胡鶴飛

（1.河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 河南 焦作 454003；2.平煤股份一礦 河南 平頂山 467000）

銹結(jié)假頂條件下電液控綜采設(shè)備安全高效技術(shù)研究

胡鶴飛1、2

（1.河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 河南 焦作 454003；2.平煤股份一礦 河南 平頂山 467000）

電液控綜采設(shè)備安全高效技術(shù)是近年來在我國(guó)逐漸興起的采煤工藝新技術(shù)，對(duì)提高綜采設(shè)備自動(dòng)化裝備水平，改善作業(yè)環(huán)境，減少人員配備，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)銹結(jié)假頂條件下礦井安全高效生產(chǎn)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。戊9—23030工作面為斜子面布置，頂板為銹結(jié)頂，在回采的過程中，還需要過拐點(diǎn)、接架等工作，安全管理十分困難。為提高資源回收率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提升安全系數(shù)，確保安全高效生產(chǎn)，研究銹結(jié)假頂條件下電液控綜采設(shè)備安全高效技術(shù)是最直接最有效的途徑。

電液控；安全高效；銹結(jié)假頂

0 引言

平煤股份一礦作為中平能化集團(tuán)首個(gè)年產(chǎn)500萬(wàn)噸礦井，隨著礦井開采的日益深入，因開采遺留問題及斷層使得工作面的形狀極不規(guī)則，對(duì)綜采工藝的使用效果有著直接影響。平煤股份一礦戊八煤層由于上分層戊8—23030工作面已經(jīng)回采，在設(shè)計(jì)戊9—23030時(shí)，頂板是銹結(jié)假頂，為避開落差15米走向550米大斷層影響，采面采用斜子面布置，在回采的過程中，傾向由初采的140米逐步延長(zhǎng)到223米，且離拐點(diǎn)275米時(shí)，每4.7米就要在機(jī)尾接一組支架，這些都給采面管理造成很大的困難。如何采取切實(shí)有效措施加強(qiáng)頂板管理、設(shè)備管理、工藝管理等方面的技術(shù)研究安全快速回采，對(duì)于提高煤炭資源回收率達(dá)到精采細(xì)收，確保安全生產(chǎn)有非常重要的意義，也為今后電液控自動(dòng)化回采工藝的更好地適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 戊9—23030工作面概況

戊9-23030采面位于二水平戊三采區(qū)東翼，上部為戊8-23030、戊8-23050采面采空區(qū)，東臨一、十礦井田邊界，西臨戊三回風(fēng)、皮帶、軌道三條下山，南鄰戊9-23010采面，北臨戊10-23070。地面標(biāo)高為+150～+320m，工作面標(biāo)高為-457～-525m，采面走向長(zhǎng)1117-1309/1213m，傾斜長(zhǎng)138/220 m，煤厚平均2.1 m，可采儲(chǔ)量55.2萬(wàn)噸，工作面煤層基本穩(wěn)定，煤厚變化較大。工作面采用傾斜分層走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板，多循環(huán)正規(guī)作業(yè)。采煤機(jī)兩端斜切進(jìn)刀，雙向割煤，往返一次進(jìn)兩刀，每刀進(jìn)度0.6m。

2 主要研究、試驗(yàn)內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵和創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 研究和試驗(yàn)內(nèi)容

通過調(diào)查研究，結(jié)合戊9—23030工作面實(shí)際回采條件，對(duì)電液控自動(dòng)化綜采工作面開采的頂板、采高、設(shè)備的管理及回采工藝進(jìn)行研究，在國(guó)產(chǎn)電液控自動(dòng)化工作面創(chuàng)月產(chǎn)原煤10-15萬(wàn)噸、年產(chǎn)100萬(wàn)噸，達(dá)到安全生產(chǎn)、創(chuàng)水平的目的。

2.2 技術(shù)關(guān)鍵

（1）自動(dòng)化綜機(jī)設(shè)備的配套安裝、使用及管理。（2）電液控自動(dòng)化的在一礦的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)，填補(bǔ)了一礦自動(dòng)化的空白，解決了一礦500萬(wàn)噸持續(xù)性問題。（3）通過自動(dòng)化的實(shí)施，成立大學(xué)生班組，有效地帶動(dòng)職工整體素質(zhì)，鍛煉了隊(duì)伍，達(dá)到安全高效。（4）通過裝備提檔升級(jí)，解決了大落差、長(zhǎng)距離的斷層硬過問題。

