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        哈拉溝煤礦22528綜采面調(diào)斜開采設(shè)計(jì)

        2014-04-20 01:41:52宋立兵
        中國(guó)煤炭 2014年7期
        關(guān)鍵詞:機(jī)尾刮板采煤機(jī)

        宋立兵

        (神東煤炭集團(tuán)公司哈拉溝煤礦,陜西省神木市,719315)

        綜采工作面設(shè)備大、搬家倒面復(fù)雜,一般要求工作面為規(guī)則形狀,有利于發(fā)揮綜采設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。但是,在綜采工作面設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)受到多種因素的影響,比如地質(zhì)條件、開采邊界等。許多礦區(qū)開采邊界不規(guī)則,為盡可能回收邊角煤、提高煤炭資源回收率,許多礦區(qū)通過布置調(diào)斜工作面確保煤炭回采率最大化。哈拉溝煤礦22528綜采工作面位于礦井邊界,由于礦井邊界與工作面斜交,即礦井邊界與工作面兩平巷有一定的夾角。原計(jì)劃設(shè)計(jì)開切眼與工作面平巷垂直,采用旺格維利采煤法 (以下簡(jiǎn)稱旺采)對(duì)邊角煤進(jìn)行開采。但是,旺采回采率較低,而且增加巷道掘進(jìn)量,因此,改變?cè)O(shè)計(jì)方案,計(jì)劃采用綜采開采邊角煤,將開切眼布置為斜切眼。布置斜切眼后,計(jì)劃通過調(diào)斜技術(shù)保證工作面與平巷垂直,因此,必須設(shè)計(jì)合理的調(diào)斜方案,并采取相應(yīng)的技術(shù)措施,以保證工作面的順利開采。

        1 工作面概況

        22528綜采面位于哈拉溝煤礦22煤層五盤區(qū),工作面長(zhǎng)度為300m。煤層賦存穩(wěn)定,傾角為1°~3°,煤層平均厚度為5.3m,設(shè)計(jì)采高5.0m。

        按照6.3 m 支架安裝設(shè)計(jì)要求開切眼寬8.7m,高4.4m。原設(shè)計(jì)22528綜采面開切眼與運(yùn)輸巷垂直,開切眼長(zhǎng)度為300m,設(shè)計(jì)布置176架支架;現(xiàn)將22528綜采面布置為斜切眼,斜切眼按照與運(yùn)輸巷成92°夾角掘進(jìn),掘進(jìn)55 m 后,按照與運(yùn)輸巷成101.5°夾角掘進(jìn)與工作面回風(fēng)巷貫通,斜切眼長(zhǎng)度為305m,布置179架支架。具體斜切眼布置情況見圖1。

        圖1 22528綜采面斜切眼布置圖

        2 調(diào)斜方案設(shè)計(jì)

        2.1 調(diào)斜方法

        目前,工作面調(diào)斜方法主要有實(shí)中心調(diào)斜和虛中心調(diào)斜兩種。實(shí)中心調(diào)斜工藝比較簡(jiǎn)單,且對(duì)設(shè)備的損壞小,但是由于旋轉(zhuǎn)段至調(diào)斜中心的移架步距逐步減小,調(diào)斜中心頂板反復(fù)支撐次數(shù)較多,頂板管理困難;虛中心調(diào)斜將旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置在工作面范圍以外,旋轉(zhuǎn)過程中工作面兩端均有一定的推進(jìn),可在一定程度上緩解頂板與煤壁難以維護(hù)的困難,但是開采期間控制難度比較大。根據(jù)22528綜采面的實(shí)際,該工作面調(diào)斜角度不大,僅為11.5°,而且頂板條件較好,同時(shí)又是該礦第一次實(shí)施調(diào)斜開采,經(jīng)驗(yàn)不足,確定采用實(shí)中心調(diào)斜開采方式。先以圖1中A 點(diǎn)(22528綜采面斜切眼拐彎點(diǎn))作為實(shí)中心調(diào)斜開采,即斜切眼與運(yùn)輸巷之間的夾角減小9.5°,A 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的斜切眼長(zhǎng)度為249.7m;再以B 點(diǎn) (22528綜采面與運(yùn)輸巷的交點(diǎn))作為實(shí)中心調(diào)斜開采,即斜切眼與運(yùn)輸巷之間的夾角減小2°,即B 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的斜切眼長(zhǎng)度305m,此時(shí)調(diào)斜完成。

        2.2 調(diào)斜刀數(shù)

        在調(diào)斜過程中,工作面刮板輸送機(jī)機(jī)尾推進(jìn)距離為:

        式中:Sw——刮板輸送機(jī)機(jī)尾推進(jìn)距離,m;

        St——刮板輸送機(jī)機(jī)頭推進(jìn)距離,m;

        L——調(diào)斜工作面長(zhǎng)度,m;

