调架[5][6],发现支架略有倾斜时可用侧护板调整;倾斜或倾倒严重时,需用木柱式单体柱进行调整。
4)改善采煤工艺和提高操作管理支架的水平。严防超高采煤;及时维修支架,保证支设有效;用好防倒防滑装置;保持良好的移架顺序;顶底板要保持平整,工作面要保持“三直一平”。
4 结语
1)针对大倾角回采工作面管理的“五大难点”,要尽力保证顶板完整,坚持上行移架、带压移架、擦顶移架、移后调架的原则,在支护上要以“稳”为主,兼顾“支”和“护”的原则。
2)综采面液压支架和刮板刮板机是互相联系、互相制约的,二者的移动互为支点,要尽量控制两者的相对移动。开采大倾角煤层的走向长壁工作面,沿伪倾斜布置、仰斜推进有利于支架自身的稳定,防止液压支架失稳(下滑、倾倒)主要依靠支架自身的稳定,同时还应充分发挥支护系统的稳定性。
3)对工作面的安全生产管理措施要得力,遇到特殊情况处理要及时。通过保证支架的初撑力、及时支护、保持合理的推进速度、有效控制采高等措施,可实现有效管理顶板,保证工作面的安全生产。
摘要：大倾角煤层综采时,对设备的防倒防滑、支护系统的稳定性有特殊的要求,结合某综采面的生产实践,针对管理上的五大难题提出了相应的措施,总结了大倾角综采面设备的防倒、防滑措施,详细阐述了支架稳定性的控制原则和方法,通过这些措施保证了大倾角综采面的安全生产,同时也大幅度提高了工作面的单产。
关键词：大倾角煤层,综采工作面,回采管理
参考文献
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[3]孟宪锐,贺永强,张文超.大倾角煤层的概念及其开采特征探讨[A].中国煤炭学会开采专业委员会2006年学术年会.
[4]李维光,楼建国.采高对大倾角俯伪斜走向长壁采面矿压显现的影响[J].矿山压力与顶板管理,2003(1).
[5]陈炎光,钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,1994.
大倾角综采工作面回采技术应用 第9篇
江苏徐州矿务集团庞庄矿张小楼井, 煤层赋存倾角较大, 利用综合机械化采煤方法回采, 工作面滚矸伤人, 一度制约煤矿安全生产, 本文介绍了庞庄矿张小楼井大倾角综采工作面回采的成功经验。
1 工作面地质概况及自然条件
徐州矿务集团庞庄煤矿张小楼井74110工作面位于-1025西一上山采区下段西翼, 东侧为74107采空区, 倾斜上方为74108采空区, 切眼外侧及倾斜下方为未采区, 工作面地面位置位于顺堤河东侧140 m左右, 工作面走向自16-1勘探线东150 m到17勘探线西150 m。地面主要为农田, 无其他重要构筑物。工作面倾向长度171～179 m, 平均175 m, 走向长度385～419 m, 平均402 m, 煤层厚度1.4～2.3 m, 平均1.9 m, 煤层较稳定。
工作面煤层为光亮～半暗淡型, 煤油脂光泽, 片状至粒状结构, 块状构造, 质地较硬, 内生裂隙发育, 含黄铁矿, 有时被方解石脉充填。硬度2～3。煤层赋存结构简单, 伪顶为0～0.3 m厚的页岩, 硬度3。直接顶为12.61 m厚的砂页岩, 灰黑色, 上部含砂少而均匀, 下部见砂纹, 含矽泥质结核及炭纹, 硬度2～3。老顶为15.36 m厚的砂岩, 灰绿色, 细粒, 致密坚硬, 水平层理发育, 偶含Fe CO3鲕粒。硬度4～5。直接底为11.28 m厚的砂页岩, 灰黑色, 砂少而均匀, 见植物茎化石。硬度3～4。老底为3.94 m厚的砂岩, 灰白色, 细粒, 含大量Fe CO3条带, 下部粒度变粗, 多长石且风化。硬度4～5。
2 采煤方法和回采工艺
2.1 采煤方法