2.3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）控制系統(tǒng)由原來的手動(dòng)操作逐漸改進(jìn)為自動(dòng)控制,大大加快了工作面的移架速度，從而使工作面產(chǎn)量成倍增加,實(shí)現(xiàn)了回采工作面的自動(dòng)化。（2）對(duì)自動(dòng)化綜采工作面開采的頂板、采高、設(shè)備的管理及回采工藝進(jìn)行研究，達(dá)到安全生產(chǎn)、創(chuàng)水平的目的。（3）過斷層期間根據(jù)巖性及巷道實(shí)際布置狀況，機(jī)巷采取樓上樓的巷道布置方式實(shí)現(xiàn)采面安全高效及整體布局推進(jìn)。（4）采面過落差6—8米以上的斷層有2條，過走向260米落差4.5米的斷層一條，采面整體在過斷層期間達(dá)到月產(chǎn)8—10萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)條件下創(chuàng)水平。（5）采面與上分層跳眼、搬家3次相比，下層全部硬過，自動(dòng)化裝備效果明顯。

3 方案制訂及采取的主要措施

3.1 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制。（2）實(shí)現(xiàn)創(chuàng)月產(chǎn)10萬(wàn)噸、年產(chǎn)100萬(wàn)噸。（3）減少支架操作人員達(dá)到 80%，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境。（4）提高安全系數(shù)，保證采面安全生產(chǎn)。

3.2 實(shí)施方案

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐選擇在電液控自動(dòng)化戊9—23030工作面作為試驗(yàn)地點(diǎn)，其工作面斷層發(fā)育，煤柱較多，頂板破碎，兩巷壓力大。（1）選擇技術(shù)過硬、管理嚴(yán)格的綜采一隊(duì)擔(dān)任試驗(yàn)工作，隊(duì)伍組織中有礦綜采大學(xué)生班組。（2）對(duì)電液控自動(dòng)化綜采工作面開采的頂板、采高、設(shè)備的管理及回采工藝進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)合戊9—23030工作面回采條件，確定采取的安全技術(shù)措施。（3）在工作面回采時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格落實(shí)既定的頂板、采高、設(shè)備管理措施，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的變化及時(shí)進(jìn)行修改和完善。（4）狠抓工作面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作，為安全生產(chǎn)打好基礎(chǔ)。（5）采用電液控自動(dòng)化綜機(jī)設(shè)備。（6）采煤方法采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。

3.3 電液控自動(dòng)化綜采技術(shù)實(shí)現(xiàn)

采煤機(jī)自動(dòng)化控制：在生產(chǎn)過程中，采煤機(jī)能夠按照存儲(chǔ)記憶的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。支架的自動(dòng)控制：支架采用電液控制系統(tǒng)，電液控制系統(tǒng)在采煤機(jī)割煤過程中，隨采煤機(jī)的行進(jìn)系統(tǒng)能夠控制支架的液壓系統(tǒng)，按采煤工藝的要求完成以下動(dòng)作：支架前移（降柱、拉架、升柱），推刮板輸送機(jī)，噴霧降塵。

戊9-23030工作面自動(dòng)化采面設(shè)備主要包括智能乳化液泵站系統(tǒng)、電液控系統(tǒng)、液壓支架和采煤機(jī)。泵站系統(tǒng)是由淄博市博山防爆電器有限公司生產(chǎn)的智能乳化液泵站，具有軟化純凈水、自動(dòng)配液、進(jìn)回液自動(dòng)反沖洗過濾、各種數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)（液位、油位、油溫、油壓、濃度）、停機(jī)保護(hù)（爆管、超低液位）等功能。電液控制系統(tǒng)為重慶航天集團(tuán)生產(chǎn)的ZDYA-ZA電液控制系統(tǒng)，具有鄰架控制、三機(jī)聯(lián)動(dòng)、成組動(dòng)作、組合動(dòng)作等多種功能。液壓支架為河南礦機(jī)有限公司生產(chǎn)的ZY5000/14/30-D型支撐掩護(hù)式支架。采煤機(jī)為雞西煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速電牽引雙滾筒采煤機(jī)，最大截割高度3.2米，具有完整的電控保護(hù)系統(tǒng)。

表 戊9—23030電液控配套設(shè)備選型

4 安全高效生產(chǎn)技術(shù)研究

4.1 回采工藝及勞動(dòng)組織

工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板，多循環(huán)正規(guī)作業(yè)。采煤機(jī)兩端斜切進(jìn)刀，雙向割煤，往返一次進(jìn)兩刀，每刀進(jìn)度0.6m。分段追機(jī)拉移支架和移運(yùn)輸機(jī)，移架滯后采煤機(jī)3～5m，移運(yùn)輸機(jī)滯后采煤機(jī)15m左右。工作面上、下端頭分別采用一對(duì)4.4m長(zhǎng)鋼梁聯(lián)鎖托棚支護(hù)，一梁三柱。兩巷替棚段長(zhǎng)10-12m，沿走向掛兩排鉸接頂梁，單體柱做腿，一梁一柱，外段超前采面 50m掛三排鉸接頂梁加強(qiáng)支護(hù)，拱形棚子用單體柱打點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)。工作面采用“四六”制作業(yè)，三班采煤，一班檢修。工作面頂板破碎處鋪金屬網(wǎng)。金屬網(wǎng)采用12#鍍鋅鐵絲編織成經(jīng)緯網(wǎng)，長(zhǎng)10m，寬1.2m。鋪網(wǎng)方式為架前鋪頂網(wǎng)，頂板破碎段或過構(gòu)造時(shí)鋪雙層網(wǎng)，用圓木或大板架走向梁或順山板。

