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        礦井綜采工作面設(shè)備下滑控制技術(shù)的研究

        2018-10-11 01:30:38
        機(jī)電工程技術(shù) 2018年8期
        關(guān)鍵詞:刮板坡度輸送機(jī)

        苗 晨

        (潞安集團(tuán)常村煤礦,山西長(zhǎng)治 046000)

        1 工作面概況

        某礦區(qū)位于煤田東部中段,處于華北斷塊區(qū)呂梁~太行斷塊沁水塊坳?yáng)|部次級(jí)構(gòu)造單元的沾尚~武鄉(xiāng)~陽(yáng)城北北東向褶曲帶中段,晉獲斷裂帶西側(cè)。礦區(qū)主體部分為新生代疊加的長(zhǎng)治新裂陷,該礦區(qū)某井田位于新裂陷西北部。

        該礦位于礦區(qū)的中部,構(gòu)造形態(tài)主要為軸向近南北的相互平行的褶曲構(gòu)造。地層走向近南北,向西傾斜,傾角3°~6°。

        井田總體上為一向西傾的單斜,在此基礎(chǔ)上井田東部發(fā)育有近東西向的波狀起伏,西部近南北向的次級(jí)褶曲,伴有一定數(shù)量的斷層和陷落柱。影響煤層開(kāi)采的主要構(gòu)造因素為斷層、褶曲及陷落柱,均對(duì)生產(chǎn)有不同程度的影響,總體構(gòu)造類型應(yīng)屬簡(jiǎn)單偏中等類型。

        井田含煤地層為下二迭系山西組及上石炭系太原組,含煤地層總厚163.36 m,含煤10-17層,煤層總厚11.25 m,含煤系數(shù)為6.9%。

        山西組平均厚度為54.20 m,含煤3-5層,分別為1、2、3#煤層和部分煤層,3#煤層為該區(qū)最主要可采煤層,煤層厚度4.37~7.45 m,平均厚度6.05 m,

        N3-10工作面位于煤礦N3采區(qū)延伸段,該工作面N3-10工作面采用“一進(jìn)兩回”的巷道布置方式,即皮順、軌順和輔助回風(fēng)順槽。根據(jù)工作面設(shè)計(jì)皮N3-10工作面皮順長(zhǎng)度1 015.4 m。切眼長(zhǎng)度為304.8 m。N3-10工作面采用1臺(tái)WG400/930-3.3D型采煤機(jī),196組ZF7000/19.5/38型液壓支架及端頭、端尾各3組ZPG7500/22/36型液壓支架,前后部刮板輸送機(jī)采用SGZ960/1400型,轉(zhuǎn)載機(jī)采用SZZ1200/400型。

        N3-10工作面切眼為矩形斷面,其中凈寬8 m,凈高3.5 m,凈斷面28 m2。

        在工作面回采作業(yè)中,時(shí)常發(fā)生刮板輸送機(jī)及支架嚴(yán)重下滑現(xiàn)象。這樣不僅易引發(fā)支架出現(xiàn)咬架現(xiàn)象甚至倒架現(xiàn)象,有時(shí)還會(huì)把安全出口堵塞,給礦井正常生產(chǎn)埋下重大安全隱患。對(duì)此必須充分了解礦井綜采工作面設(shè)備下滑原因,并采取相關(guān)措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

        2 綜采工作面設(shè)備下滑原因分析

        (1)因受設(shè)備本身自重的影響,采煤工作面所用的輸送機(jī)及液壓支架在日常使用作業(yè)中便有下滑趨勢(shì),加之采煤機(jī)切割阻力與向下運(yùn)煤的綜合影響,輸送機(jī)推移作業(yè)中便易出現(xiàn)較嚴(yán)重的向下滑移現(xiàn)象。再者因支架與輸送機(jī)的連接主要借助的是連桿,這樣當(dāng)輸送機(jī)出現(xiàn)下滑現(xiàn)象后變易帶動(dòng)連桿一起發(fā)生沿偏斜方向移動(dòng)的現(xiàn)象,同時(shí)支架也會(huì)出現(xiàn)沿偏斜方向移動(dòng)的現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中,若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)這種工作面設(shè)備偏移現(xiàn)象,也未及時(shí)安排專業(yè)人員進(jìn)行處理,長(zhǎng)此以往,這樣反復(fù)偏移多次,在輸送機(jī)下滑量與液壓支架下滑量不斷積累的情況下,便易出現(xiàn)輸送機(jī)機(jī)頭對(duì)礦井運(yùn)輸巷刮板輸送機(jī)機(jī)頭造成嚴(yán)重?cái)D壓現(xiàn)象以及影響后部煤炭資源安全運(yùn)輸?shù)劝踩[患[1]。