根据地质资料、煤层赋存条件和该矿现有的开采技术水平以及设备情况, 该矿74110工作面采用综合机械化走向长壁全部跨落采煤法。
2.2 回采工艺
74110工作面采用综合机械化走向长壁全部跨落采煤法回采, 选用MG300/700-WD型无链牵引双滚筒采煤机单向进刀落煤, 工作面采用SGZ-764/400W型可弯曲刮板输送机运煤, 采用WS1.7-1.2/2.8型掩护式液压支架支护顶板, 全部跨落法管理顶板。
3 大倾角综采工作面的关键技术
3.1 预防煤壁片帮技术
因工作面倾角较大, 为减小煤层倾角, 开切眼时将工作面设计成伪斜方式回采, 因煤层赋存加之伪斜开采, 造成工作面煤壁侧片帮严重。为有效控制煤壁片帮, 工作面采用及时移架直线支护措施, 煤壁、支架、刮板输送机保持成直线, 支架立柱初撑力大于24 MPa, 支架顶梁与顶板平面严密接触, 防止应力集中;同时, 每隔10架配备大于2.0 m的尖钩长把工具, 超前找帮找顶, 找掉煤壁顶板的伞檐、悬矸危岩。
为防止片帮煤矸块下窜, 在液压支架前梁上每10架安装一块液压挡矸板, 连接高压乳化液系统, 利用片阀控制挡矸板起落高度, 阻止或打碎下窜煤矸块;为防止煤矸块窜入工作面人员施工区, 沿刮板输送机倾向吊挂一层尼龙网, 有效隔离煤壁窜矸。
施工人员根据煤层松软及压力显现情况, 合理控制采高, 煤壁发生片帮后应减少顶板暴露时间, 应及时移架支护。
工程技术人员掌握顶板岩性的动态变化, 经常分析采面围岩情况, 及时采取预防性措施。
矿井安排生产计划时, 应保证工作面稳产高产, 快速推进, 超前压力回采。
3.2 工作面输送机管理
因工作面倾角较大, 刮板输送机受重力影响, 其倾斜下滑力大。输送机下滑是大倾角工作面最常见的问题, 严重影响生产和安全。输送机下滑造成输送机机头与转载机尾不能正常搭接, 煤滞留于工作面端头, 不但影响生产, 甚至会造成煤矸堆积影响通风断面危及人身安全。正常情况下, 推移输送机有三种方法:自下而上移或从上向下移, 或从中间向两头移, 严禁从两头向中间移, 否则会造成输送机弓腰搭桥, 因受力不均, 引起下滑。为防止输送机下滑应采取以下措施:严格把握移溜顺序, 工作面单向割煤, 下行割煤上行装煤, 采煤机在下头斜切拐刀后上行, 依次从下向上推移刮板输送机, 工作面下端头支架要固定、移正, 其它支架底座依次合理下调, 保持夹角推移刮板输送机。推移刮板输送机时要慢速缓弯, 避免刮板输送机因急弯使其运行阻力增加, 造成机械事故, 影响正常回采速度。必要时, 在机头处加打压柱和防止刮板输送机下滑的迎柱。
3.3 工作面防滑
工作面倾角较大, 人员在面内行走诸多不便, 为杜绝行人摔倒、设备物料下窜事故, 在支架人行侧每2架安装一块竹笆, 规格为1 000 mm40 mm, 可有利于人员行走, 阻止设备物料下窜。
3.4 工作面底板治理
由于工作面倾角大, 底板受采动和刮板输送机的震动影响, 为防止底板抽底, 工作面正常回采期间, 严格控制破底, 杜绝刹底现象。
4 合理安排工序及强化安全思想教育
工作面采取两采一准, 根据工作面斜长及定员, 合理安排工作量。为保证工人作业安全, 工作面割煤时煤机下方严禁有其它工种作业。移架放顶期间下方严禁有其它工种作业。工作面平行作业间距不得小于25 m。
牢固树立职工安全第一的思想, 坚持做到不安全不生产, 隐患不处理不生产, 安全措施不落实不生产。对工作面不合格的工程坚决做到及时整改, 整改不合格不得进入下一程序, 确保将事故隐患消灭在萌芽状态。
5 结语
大跨度综采工作面
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