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        復雜地質(zhì)條件下大傾角綜采工作面對接、旋轉(zhuǎn)方案分析

        2017-07-01 21:39:57繆建華
        中國科技博覽 2017年18期
        關鍵詞:刀把大傾角旋轉(zhuǎn)

        繆建華

        [摘 要]潘北煤礦12124工作面是淮南礦區(qū)首個“刀把”式大傾角綜采工作面,通過對工作面“刀把”式布置及內(nèi)折、旋轉(zhuǎn)方案優(yōu)化設計,提供了新的思路。調(diào)斜旋轉(zhuǎn)工藝研究與液壓支架對接實踐,為今后淮南礦區(qū)大傾角不規(guī)則綜采工作面安全、高效回采積累了寶貴經(jīng)驗,對類似地質(zhì)條件下的礦井生產(chǎn)具有較高的借鑒意義。

        [關鍵詞]大傾角;旋轉(zhuǎn);對接;“刀把”式

        中圖分類號:TD67;TP242 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)18-0117-01

        引言

        近年來研究表明,因旋轉(zhuǎn)綜采工藝[1]難度較大,一般選在煤層賦存穩(wěn)定、傾角12°以下、頂板中等穩(wěn)定以上、地質(zhì)構造少的條件下應用。復雜地質(zhì)條件下,使用普通支架的大傾角綜采工作面旋轉(zhuǎn)期間單產(chǎn)水平、回采工效均有較大下降,設備損壞較為嚴重。為增加綜采工作面連續(xù)推進長度,降低巷道掘進率,減少工作面搬家次數(shù),提高煤炭資源回收率,需對復雜地質(zhì)條件下大傾角旋轉(zhuǎn)綜采關鍵技術進行研究。

        1 問題的提出

        潘北煤礦2016年礦井計劃產(chǎn)量165萬噸,三個接替面走向長度均在600m以下,三支綜采隊中的兩支面臨接替脫節(jié)。為填補礦井產(chǎn)量缺口,減少脫節(jié)影響,12124工作面優(yōu)化設計,在WF5(落差20m)斷層附近“刀把”式布置,采用非等長工作面里、外段對接方案, F70(落差17m)斷層附近內(nèi)折方式布置,采用旋轉(zhuǎn)開采方案,可延長可采走向長度430m,多采出煤量28萬噸,占全年產(chǎn)量17%。對接、旋轉(zhuǎn)是否成功,直接影響全年產(chǎn)量計劃的完成。

        2 工作面基本情況

        2.1 設計概況

        12124工作面優(yōu)化設計后可采走向770m,面長為92~138~144m,平均傾角30°,平均煤厚3m,可采煤量50.3萬噸。該面運順標高為-520~-460m,軌順標高為-389~-458m,布置在F70(落差17m)、WF5(落差8m)兩條斷層之間。掘進期間受WF5及WF5-1(落差6m)斷層的影響,將運順上提45m,在距里段切眼130m處進行工作面對接,470m處進行旋采,旋采角度20°。

        2.2 工作面“三機”設備配置

        工作面配置MG500/1130-WD型采煤機一臺,SGZ800/1050型刮板輸送機一部,里段切眼安裝ZZ7200/22/45型液壓支架62架,對接后增加到92架,旋轉(zhuǎn)、加架后共計96架。

        3 對接方案選擇及工序安排

        3.1 方案

        控制改造運順巷寬(凈寬3.2m),外段切眼內(nèi)三十架整體上勻、對接。

        優(yōu)點在于施工工序簡單,對接精度要求低,安全性較高;缺點在于勻架及設備對接過程耗時較長。

        3.2 前期準備

        1)外段切眼三十架底座下預先鋪設雙軌,向上勻架時支架在軌道上滑移,降低底板阻力;支架側(cè)護板不打開,留出勻架空間。

        2)里段切眼不安裝排頭支架,刮板輸送機采用機尾驅(qū)動,機頭不安裝截齒電機。

        3)掌握刮板輸送機上下移動規(guī)律,同時調(diào)整采向,到對接位置前工作面第一架與外段切眼支架間距控制在3.5m左右,工作面與對接切眼方位一致,同時控制好對接的幾何空間。

        4)外段切眼對接處底板采用鋪瓦石、砌臺階或接木垛的方式襯平傾角,處理對接支架、刮板輸送機下底板懸空段。

        3.3 工序安排

        ①控制刮板輸送機上、下移動,確定停采對接機頭、尾位置②推進至對接位置,停采③拆除機頭,包括機頭架、鏈輪軸組、護板等④安裝中部溜槽、連接對接支架管路等⑤安裝機頭齒箱、電機、特殊框架等⑥安裝絞車,逐架向上拉移外段切眼內(nèi)預留支架⑦打開支架側(cè)護板⑧恢復支架導向桿與刮板輸送機溜槽之間連接⑨試運轉(zhuǎn)⑩正常回采