        (2)礦井采煤工作面從凹凸?fàn)钪鸩阶兤降倪^(guò)程也易引發(fā)工作面輸送機(jī)發(fā)生向兩端頭滑動(dòng)的現(xiàn)象。在此項(xiàng)滑動(dòng)過(guò)程中,因機(jī)尾所處位置為上坡?tīng)顟B(tài),這樣其向機(jī)頭方向會(huì)有更大的下滑量,便易致使工作面輸送機(jī)與刮板輸送機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重的搭接不良現(xiàn)象。

        (3)當(dāng)工作面為仰采工作面時(shí),工作面兩巷都屬于上坡?tīng)?,在這種采煤工作面實(shí)施采煤作業(yè)時(shí),應(yīng)提輸送機(jī)及支架進(jìn)行前移作業(yè)。而在實(shí)施提巷作業(yè)時(shí),因進(jìn)行上部提巷會(huì)使切巷長(zhǎng)度變大,進(jìn)行下部提巷會(huì)使切巷長(zhǎng)度變短,因此也會(huì)致使輸送機(jī)與支架發(fā)生嚴(yán)重下滑現(xiàn)象[2]。

        3 預(yù)防綜采工作面設(shè)備下滑的措施

        (1)當(dāng)綜采工作面煤層傾角相對(duì)較小,且綜采工作面屬于俯采狀時(shí),可通過(guò)按上行順序來(lái)對(duì)工作面前部輸送機(jī)及液壓支架進(jìn)行科學(xué)合理推進(jìn)的方式,來(lái)更好地防止輸送機(jī)與液壓支架發(fā)生下滑現(xiàn)象。若后部機(jī)頭不是因長(zhǎng)度不足,無(wú)法很好地接煤時(shí),人們可借助單體液壓支柱整體向下推后部刮板輸送機(jī),這樣可進(jìn)一步促進(jìn)工作面設(shè)備實(shí)現(xiàn)合理搭接。

        (2)可對(duì)工作面進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)斜,來(lái)更好地防止工作面設(shè)備下滑。如可把礦井綜采工作面逐步調(diào)整為讓其下部超前,而讓其上部落后的偽傾斜狀使設(shè)備的前進(jìn)方向得到科學(xué)、合理的改進(jìn)。當(dāng)工作面采用偽傾斜方式進(jìn)行推進(jìn)作業(yè)時(shí),在工作面向前推進(jìn)一刀的情況下,受順偽傾斜力的影響,便易出現(xiàn)一定的上移量,這樣可更好地對(duì)輸送機(jī)及液壓支架發(fā)生的下滑現(xiàn)象進(jìn)行平衡,以確保輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)實(shí)現(xiàn)更良好的搭接。依據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)工作面切巷坡度小于10°時(shí),可把工作面調(diào)整為運(yùn)輸巷適當(dāng)超前3~6 m之間;當(dāng)切巷坡度在10°~18°之間時(shí),可把工作面調(diào)整為讓運(yùn)輸巷超前8~14 m;而當(dāng)切巷坡度在18°~25°之間時(shí),甚至部分地區(qū)切巷坡度大于約30°時(shí),同時(shí)工作面兩巷又為平巷的情況下,可把運(yùn)輸巷調(diào)為超前15~22 m之間。此外在進(jìn)行調(diào)斜作業(yè)時(shí),還應(yīng)確保支架能良好地連接于輸送機(jī)前部,且應(yīng)確保工作面處于平直狀[3]。

        4 設(shè)備下滑控制措施的具體實(shí)施

        經(jīng)上述分析研究,并結(jié)合N3-10工作面生產(chǎn)實(shí)際現(xiàn)狀,可選用偽傾斜開(kāi)采的方式與從下往上單向頂溜的作業(yè)方式來(lái)對(duì)N3-10綜采工作面設(shè)備下滑現(xiàn)象進(jìn)行更好的控制,具體可按下述方案來(lái)實(shí)施。

        4.1 試驗(yàn)階段

        在最初實(shí)施作業(yè)中,首先應(yīng)對(duì)進(jìn)回風(fēng)順槽實(shí)際推進(jìn)速度進(jìn)行科學(xué)合理的控制,逐步調(diào)整工作面使其變?yōu)閭涡睜睿⒆尮ぷ髅嫫露冗m當(dāng)變小,同時(shí)應(yīng)依據(jù)不同的工作面坡度來(lái)對(duì)工作面實(shí)際推進(jìn)度差進(jìn)行科學(xué)合理的控制。

