大儲量工作面遠距離掘進及施工設計優化

張自德

(西山煤電股份公司馬蘭礦)

大儲量工作面遠距離掘進及施工設計優化

張自德①

(西山煤電股份公司馬蘭礦)

布置大采高、大走向、大采長工作面是煤炭工業總體發展趨勢,也是提高煤炭資源回收、減少礦井開采投入,提高全員效率的有效途徑。馬蘭礦南一下組煤18307工作面兩巷及專用回風巷設計長度為2 010 m,由于工作面順槽長、儲量大,在掘進過程中引發了長距離供電、通風及運輸等實際問題,給掘進帶來了困難。在大儲量工作面掘進過程中,通過雙巷掘進、優化施工順序及施工方案,解決了大儲量工作面遠距離掘進帶來的一系列問題,降低了工人勞動強度,取得了遠距離掘進經驗。

遠距離掘進;通風;供電;施工設計優化

1 工作面概況

18307工作面是西山煤電股份公司馬蘭礦第一個加長800 m工作面,工作面走向長度2 010 m,傾向長度254 m,工作面可采儲量為233萬t。

18307工作面對應地表位于山西省古交市端端圪垛山梁的東南側,切眼位置有宋家坡溝穿過,蓋山厚度416～578 m,平均為495 m。18307所采煤層為石炭系太原組8#煤層,屬穩定可采中厚煤層,煤層傾角較平緩,厚度變化不大,煤層結構復雜,常有1～2層夾石,煤層平均厚度為4.3 m。

18307工作面采用“兩進一回”的通風方式布置,設計施工巷道主要包括:皮帶巷、軌道巷、專用回風巷、切眼及回風橫貫。皮帶巷用于工作面回采期間的進風和工作面的原煤運輸。軌道巷用于工作面回采期間的進風和工作面設備、材料的運輸。切眼用于安裝采煤設備,并連通兩順槽構成生產通風系統。專用回風巷及橫貫用于工作面回采期間的回風。皮帶巷、軌道巷、專用回風巷各2 010 m,切眼258 m,橫貫工程量21×40=840 m,合計工程量7 386 m。巷道平面布置圖見圖1。

圖1 巷道平面布置示意圖

2 掘進施工中存在的問題

工作面采用EBZ-132型掘進機落煤、裝煤, DSP-1140/800(650)膠帶運輸機運輸原煤。當工作面推進至里程1 000 m時,需增加第二部皮帶運輸機運輸原煤,當工作面施工至切眼處時,需增加第三部皮帶運輸機運輸原煤。工作面采用風動錨桿機、風煤鉆施工頂幫錨桿。

1)通風。馬蘭礦局部通風機最大功率型號為DBKJNo.7.5(2×55 kW)型對旋式風機局部通風,該風機吸入風量為:980～630 m3/min,工作面割煤時,絕對瓦斯涌出量為1.8 m3/min,千米巷道圍巖瓦斯涌出量為2.35 m3/min,按工作面施工至切眼時回風T2瓦斯探頭處瓦斯濃度為:

式中:

Q局—局部通風機吸入風量; P100—百米漏風率,%,取2;

L—最大供風距離,m,取2 010。

經計算T2瓦斯探頭超限,掘進過程中需提前增加第二套風機或局部巷道形成全風壓通風。

2)供電。EBZ-132掘進機額定功率為258 kW,采用70 cm2橡套電纜、1 140 V電壓供電。掘進機工作電壓不低于額定電壓85%,當線路電壓損失超過171 V,掘進機不能正常工作。計算工作面施工至切眼時橡套電纜電壓損失為:

式中:

I—流過電纜的電流,A,取165.8;

L—電纜線路的長度,m,取2 300;

γ—電導率,銅芯電纜取42.5;

cosα—電動機的功率因數;

s—導線截面,取70 cm2。

經計算掘進機專用橡套電纜電壓損失超過規定,掘進機不能正常工作,需更換截面大的電纜或掘進機專用移變往里移設。

3)掘進過程中運輸問題。遠距離掘進過程中所用的支護材料和機電設備如果都由人工運送,增加了工人的勞動強度,降低了掘進效率。需采取有效措施解決遠距離掘進過程中支護材料和機電設備運輸問題,才能確保大儲量工作面遠距離掘進。

