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        重型放頂煤支架在一礦的應(yīng)用

        2019-03-11 11:27:54徐小航
        山東煤炭科技 2019年2期
        關(guān)鍵詞:初撐力放頂機(jī)尾

        徐小航

        (陽泉集團(tuán)泰安煤業(yè)有限責(zé)任公司,山西 陽泉 045000)

        重型放頂煤支架作為普通放頂煤支架的改進(jìn)版,具有穩(wěn)定性好、工作阻力大、操作方便、安全性能高、較強(qiáng)的適應(yīng)性等特點(diǎn)。陽泉煤業(yè)集團(tuán)一礦在一次性采全高工藝試驗(yàn)成功后,又與北京科工集團(tuán)合作,在一礦S8303工作面進(jìn)行重型放頂煤支架試驗(yàn)。

        1 工作面概況

        1.1 工作面參數(shù)

        S8303(東部) 工作面可采走向長度962m,傾斜長度215m,平均煤厚5.83m,工業(yè)儲量1688146.5t,可采儲量1468687.4t。

        1.2 工作面地質(zhì)條件

        本工作面煤層賦存穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。工作面老頂為灰色石灰?guī)r,厚度11.8m,致密,堅(jiān)硬,裂隙發(fā)育;直接頂為黑色泥巖,厚度1.19m,黑色,致密,性脆;直接底為灰色泥巖,厚度0.33m,水平層理,致密;老底為灰色細(xì)砂巖,厚度7.24m,堅(jiān)硬,水平層理。

        1.3 工作面巷道布置

        工作面共布置四條巷道:一條進(jìn)風(fēng)巷,一條回風(fēng)巷,一條低位抽采巷和一條走向高抽巷,全風(fēng)壓通風(fēng)。見圖1。

        圖1 S8303工作面巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖

        2 工作面設(shè)備配備

        工作面采用綜合機(jī)械化低位放頂煤一次采全高采煤工藝,工作面每割一刀煤放一茬頂煤,實(shí)行“一采一放,追機(jī)放頂煤”的作業(yè)方式。主要生產(chǎn)設(shè)備見表1。

        表1 主要生產(chǎn)設(shè)備

        3 頂板來壓適應(yīng)性分析

        3.1 頂板來壓適應(yīng)性分析

        S8303工作面周期來壓步距平均為14.9m,來壓載荷平均為8404.34kN,動載系數(shù)平均為2.24,來壓持續(xù)長度平均為2.45m,ZFY13000/24/40D支架能夠適應(yīng)S8303工作面頂板來壓支護(hù)需要。

        3.2 支架最大工作阻力分布

        S8303工作面最大工作阻力為9150.5~14404.3kN,工作面最大工作阻力占支架額定工作阻力13000kN的110.80%,工作面最大工作阻力平均值為13118kN,占支架額定工作阻力13000kN的100.91%,支架工作阻力能夠適應(yīng)S8303工作面支護(hù)需要。

        3.3 支架初撐力分析

        S8303工作面最小初撐力為98#支架的3026.4kN,最大初撐力為42#支架的4776.2kN,平均初撐力4145.0kN,約為支架設(shè)計(jì)初撐力10096kN的41.06%,初撐力相對偏低。

        4 機(jī)尾三角煤區(qū)域支架適應(yīng)性分析及措施

        S8303工作面于2018年2月28日開始正常運(yùn)轉(zhuǎn)及調(diào)試完畢,工作面形成如圖2所示的“類鍋底”狀,機(jī)頭過渡范圍約為16架,機(jī)尾過渡范圍約為20架。

        圖2 S8303綜放工作面傾向剖面示意圖

        由于工作面實(shí)際采高為3.5~3.7m,平均約為3.6m,頂煤厚度為2.23m,機(jī)尾110~120#支架頂煤太薄,不足1.5m,頂煤托不住,造成支架不接頂,頂板管理難度較大。4月初,工作面推進(jìn)約50m時,機(jī)尾遇到一斷層,走向持續(xù)長度約15m,為了避免工作面割全巖,機(jī)尾開始鉆底,工作面沿底板推進(jìn),此時工作面頂煤厚度達(dá)到2.33m,頂煤能夠載住不脫落,因此機(jī)尾頂板控制效果較好。至2018年6月22日,工作面累計(jì)推進(jìn)約330m,受煤倉滿倉影響,工作面日割煤6刀,單班割煤3刀,若不考慮滿倉影響,工作面單班割煤可達(dá)4刀。