        4 旋轉(zhuǎn)、加架方案設計

        4.1 兩巷支護設計

        工作面軌、運順內(nèi)折旋轉(zhuǎn)段采用錨粱網(wǎng)支護,便于預留、對接支架。

        旋轉(zhuǎn)期間,面長加大,出現(xiàn)一段傾角30°的無支架支護空頂區(qū),極易竄矸、推倒支柱,加架前采取密集單體支柱挑棚配合架設木垛的方式管理頂板,再在末排柱切頂線處垛編制袋墻,增加支護強度。

        4.2 旋轉(zhuǎn)

        為改善旋轉(zhuǎn)中心附近的頂板管理狀況,防止刮板輸送機下滑、上竄,采用虛旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)方式,使調(diào)斜工作面的機頭也保持一定的前移量。將20°調(diào)斜角等分成4個循環(huán)角,每旋轉(zhuǎn)5°完成一個調(diào)斜循環(huán)(圖1所示)。

        每個調(diào)斜循環(huán)[3]中按工作面機頭、尾推進比1:2選擇長短刀比例。調(diào)斜過程中,采用短刀斜切、單向割煤、及時支護、先零后整的回采方式。每循環(huán)內(nèi)多次抹采,期間調(diào)整支架狀態(tài),直至調(diào)正、找直。

        4.3 加架

        準確定位對接、加架時機頭、尾位置,預留支架放置在事先做出的硐室內(nèi)。到達對接位置后,快速拆卸刮板輸送機機尾部件及特殊框架,拉移至機尾預留支架處安裝,再與刮板輸送機中部槽對接[4]。

        4.4 調(diào)斜

        旋轉(zhuǎn)完成后,調(diào)整工作面?zhèn)涡苯嵌?,在推進過程中選擇最佳超前距,控制刮板輸送機上竄、下滑。

        5 大傾角煤層“刀把”式綜采工作面對接、旋轉(zhuǎn)技術關鍵

        5.1 地質(zhì)條件

        大傾角綜采對接、旋轉(zhuǎn)調(diào)斜工藝難度較大,旋轉(zhuǎn)段需具備以下條件:面內(nèi)地質(zhì)構造少,頂板中等穩(wěn)定以上;采動影響小,無老巷、老硐;煤層賦存穩(wěn)定,傾角變化不大,硬度適中;煤厚、采高不宜過大,控制在3m以下[5]。

        5.2 旋轉(zhuǎn)比例選擇

        根據(jù)旋轉(zhuǎn)角、半徑,計算循環(huán)內(nèi)機頭、尾推進比例。減少循環(huán)內(nèi)刀數(shù),能有效控制刮板輸送機及支架的滑移,降低反復調(diào)架升降柱對頂、底板的二次破壞。

        5.3 頂板管理

        軌、運順對接段、內(nèi)折段受附近斷層影響,易出現(xiàn)變形、破碎,工作面前方煤體應力集中,破碎帶易漏冒,需提前在斷層影響范圍(特別是機尾加架處)頂板預注化學漿加固[6]。

        旋轉(zhuǎn)、對接期間,工作面中上部來壓強度比上部、下部大,頂板破碎、煤壁片幫程度也較高,應提前做好鋪設金屬頂網(wǎng)、上木料護頂?shù)裙ぷ?,片幫區(qū)域及時拉超前架、背貼幫柱,加強管理。

        6 結(jié)語

        潘北煤礦12124工作面是淮南礦區(qū)首個按“刀把”式布置的大傾角綜采工作面,通過對工作面“刀把”式布置及內(nèi)折、旋轉(zhuǎn)方案優(yōu)化設計,為復雜地質(zhì)條件下增加綜采工作面連續(xù)推進長度,降低巷道掘進率,減少工作面搬家次數(shù),提高煤炭資源回收率,提供了新的思路。調(diào)斜旋轉(zhuǎn)工藝研究與液壓支架對接實踐,為今后淮南礦區(qū)大傾角不規(guī)則綜采工作面安全、高效回采積累了寶貴經(jīng)驗,對類似地質(zhì)條件下的礦井生產(chǎn)具有較高的借鑒意義。

        參考文獻

        [1] 屠世浩,郝明奎.謝耀社.孤島煤柱綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采關鍵技術[J].中國礦業(yè)大學學報,2004,5(33):520-523.

        [2] 劉照輝,孫米銀,張東亮.不規(guī)則綜采工作面精確對接技術研究與實踐.《煤炭工程》,2008(4):43-44.

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