        α——調(diào)斜角度,(°)。

        以A 點(diǎn)為實(shí)中心調(diào)斜的工作面長(zhǎng)度為249.7m,調(diào)斜角度為9.5°,中心點(diǎn)A 的推進(jìn)距離為0 m。以B 點(diǎn)為實(shí)中心調(diào)斜的工作面長(zhǎng)度為305m,調(diào)斜角度為2°,中心點(diǎn)B 的推進(jìn)距離為0 m。將各數(shù)據(jù)代入式 (1)計(jì)算得出以A 點(diǎn)為實(shí)中心進(jìn)行調(diào)斜過程中,工作面刮板輸送機(jī)機(jī)尾推進(jìn)距離為41.4m;以B 點(diǎn)為實(shí)中心進(jìn)行調(diào)斜過程中,工作面刮板輸送機(jī)機(jī)尾推進(jìn)距離為10.6m。

        工作面所用采煤機(jī)的截深為0.865 m,因此,A 點(diǎn)為實(shí)中心調(diào)斜刀數(shù)為47刀,B 點(diǎn)為實(shí)中心調(diào)斜刀數(shù)為12刀,總共需要調(diào)斜開采59刀。

        2.3 調(diào)斜循環(huán)轉(zhuǎn)角

        按照調(diào)斜設(shè)計(jì),每調(diào)斜循環(huán)的轉(zhuǎn)角為:

        式中:α′——每刀調(diào)斜循環(huán)的轉(zhuǎn)角,(°);

        B——采煤機(jī)截深,m;

        L——調(diào)斜工作面長(zhǎng)度,m。

        將各數(shù)據(jù)代入式 (2)得A 點(diǎn)的循環(huán)轉(zhuǎn)角為0.2°,B點(diǎn)的循環(huán)轉(zhuǎn)角為0.17°。

        2.4 調(diào)斜工藝流程

        以A、B點(diǎn)為實(shí)中心進(jìn)行調(diào)斜開采,先調(diào)斜開采A 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的斜切眼,22528回風(fēng)巷側(cè)每刀按照一個(gè)采煤機(jī)截深推移刮板輸送機(jī),中心點(diǎn)A 點(diǎn)不推移刮板輸送機(jī),每次割完煤后將刮板輸送機(jī)調(diào)整成一條線,采煤機(jī)繼續(xù)割煤,共割煤47刀。然后調(diào)斜開采B 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的斜切眼,22528回風(fēng)巷側(cè)每刀按照一個(gè)采煤機(jī)截深推移刮板輸送機(jī),中心點(diǎn)B 點(diǎn)不推移刮板輸送機(jī),每次割完煤后將刮板輸送機(jī)調(diào)整成一條線,然后采煤機(jī)繼續(xù)割煤,割煤12刀,每刀所割的煤都是一個(gè)小三角形。

        調(diào)斜開采工藝流程為采煤機(jī)司機(jī)從實(shí)中心 (A或B點(diǎn))向機(jī)尾方向割煤,支架工跟著采煤機(jī)拉架,拉架后從實(shí)中心 (A 或B 點(diǎn))向機(jī)尾方向推移刮板輸送機(jī),必須保證從實(shí)中心到機(jī)尾刮板輸送機(jī)推移距離逐漸增加,直到在機(jī)尾位置時(shí)徹底將刮板輸送機(jī)推出。采煤機(jī)在機(jī)尾割完三角煤后向機(jī)頭方向返回時(shí),支架工依然跟著采煤機(jī)拉架,從機(jī)尾向?qū)嵵行姆较蛲埔乒伟遢斔蜋C(jī),必須保證機(jī)尾刮板輸送機(jī)徹底推出,從機(jī)尾到實(shí)中心刮板輸送機(jī)推移距離逐漸減小,直到實(shí)中心時(shí)不推移刮板輸送機(jī)。

        由于實(shí)中心調(diào)斜開采時(shí),工作面兩端進(jìn)尺變化較小,僅為一個(gè)采煤機(jī)截深 (即0.865 m),對(duì)推移刮板輸送機(jī)工的技術(shù)要求比較高,因此,在生產(chǎn)中跟班隊(duì)長(zhǎng)必須組織協(xié)調(diào)到位。

        2.5 設(shè)備布置

        按照斜切眼布置22528綜采面,斜切眼A 至B點(diǎn)的刮板輸送機(jī)與運(yùn)輸巷之間的夾角為92°,因機(jī)頭段刮板刮板輸送機(jī)為交叉?zhèn)刃妒?,且為固定裝置,只有通過轉(zhuǎn)載機(jī)水平方向調(diào)整2°,而22528綜采面選用的轉(zhuǎn)載機(jī)水平方向設(shè)計(jì)調(diào)整角度為4.5°,能夠解決A 至B 點(diǎn)的刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接布置問題。

