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        煤礦井下長壁綜采技術(shù)的應(yīng)用研究

        2019-12-27 06:10:22白玉龍
        山東煤炭科技 2019年12期
        關(guān)鍵詞:支架設(shè)置工藝

        白玉龍

        (山西古縣西山鴻興煤業(yè)有限公司,山西 臨汾 042404)

        1 工程背景

        鴻興煤業(yè)29106工作面的9#煤層厚度為6.1~8.90m,平均7.1m,煤層整體傾向東南,傾角3~9°,平均6°,直接頂為K2灰?guī)r。工作面開口均位于集中軌道巷中,運輸順槽為機軌合一巷道,走向長740.4m,傾斜長176m。采用長壁后退式綜合機械化采煤法。

        該綜采面在綜采作業(yè)過程中遇到的主要難題是綜采面頂煤的漏冒、頂煤采出率低下、液壓支架穩(wěn)定性差等,導(dǎo)致在井下綜采作業(yè)過程中需要頻繁地對液壓支架的支護狀態(tài)進行調(diào)整,不斷地進行煤幫加固處理,不僅嚴重影響了綜采作業(yè)的效率,而且?guī)砹藝乐氐碾[患。因此,礦山技術(shù)部門成立了專門的技術(shù)攻關(guān)小組,對井下長壁綜采技術(shù)進行研究,最終提出了一種新的綜采技術(shù)方案。根據(jù)在井下的實際應(yīng)用表明,該方案具有穩(wěn)定性高、適應(yīng)性好的優(yōu)點,目前已得到了廣泛的應(yīng)用。

        2 煤礦井下長壁綜采工藝

        在鴻興煤業(yè)現(xiàn)有的綜放開采工藝中,采用的是“自上而下”的綜采、移架、放煤和推溜[2]作業(yè),但在實際應(yīng)用的過程中,由于綜采面地質(zhì)條件差,經(jīng)常出現(xiàn)綜采面的工作傾角超出頂煤的安息角[2],放煤的過程中極易導(dǎo)致支護液壓支架的頂煤向下流動,使支架上端與煤層的作用力降低,減弱液壓支架的支護穩(wěn)定性。因此,根據(jù)29106綜采面的實際地質(zhì)情況,提出了“下行分段,上行放煤”的新工藝,采煤機從上到下割煤,液壓支架的移架同樣采用從上到下的順序;在綜采作業(yè)過程中采用從上到下的動態(tài)分段,并在每個分段內(nèi)從下到上進行放煤,放煤完成后沿同樣的方向?qū)⒐伟遢斔蜋C進行推移。在該工藝方案中,從上到下的動態(tài)分段主要是根據(jù)綜采面上的地質(zhì)分界面以及放出體的類別來劃分每個分段內(nèi)液壓支架的數(shù)量。29106綜采作業(yè)面共設(shè)置了4個分段、17組液壓支架,其中第1個分段內(nèi)設(shè)置了3組液壓支架,第2個分段內(nèi)共設(shè)置了4組液壓支架,第3個分段和第4個分段內(nèi)均設(shè)置了5組液壓支架。整體結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

        圖1 “下行分段,上行放煤”綜采工藝

        3 煤礦井下綜采面切眼底板的加固

        29106綜采面煤層的底板相對較軟,頂煤破碎性大,為了適應(yīng)“下行分段,上行放煤”工藝,需要對綜采面的切眼[3]底板進行加固處理。根據(jù)綜采工作面的實際情況,采用 錨 網(wǎng) 加 固,Ф20mm×2000mm錨 桿,錨索Ф17.8mm×6000mm,鋼帶護板的尺寸采用360mm×280mm×3mm,布置時成菱形結(jié)構(gòu)分布,其橫向間距為1300mm,縱向間距為1000mm。在底板上設(shè)置一層菱形金屬護網(wǎng),護網(wǎng)之間每隔300mm用直徑為5mm的鋼絲進行連接。同時為了確保軌道在受力過程中的穩(wěn)定性,需要將軌道上的每根枕木均采用錨桿進行固定。其底板加固的結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

        圖2 井下綜采面切眼底板加固方案

        4 綜采面上端頭頂煤加固方案

        綜采面在放煤時候?qū)浢簩蛹绊斆毫鲃拥挠绊戄^大,容易對井下液壓支架的支護穩(wěn)定性造成影響,因此在綜采面的上端頭處的前五組支架支護區(qū)域內(nèi)的頂板暫時不進行放煤作業(yè),并且利用錨索對其頂板進行進一步的加固處理[4]。所用錨索應(yīng)采用直徑為17.7mm、長度為7000mm的規(guī)格,設(shè)置時以每3根錨索為一組,其間距為3000mm。為了確保支護作業(yè)時的穩(wěn)定性和支護加強的效果,在井下綜采面的頂板及垂直巖層內(nèi)至少各設(shè)置一組,錨索設(shè)置時應(yīng)與煤壁斜上方呈60°的夾角,其沿工作面方向上間距設(shè)置為2500mm,錨索設(shè)置的深度和綜采面煤層頂板之間的距離保持在1500mm。根據(jù)實際應(yīng)用經(jīng)驗,在實現(xiàn)正常的綜采作業(yè)以后,對于綜采面的上端頂煤無需再采用加固的措施,只需在最上端的兩個液壓支架不放煤即可,避免影響頂煤的采出率。綜采面上端頭頂煤加固方案如圖3所示。

        圖3 綜采面上端頭頂煤加固方案

        5 結(jié)論

        為了解決29106礦綜采作業(yè)過程中頻繁出現(xiàn)的液壓支架穩(wěn)定性差、頂煤采出率低的難題,根據(jù)實際工作經(jīng)驗并結(jié)合井下實際地質(zhì)情況,提出了一種新的“下行分段,上行放煤”的長壁綜采工藝,對該綜采工藝的應(yīng)用情況進行了闡述,結(jié)果表明:

        (1)“下行分段,上行放煤”的長壁綜采工藝,能夠最大限度地降低井下綜采面傾角及頂板不穩(wěn)定性對液壓支架支護安全性的影響,有效提升頂煤采出率;

        (2)綜采面在第一次放煤之前,為了降低軟煤層及頂煤流動的影響,防止對井下液壓支架的支護穩(wěn)定性造成影響,需要對綜采面上端頭頂煤加固處理;

        (3)該長壁綜采工藝能夠有效解決煤礦井下綜采作業(yè)時出現(xiàn)的液壓支架穩(wěn)定性差、頂煤采出率低的難題,能夠顯著提升井下綜采作業(yè)的安全性和經(jīng)濟性。

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