        4.2 調(diào)整階段

        (1)對(duì)不同坡度情況下的工作面刮板輸送機(jī)實(shí)際下滑情況進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè),并對(duì)工作面推進(jìn)度差進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整??砂压ぷ髅鎸?shí)際坡度變準(zhǔn)控制在2°左右,應(yīng)給各坡度記錄多個(gè)推進(jìn)度,以便于查找與進(jìn)行總結(jié)分析,進(jìn)而把各度數(shù)對(duì)應(yīng)的最尤推進(jìn)度差值都確定出來(lái)。經(jīng)長(zhǎng)期多次試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)工作面坡度變化范圍內(nèi)的推進(jìn)度差處于10~25 m之間時(shí),可對(duì)綜采工作面設(shè)備下滑現(xiàn)象進(jìn)行更好的控制,可借助此種方法來(lái)更好的控制工作設(shè)備下滑現(xiàn)象。工作面坡度與兩巷推進(jìn)度差的最佳關(guān)系具體如表1所示[4]。

        (2)可借助工作面從下往上單向頂溜作業(yè)方式來(lái)進(jìn)行反向調(diào)整。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證,當(dāng)刮板輸送機(jī)實(shí)際下滑速度處于100~400 mm/d時(shí),可借助單向頂溜工藝,讓每次循環(huán)反向移動(dòng)量控制在20 mm左右,可依據(jù)每天的實(shí)際總循環(huán)數(shù)的多少把單向頂溜頻率控制于5~20次/d之間,這樣可對(duì)綜采工作面設(shè)備下滑問(wèn)題起到更好的控制作用。具體可按表2所示的方法來(lái)科學(xué)合理地調(diào)整下滑速度與單向頂溜頻率的關(guān)系。

        表1 預(yù)防控制措施

        表2 調(diào)整措施

        5 實(shí)施效果

        自從N3-10工作面采用上述工作面設(shè)備下滑控制技術(shù)后,綜采工作面便很少再出現(xiàn)較嚴(yán)重的刮板輸送機(jī)及支架下滑問(wèn)題,礦井安全出口實(shí)際大小也達(dá)到了長(zhǎng)期合格狀態(tài),同時(shí)還為礦井節(jié)約了大量的工作面擴(kuò)幫所用的人力資源與物力資源,若參照每天擴(kuò)幫需花費(fèi)5個(gè)工來(lái)進(jìn)行計(jì)算,這樣便可節(jié)約500個(gè)左右的用工量,經(jīng)濟(jì)效益與安全效益更顯著[5]。

        5.1 優(yōu)點(diǎn)

        (1)該項(xiàng)新工藝用工少,可為礦井節(jié)約大量人力資源,所需成本投入小,幾乎不用其它成本投入,借助當(dāng)前的設(shè)備及人員即可操作,不僅簡(jiǎn)單易學(xué),而且能更好地適應(yīng)各種不同煤層傾角的工作面作業(yè)[6]。

        (2)可顯著減少由于設(shè)備下滑所致的礦井安全出口擴(kuò)幫現(xiàn)象與端頭維護(hù)量增大的現(xiàn)象,可為礦井節(jié)約大量的生產(chǎn)成本,有利于提高礦井生產(chǎn)效益。

        (3)可進(jìn)一步提升礦井安全生產(chǎn)系數(shù),通過(guò)有效防止綜采設(shè)備對(duì)采煤人員及端頭支護(hù)帶來(lái)的不良影響,可更好地防止工作面發(fā)生安全事故。

        (4)可更好地防止采煤工作面發(fā)生支架咬架、支架傾斜以及更加惡劣的倒架現(xiàn)象,可更好地保障工作面安全推進(jìn)[7]。

        5.2 缺點(diǎn)

        采用單向頂溜方式作業(yè),易出現(xiàn)不良窩工問(wèn)題,為更好地防止出現(xiàn)窩工現(xiàn)象,應(yīng)在把一刀煤充分割完的情況下,待工作面完全完成頂溜現(xiàn)象后,才能繼續(xù)進(jìn)行割煤作業(yè)。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)把礦井綜采工作面調(diào)整為偽傾斜工作面,并充分結(jié)合上下順序?qū)ぷ髅嫠玫墓伟遢斔蜋C(jī)及液壓支架進(jìn)行科學(xué)合理的推進(jìn),可達(dá)到有效控制綜采工作面設(shè)備下滑的目的,特別是當(dāng)工作面為凹凸不平狀的軟煤層時(shí),借助上述措施能使工作面設(shè)備實(shí)現(xiàn)更完美的搭接,可更好地保障礦井安全生產(chǎn)。

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