淺談綜采放頂煤回采技術(shù)

牛文平

(西山煤電集團(tuán)公司官地礦)

西山煤電集團(tuán)公司官地礦工作面可采儲量656 946 t,工作面由北一、北二及工作面切眼構(gòu)成,其中北一為正巷(上寬為 3.8 m,下寬 4.6 m,高度3.0 m),走向長度563 m;北二 w j為副巷(上寬為2.6 m,下寬3.6 m,高度3.0 m),走向長度為637 m;工作面切眼長度為160.6 m。

1 采煤工藝

主要生產(chǎn)工序：割煤→運(yùn)煤→移架→推移前部運(yùn)輸機(jī)(推溜)→放頂煤→拉移后部運(yùn)輸機(jī)→采空區(qū)處理。

1)割煤：采用M G250/600-WD型雙滾筒采煤機(jī)雙向穿梭式割煤,截深為600 mm,采用手持無線遙控器的形式來操縱采機(jī)。根據(jù)工作面綜合運(yùn)輸能力及拉架速度,頂板條件等確定采煤機(jī)的牽引速度。隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)將煤破落,裝入工作面可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)。

進(jìn)刀方式為往返割三角煤斜切進(jìn)刀。當(dāng)采煤機(jī)割通機(jī)頭(機(jī)尾)后,隨機(jī)將輸送機(jī)推移至煤幫,停機(jī)調(diào)整采煤機(jī)左右滾筒的上下位置,然后,采煤機(jī)反向沿輸送機(jī)彎曲段向機(jī)尾(機(jī)頭)逐漸進(jìn)刀,行至距機(jī)頭(機(jī)尾)30 m以上,兩滾筒截深都達(dá)到0.6 m時(shí),將輸送機(jī)機(jī)頭(機(jī)尾)彎曲段頂至煤幫成一條直線,并拉出機(jī)頭的端頭架和排頭支架(機(jī)尾3個(gè)排頭支架);然后采煤機(jī)再次換向,調(diào)整滾筒上下位置,向機(jī)頭 (機(jī)尾)割三角煤;機(jī)頭(機(jī)尾)割通后,再次調(diào)整采煤機(jī)滾筒上下位置,向機(jī)尾(機(jī)頭)割煤,隨后追機(jī)移架、移溜,完成進(jìn)刀。介于 8#煤與 9#煤層間距為 0.35～1.87 m,采9#煤時(shí),采取跟頂跟底一次采全高。

2)運(yùn)煤：工作面采用兩部 SGZ-764/630型可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī),順槽采用SZZ-830/315型轉(zhuǎn)載機(jī)(破碎機(jī)為 PCM-160型)及 SSJ-1000/2×200型膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤。

3)移架：工作面采用102架ZF7000/20/39型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤支架,支護(hù)切眼頂板;機(jī)頭2架、機(jī)尾3架ZFP7200/20/35型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤排頭液壓支架及機(jī)頭一組ZT13200/20/35型中置式兩架一組式端頭支架,支護(hù)端頭頂板,采用本架操作、及時(shí)拉移支架支護(hù)頂板。

4)推移前部運(yùn)輸機(jī)：采用支架的推移千斤頂移溜。隨采煤機(jī)割煤追機(jī)移出10個(gè)架,且在前部輸送機(jī)處于“平、直、穩(wěn)”的運(yùn)行狀態(tài)下開始移溜,移溜步距600 m。移溜時(shí),必須同時(shí)操作3～5個(gè)架的推移千斤頂。移溜和拉架要協(xié)調(diào),其彎曲度不大于3°～4°,彎曲段長度應(yīng)不小于15 m。

推移機(jī)頭、機(jī)尾時(shí),必須擺順電纜、管線等,停機(jī)作業(yè),專人指揮,作業(yè)人員必須選擇安全的位置操作。操作時(shí)禁止人員通行,嚴(yán)禁硬頂硬推,防止損壞設(shè)備。

5)放頂煤：采用單輪順序放煤,放煤步距0.6 m。利用頂板壓力、支架尾梁上下擺動(dòng)及回收插板等綜合方式松動(dòng)頂板后進(jìn)行放煤。放煤從機(jī)頭(尾)第四架開始逐架順序放頂煤,端頭頂煤隨采隨落。

6)拉移后部輸送機(jī)。使用液壓支架底座旁的液壓千斤頂進(jìn)行拉移后部輸送機(jī)。放完頂煤后,距放煤點(diǎn)15 m開始拉移后部輸送機(jī)。拉移步距0.6 m,彎曲段長度不小于15 m。

7)采空區(qū)處理：采用移架后采空區(qū)頂板自行跨落法處理采空區(qū)。由于29401綜放工作面兩端頭上部浮煤落入采空區(qū),需要進(jìn)行阻化防火。