        機(jī)尾沿底板推進(jìn)優(yōu)點(diǎn):(1)多回收底煤。S8303工作面沿著煤層底板走,可以多回收機(jī)尾三角區(qū)域底煤,煤炭回收率高。(2)頂板易維護(hù)。機(jī)尾沿頂板推進(jìn),頂板容易控制,支架便于維護(hù)。

        5 過陷落柱時支架適應(yīng)性分析及措施

        工作面于2018年6月22日左右機(jī)尾4架遇到走向長度75.8m的陷落柱(如圖3),機(jī)尾頂板三角煤載不住,陷落柱邊緣頂煤、頂板控制難度較大,發(fā)生過一次頂板塌漏,給現(xiàn)場生產(chǎn)帶來較大安全隱患。為保證工作面快速推進(jìn),采取如下措施:(1)為減少過構(gòu)造割巖石量,機(jī)尾工作面支架盡量沿頂板走,且減少機(jī)尾構(gòu)造處采高。(2)陷落柱與煤體交界處、機(jī)尾順槽開采幫進(jìn)行提前注漿加固。(3)保證支架初撐力,減少放煤,快速推進(jìn)。

        圖3 S8303綜放工作面過大陷落柱(2018.6.22)

        6 重型綜放與普通綜放對比分析

        6.1 采放工藝對比分析

        (1)采放比較普通綜放工作面得到優(yōu)化。就S8303工作面而言,割煤高度2.7m與3.6m時的采放比分別為1:1.15與1:0.61。

        (2)重型綜放工作面回收率增加,放煤時間大幅減少。

        S8303重型綜放工作面采高達(dá)到3.5~3.7m,割煤高度增大約0.9m,較普通綜放工作面割煤高度增幅達(dá)到33%,可以大幅降低放煤時間。根據(jù)現(xiàn)場跟班工藝觀測,工作面單架放煤時間1.52min/架,普通綜放面放煤時間為3min/架,放煤時間大幅縮短,工作面產(chǎn)能極大釋放,產(chǎn)量增加。

        6.2 產(chǎn)量對比分析

        (1)普通綜放工作面產(chǎn)量

        81302工作面采用綜放開采,采高2.8m,放煤高度4.16m,煤層厚度6.96m,采用MGTY400-930/3.3D采煤機(jī)、ZF6200/17/32液壓支架、SGZ-1000/1400設(shè)備進(jìn)行回采。81302普通綜放工作面于2014年10月~2015年11月生產(chǎn)期間,地質(zhì)條件與S8303工作面相似,最大月產(chǎn)量為245529t,平均月產(chǎn)量為134025t。

        圖4 81302工作面產(chǎn)量情況

        (2)S8303重型綜放工作面產(chǎn)量

        S8303工作面3月、4月、5月、6月產(chǎn)量分別為96863t、143891t、226079t、251852t。其中,3、4月份為初采階段, 5、6月份工作面取得了較好的產(chǎn)量,兩個月連續(xù)產(chǎn)量均可達(dá)到20萬t以上,說明重型綜放工作面能夠較好發(fā)揮工作面生產(chǎn)能力,體現(xiàn)了重型綜放開采的優(yōu)勢。如圖5所示。

        圖5 S8303工作面產(chǎn)量情況

        6.3 經(jīng)濟(jì)效益對比分析

        重型綜放工作面較普通綜放工作面而言:

        (1)頂煤回收率大幅提高。由于重型綜放工作面提高了割煤高度,降低了放煤高度,因而降低了放煤損失,提高了工作面回收率。

        (2)重型綜放工作面產(chǎn)量提高明顯。S8303工作面目前生產(chǎn)4個月,其中2個月產(chǎn)量已經(jīng)接近甚至超過類似更厚煤層普通綜放工作面絕大部分月份產(chǎn)量,預(yù)計(jì)S8303工作面產(chǎn)能可以得到進(jìn)一步發(fā)揮,取得更高月產(chǎn)。

        7 結(jié)論

        (1)S8303工作面周期來壓步距平均為14.9m,來壓載荷平均為8404.34kN,動載系數(shù)平均2.24。支架工作阻力接近或者超過額定工作阻力的比例不超過5%,ZFY13000/24/40D支架對S8303工作面的頂板的條件是適應(yīng)的,能夠適應(yīng)S8303工作面頂板來壓支護(hù)需要。

        (2)設(shè)備優(yōu)點(diǎn):① 頂板來壓適應(yīng)性好,控頂護(hù)幫能力強(qiáng)。大面積周期來壓期間,仍能取得較好的頂板煤壁控制效果。②工作面月產(chǎn)量高,煤炭回收率高。③工作面采煤工序時間縮短,生產(chǎn)效率調(diào)高。

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