4.2 工作面破碎頂板管理

上、下端頭處三角區(qū)管理：過機(jī)頭、機(jī)尾時(shí)，支架梁端架走向梁托頂，煤機(jī)割至端頭時(shí)留 0.5-0.8m煤皮不割透，控頂后再用煤機(jī)割去下部煤體。要保證端頭至采面10-15m運(yùn)輸機(jī)平緩過渡，并保持機(jī)頭機(jī)尾處高度。

利用液壓支架主動(dòng)控制頂板:保持支架前梁接頂良好，并有足夠的支撐力。采高發(fā)生變化時(shí)要及時(shí)調(diào)整立柱加長(zhǎng)段。嚴(yán)禁空頂，嚴(yán)禁前梁上有浮矸。減少端面距。堅(jiān)持追機(jī)移架和超前移架，減少端面空頂距離和空頂時(shí)間。頂板破碎段要及時(shí)上走向梁和順山板，保持端面空頂距離不大于0.34m。堅(jiān)持擦頂帶壓快速移架，降低頂板下沉量，保持頂板完整。

4.3 工作面機(jī)尾甩斜子管理

在采面初采前風(fēng)巷有38米斜子，按保持正常偽斜8米計(jì)算，采面機(jī)尾需要甩30米斜子，甩斜子時(shí)按機(jī)頭：機(jī)尾（1：10）進(jìn)行，每割1個(gè)機(jī)頭過10個(gè)機(jī)尾，當(dāng)在甩斜子期間如果機(jī)頭下竄可將甩斜子調(diào)整比例。當(dāng)機(jī)頭進(jìn)3.3m時(shí)，機(jī)尾進(jìn)33m后，由技術(shù)員確定甩斜子是否結(jié)束，甩斜子結(jié)束后開始調(diào)整偽傾斜，至到偽傾斜合適，然后正常推進(jìn)，兩巷平行推進(jìn)。甩斜子采用大斜子套小斜子的方法，以順直運(yùn)輸機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)，防止運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)陡彎和死彎。機(jī)尾甩斜子原則上機(jī)頭不動(dòng)，只過機(jī)尾，為使溜子順直，每割10個(gè)機(jī)尾割1次通刀，讓機(jī)頭有活動(dòng)的余地，（如果機(jī)頭下滑的厲害可調(diào)整機(jī)頭與機(jī)尾比例）第 10次割通刀，推溜、拉架都以下往上進(jìn)行。斜子頭位置盡量選在頂板較好的地方，若必須放在條件差的地方時(shí)要先架順山板或走向梁配合單體柱維護(hù)好頂板。甩斜子期間要固定專人推溜拉架，前后對(duì)照，保證支架拉直溜子推直。溜子出現(xiàn)彎曲時(shí)，推溜工要及時(shí)將溜子推直，支架工要及時(shí)靠架，確保采面溜子、支架直。為保證溜子能推夠、推直，煤機(jī)司機(jī)要放慢牽引速度，把浮煤盡量拾凈，把底板盡量割平。甩機(jī)尾及平推的過程中要密切注意采面溜子、支架的下滑情況。原則上以采面支架不倒架、不咬架為準(zhǔn)。出現(xiàn)采面溜子機(jī)頭下滑過快，以及采面支架出現(xiàn)倒架、咬架，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)架，防止擠架、咬架發(fā)生，調(diào)架遵循作業(yè)規(guī)程移架章節(jié)中的有關(guān)規(guī)定。并匯報(bào)隊(duì)值班干部。

5 結(jié)論

通過對(duì)電液控綜采設(shè)備在復(fù)雜頂板條件下自動(dòng)化綜采系統(tǒng)的研究、戊9-23030工作面設(shè)備選型研究、生產(chǎn)技術(shù)研究、綜機(jī)設(shè)備使用與檢修，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)工作面的研究，其中過落差達(dá)4.5米、7.5米的15#、16#斷層的方案的論證，不僅節(jié)約了煤炭資源，提高了煤炭回采率，同時(shí)在國(guó)產(chǎn)電液控設(shè)備條件下達(dá)到月產(chǎn)10-15萬(wàn)噸、年產(chǎn)100萬(wàn)噸的目標(biāo)，創(chuàng)同等條件下安全高效，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，同時(shí)采用的電液控設(shè)備達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。為以后采煤方法的自動(dòng)化、信息化奠定了一定的基礎(chǔ)。

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