3 遠距離掘進施工中所采取的措施

1)雙巷掘進形成工作面初期生產系統。18307工作面機掘工程量為6 546 m。實際施工中先后安排兩個機掘隊,分別施工18307專用回風巷和軌道巷,兩巷施工至里程960 m處,施工橫貫相互聯通。軌道巷Ⅱ段施工期間的運煤系統,經橫貫走專用回風巷。軌道巷Ⅰ段調整為進風巷,拆除軌道巷Ⅰ段掘進期間的皮帶運輸設備,并對該段軌道巷進行釘道、安裝絞車,形成軌道運輸系統。兩隊繼續向前掘進所用的支護材料及機電設備都經軌道運輸系統運至里程960 m處,極大地減輕了工人的勞動強度,提高了掘進效率。同時兩隊所用的風機和移變都移設在軌道巷Ⅰ段里程900 m處。為18307軌道巷Ⅱ斷和專用回風巷Ⅱ段施工提供了供電和通風保證。

2)優化設計,施工措施巷,形成切眼擴幫期間通風系統。18307軌道巷施工到位后停掘,拆除掘進期間皮帶運輸設備,軌道巷Ⅱ段釘道安裝絞車,形成18307軌道巷運輸系統,為切眼擴幫運輸圓木等支護材料提供運輸保證。該掘進隊退到軌道巷里程960 m處,開口施工措施巷,措施巷到位后施工18307皮帶巷Ⅱ段,和18307切眼貫通,形成18307切眼擴幫期間中期通風系統。18307措施巷的施工很好地解決了皮帶巷Ⅱ段施工期間的供電、通風和運輸問題,并為18307安裝,進出皮帶運輸機中驅裝置提供了運輸通道。

18307工作面掘進施工方案優化解析圖見圖2。

3)合理調派隊組,減少掘進期間施工隊組之間的相互影響。18307工作面全部掘進工作量為7 386 m,其中炮掘工程量為840 m。18307工作面掘進期間共動用了2個機掘隊和1個炮掘隊投入生產,為了減少多隊組施工期間相互之間的影響和重復拆裝設備,對各隊組施工順序進行如下安排:

掘進A隊:18307專用回風巷→18307小切眼→18307皮帶巷Ⅰ段。

掘進B隊:18307軌道巷→18307措施巷→18307皮帶巷Ⅱ段→18307切眼擴幫。

在掘進B隊施工完18307小切眼后,掘進機從軌道巷撤走,炮掘隊開始施工專用回風巷Ⅱ段橫貫,在掘進A隊切眼擴幫后,炮掘隊在開始對專用回風巷Ⅰ段進行炮掘橫貫。這樣減少了炮掘隊開口貫通對機掘隊的影響,也減少了掘進隊組重復拆裝設備。

圖2 18307工作面掘進施工方案優化解析圖

4 結束語

隨著煤礦機電設備日益更新換代,大采高、大截深、大功率機電設備的不斷投入,大儲量工作面的設計成為一種必然,這就對遠距離掘進施工提出更高的要求。也只有解決了遠距離掘進期間的供電、通風和支護材料及機電設備的運輸問題,遠距離掘進才會順利實現。

[1] 徐永圻.煤礦開采學[M].徐州:中國礦業大學出版,2009:313-318.

[2] 張先塵.中國采煤學[M].北京:煤炭工業出版社,2003:46-50.

[3] 侯純剛,楊科.綜放回采巷道護巷煤柱合理留設分析[J].煤,2006,15(5):47-48.

Optimization of Construction and Design about Long-distance Driving of Huge Reserves and Long Working Face

Zhang Zi-de

Assigning high and long face is the development trend of coal industry.It is a effective way of increasing recovery,reducing input and increasing benefit result,too.Two tunnels and specific return airway in 18307 face are 2 010 meter long.Because this,many problems caused as power supply,ventilation,transportation and so on.It leads to many difficulties for driving.By double tunnel driving,optimizing the construction sequence and scheme,we solve a series of the above problems,reduce the intensity of workers’labor,and get some experience for long-distance driving.

Long-distance driving;Ventilation;Power supply;Optimization of construction and design

book=3,ebook=76

TD263.1

B

1672-0652(2010)03-0009-03

2010-02-17

張自德 男 1974年出生 1995年畢業于大同煤校 助理工程師 古交 030205