2 輔助生產(chǎn)工序

推移轉(zhuǎn)載機(jī)→移皮帶機(jī)尾→拉移電氣系列車→采空區(qū)處理。

1)推移轉(zhuǎn)載機(jī)：橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的拉移采用1#、2#、3#、4#架同時(shí)頂推運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭并配合ZT13200/20/35型中置式兩架一組式端頭支架機(jī)頭自移裝置的方式,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)的拉移,每循環(huán)拉移一次,步距為0.6 m。

2)移皮帶機(jī)尾：采用 ZY-2700型皮帶自移裝置拉移。

3)拉移電氣系列車：隨著工作面的推進(jìn)。電氣系列車由坐臺電工與機(jī)尾維護(hù)工配合拉移,每1.2 m拉移一次。

電氣設(shè)備列車的連接。電氣設(shè)備列車之間采用d26 mm大鏈及硬鏈接裝置將每兩輛車之間連接起來。

為防止將電纜、水管拽斷,發(fā)生跑車事故等,在控制臺設(shè)備列車下面穿一根 d≥25.5 mm的鋼絲繩,一端與輸送機(jī)機(jī)尾嘴子連接,另一端與控制臺外最后一個(gè)車連接,并用鋼絲繩和繩卡子將每節(jié)車的掛鉤處同所穿的鋼絲繩連接起來。

鋼絲繩各連接處全部使用 d≥25.5 mm合格的無毛刺、無斷股的鋼絲繩和與之配套的繩卡子,在鋼絲繩兩端頭連接處,繩卡子加設(shè)至少7道,與各節(jié)車連接處繩卡子加設(shè)1～2道,所有加設(shè)繩卡子螺絲必須帶滿扣擰緊。

3 工作面頂板

該工作面采用ZF7000/20/39型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架維護(hù)頂板,采用立即支護(hù)形式,采空區(qū)頂板隨著支架前移全部自行垮落。

根據(jù)工作面實(shí)際情況,結(jié)合采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、液壓支架等設(shè)備配套情況來確定：

式中：

d—支架頂梁長度,m,取4.15;

e—梁端距,m,取0.34;

s—采煤機(jī)截深,m,取0.63;

L—控頂距,m。

確定最大控頂距為 5.09 m,最小控頂距為4.49 m,平均控頂距為4.79 m,放頂步距為0.6 m。

4 支架的設(shè)計(jì)選型計(jì)算

本工作面選用ZF7000/20/39型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架,據(jù)查ZF7000/20/39型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架的技術(shù)參數(shù)為：支撐高度2.0～3.9 m,工作阻力 Q支=7 000 kN,中心距1.5 m,支護(hù)強(qiáng)度 q支=0.92 M Pa,初撐力6 185 kN。

1)支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力：

支護(hù)強(qiáng)度由經(jīng)驗(yàn)公式知：

Pc=72.3hm+4.5Lp+78.9Bc-10.24N-62.1

式中：

Pc—額定支護(hù)強(qiáng)度下限,kN/m2;

hm—煤層平均采高,m,取3.31;

Lp—基本頂周期來壓步距,由以往8#煤層回采經(jīng)驗(yàn)取30 m;

Bc—控頂寬度,取頂梁長度加梁端距=4.15+0.34=4.49 m;

N—直接頂充填系數(shù),取直接頂厚度/煤層采高=2.78/3.31=0.8。

故：Pc=72.3×3.31+4.5×30+78.9×4.49-10.24×0.8-62.1=658 kN/m2≈0.66 M Pa;

支架工作阻力 Fs：

式中：

Fs—液壓支架工作阻力,kN;

Se—液壓支架中心距,m;

Ks—液壓支架的支撐效率,掩護(hù)式支架 Ks=0.8～0.95,取 0.95;

故：Fs=658×(1.5×4.49/0.95)≈4 665 kN

可見：q支＞Pc,Q支＞Fs兩項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

2)初撐力。初撐力大小對支護(hù)性能和成本都有很大影響,一般取初撐力為(0.6～0.8)倍的工作阻力,即：Q初=0.8×7 000=5 600 kN＞4 665 kN;可見符合要求。

5 結(jié) 論

綜放開采技術(shù)作為一種新的煤炭開采技術(shù),可以極大地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

采用綜放開采可以提高原煤產(chǎn)量,同時(shí)可以減少開采過程中煤炭的損失,提高煤炭回收率。為復(fù)雜地質(zhì)條件機(jī)械化開采工藝的推廣開辟了新途徑。

頂板狀況得到徹底改善,勞動(dòng)效率、工作面單產(chǎn)得到提高,為礦井減人提效創(chuàng)造了有利的條件。