        斜切眼A 至B 點(diǎn)之間的刮板輸送機(jī)與A 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的刮板輸送機(jī)成9.5°的夾角,因此,布置刮板刮板輸送機(jī)時(shí)必須在A 點(diǎn)區(qū)段過渡9.5°,刮板輸送機(jī)的每節(jié)刮板水平方向設(shè)計(jì)最大調(diào)整角度1°,因考慮到后期安裝及回采問題,通過19節(jié)刮板輸送機(jī)刮板進(jìn)行調(diào)節(jié),每節(jié)調(diào)整0.5°即能滿足設(shè)備布置,如圖2所示。

        圖2 輸送機(jī)角度變化段

        2.6 回風(fēng)巷斷面擴(kuò)幫

        原設(shè)計(jì)開切眼長(zhǎng)300m,將工作面調(diào)斜后開切眼長(zhǎng)305m,工作面由305m 變至300m 過程中需回撤3臺(tái)支架。支架回撤困難,現(xiàn)將工作面布置成300m 長(zhǎng)度,對(duì)22528回風(fēng)巷側(cè)進(jìn)行擴(kuò)幫,保證工作面寬305m,從而避免回采期間回撤支架。擴(kuò)幫段為三角形,兩邊長(zhǎng)50m,一邊4.4m,因22528回風(fēng)巷已掘至22528開切眼,可使用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行擴(kuò)幫。

        為防止擴(kuò)幫處巷道斷面大造成頂板事故,在22528回風(fēng)巷擴(kuò)幫處增加一架支架,并采用單體液壓支柱和錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。22528綜采面回風(fēng)巷側(cè)推移5m 后,作業(yè)人員從擴(kuò)幫處進(jìn)入采空區(qū)對(duì)工作面進(jìn)行強(qiáng)制放頂,在工作面調(diào)直以后將擴(kuò)幫處支架回撤。

        3 技術(shù)措施

        (1)工作面調(diào)斜時(shí),在巷道煤壁上用白色噴漆將分段號(hào)標(biāo)明,調(diào)斜開采時(shí)嚴(yán)格按區(qū)段推進(jìn)。

        (2)為保證刮板輸送機(jī)平直,每割煤一刀必須進(jìn)行拉線,按線控制刮板輸送機(jī)的推移距離,以保證每刀的進(jìn)尺都符合要求。

        (3)調(diào)斜過程中為控制刮板輸送機(jī)上竄下移,應(yīng)嚴(yán)格掌握推移刮板輸送機(jī)的順序,如發(fā)現(xiàn)刮板輸送機(jī)開始有向回風(fēng)巷或運(yùn)輸巷上竄下移的趨勢(shì),要反向推移刮板輸送機(jī)。如反向推移刮板輸送機(jī)不能控制刮板輸送機(jī)上竄下移時(shí),可在回風(fēng)巷或運(yùn)輸巷與煤壁之間設(shè)置頂杠,以控制刮板輸送機(jī)的上竄下移。

        (4)盡量保持刮板輸送機(jī)距運(yùn)輸巷煤壁距離,以避免對(duì)運(yùn)輸巷進(jìn)行擴(kuò)幫,但當(dāng)回風(fēng)巷或運(yùn)輸巷由于刮板輸送機(jī)的上竄下移出現(xiàn)割不透的情況時(shí),要及時(shí)放炮處理,以防造成刮板輸送機(jī)搭橋事故。

        (5)調(diào)斜過程中,嚴(yán)禁工作面中部支架滯后,以防造成擠支架、拉架困難現(xiàn)象。

        (6)調(diào)斜工作中要嚴(yán)格保證工程質(zhì)量。到每個(gè)分段點(diǎn)時(shí)要確保工作面的支架、刮板輸送機(jī)、煤壁都處在一條直線上,為下一區(qū)段調(diào)斜工作打好基礎(chǔ)。

        4 結(jié)論

        (1)22528綜采工作面采取實(shí)中心調(diào)斜開采方法,共需調(diào)斜開采割煤59刀保證工作面與平巷垂直,兩調(diào)斜中心點(diǎn)的循環(huán)轉(zhuǎn)角分別為0.2°和0.17°。

        (2)通過調(diào)整轉(zhuǎn)載機(jī)和刮板刮板輸送機(jī)布置角度能夠滿足調(diào)斜開采設(shè)備布置要求。通過機(jī)尾增加一臺(tái)支架及補(bǔ)強(qiáng)支護(hù),保證調(diào)斜開采期間擴(kuò)幫處頂板支護(hù)到位。

        (3)采用實(shí)中心調(diào)斜開采方法及針對(duì)性的管理措施,22528綜采面可以多回收煤炭資源4.2萬(wàn)t。但是調(diào)斜開采技術(shù)難度大,必須保證運(yùn)輸設(shè)備的有效搭接,而且擴(kuò)幫地點(diǎn)頂板必須采取有效支護(hù)措施。

        [1] 張毅敏.綜采工作面調(diào)斜探討 [J].水力采煤與管道運(yùn)輸,2010 (4)

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