深部大傾角綜合機械化開采與實踐

賈永勇

摘 要:科學技術的進步使大量現代采煤設備不斷更新和應用于礦井生產,大大提高了企業的采煤能力和效率。隨著礦井規模的擴大,煤炭的開采開始呈現出更深、更傾斜、且更加機械化的趨勢,然而大傾角煤層復雜的作業條件也給礦山綜合機械化開采制造了困難。本文結合筆者的工作實踐,分析了綜采技術在深部大傾角工作面中的應用方法,提出了作業中必須處理好的幾個實際問題。

關鍵詞:大傾角煤層綜采技術應用

中圖分類號:TD823 文獻標識碼:A 文章編號:1674-198X(2012)05(a)-0088-01

1 工作面概述

3372工作面位于趙各莊井位13水平東翼3～4石門,屬傾斜區域和傾斜向急傾斜過度區域。煤層走向110°～130°,煤層傾角30°～52°,平均為41°。煤層厚度在2.0m～5.2m之間,平均厚度為3.05m。煤層賦存相對穩定但較為復雜,局部發育多層夾矸且無連續性,厚度在0.05m～0.6m之間,平均為0.25m,夾矸巖性為黑色泥巖,深灰色粉砂巖。煤層組成了復合頂板,礦山壓力顯著,并伴有瓦斯、煤塵等災害。

2 工作面中應用的采煤技術及巷道布置方法

3372工作面采用單一走向長臂后退式綜合機械化采煤法進行作業,并以全部垮落法管理頂板。使用MG200/500-AWD型雙滾筒采煤機落煤、裝煤,并配以SGZ730/2×132型刮板運輸機運煤。鑒于煤層傾角的變化,為保證工作面長度推進過程中等長,運輸通道應按同一方向線掘進,回風巷方向線則應擺一定角度。采用綜合機械化采煤,采煤機截深0.7m,工作面循環進度為0.5m,采高控制在2.2m左右,采用ZF4000-15.5/25型支撐掩護式液壓支架支護頂板。以臨架作為支架操作方式,移架則在割煤后、運輸機移動前進行,頂板不好時,還應采取超前帶壓移架等方式處理。在工作面上端自開切口,斜切進刀,進刀點距上下出口15m左右,在傾角大的地段處采煤機慢速行走割煤。具體的施工工藝順序為:上端頭斜切進刀→向上返刀割三角煤→下行割煤→空刀上返→從下向上移架、推溜→掛網。

3 綜合機械化開采技術分析

3.1 效益分析

3372工作面平均日產達900t以上,月產量均在2.5萬t以上,不但以安全、高效、穩定的生產實現了企業預期的利潤,也同時為深部大傾角作業中綜采技術的應用積累了寶貴的經驗,為今后復雜地質條件下礦井生產水平的進一步提高奠定了基礎。下面對實際作業中遇到的問題及應引起注意的技術環節做一簡要分析。

3.2 實踐中應注意的問題

3.2.1 支架的梁端冒頂、滑倒問題及其對策

3372工作面的頂板為深灰色粉砂巖,泥質膠結,屬于穩定性較差的復合頂板,加之工作面傾角大,一旦其支護工作發生失誤,極易導致頂板掉頂、抽頂現象的出現,同時可能造成支架的蹬空、失穩甚至傾倒,對安全生產造成極其不利的影響,因此必須采用相關對策,強化頂板控制的效果。

實踐中主要采用了移超前支架、分段停機移架、帶壓擦頂移架、以及工作面沿煤層頂板推進等方法進行頂板控制,并取得了良好的效果。此外,還應確保支架的初撐力達到24MPa～30MPa工藝要求,并保持工作面正規循環作業,在保證煤炭回收率達到規定要求的情況下,加快推進速度。針對頂煤松軟破碎的問題,還應用煤體固化、水漲錨桿、木錨桿等技術加固煤壁,增加煤體的整體穩定性,保證生產作業的安全。在支架的防滑、防倒方面,應在每組液壓支架頂梁上設側倒千斤頂,特別是在液壓支架頂梁上設防倒千斤頂,在其尾部設防滑千斤頂,拉架時須收緊防倒防滑千斤頂,撐開側護千斤頂。為防止工作面出現歪架、倒架等現象,還必須規范并落實支架操作的工藝順序,防止連接不實等問題造成的支架失穩。

3.2.2 設備的防滑處理

機械設備的下滑問題在大傾角工作面中十分常見,3372工作面平均傾角為41°(最高傾角為52°),因此生產中運輸機、采煤機受重力影響存在較為明顯的下滑趨勢,而設備的下滑不但對其正常工作狀態構成不利影響,也容易造成設備磨損的加劇。此外,設備下滑還可能牽動支架,從而導致煤頂抽冒等安全隱患。

實踐中通過防滑千斤頂的作用,對運輸機產生一個可靠的沿運輸機向上的分力即防滑力,抵消運輸機的下滑力,減少靠加大工作面與運輸巷方位角的位移量抵消面溜子的下滑的工作量。在工作面割煤及推運輸機時,還應把防滑千斤頂始終收緊。在初采時,使機頭進尺大于機尾進尺(即機頭超前于機尾),這樣不但可使工作面形成坡度較緩的偽傾斜,也使工作面推采方向與走向形成一定的夾角(即調采工作面方位角)。在正常推進時,運輸機每茬向上的位移量與運輸機的下滑量相抵消,因此可以保證工作面實際推進方向與走向始終一致。生產中根據經驗公式計算出工作面機頭比機尾超前距離,再結合作業的實際情況,將仰角控制在7°左右。采煤機防滑方面,應保證對煤機防滑液壓閘進行每日檢修,并定期對其進行更換。根據工作面煤機齒軌尺寸加工制作煤機防滑銷子,在煤機停機時及時把防滑銷子插在齒軌上,防止煤機停機后煤機自身防滑失靈而導致的下滑。此外,在采煤機停機前先把煤機下方支架拉成超前架,也可以達到防滑的效果。

3.2.3 其他問題

生產中還發現了采煤機上行割煤行走困難,上滾筒甩出飛矸等問題。在雙向割煤作業中,相對下行割煤牽引力隨著傾角的增大而增大,導致牽引速度降低,上行割一刀煤比下行割煤多耗時1/3,而上滾筒割頂煤甩出的煤塊也可能造成工作人員受傷等安全事故,因此必須采取相應對策進行處理。

為解決上行割煤耗時過長的問題,采煤機必須采取下行單向割煤,上行空刀返回,上端頭斜切的進刀方式,以克服輸送機的下滑分力,其工序包括:采煤機下行割煤—移架—采煤機空刀上行—自下而上頂前溜。而防止飛矸的措施包括:(1)在機道與行人道之間安設全封閉擋矸簾,上端固定在支架護幫板里側頂梁上,下端放在溜子插幫上。(2)加高轉載機機尾下幫擋板的高度,并正對前溜設置擋煤板,把正沖工作面運輸機機頭的轉載機機尾部位與巷道頂板封嚴。(3)進行正常的生產檢修時,必須在機道內設置兩道防飛矸網,且兩道網間間隔應≥5 m,人員進機道前必須進行敲幫問頂,設備檢修期間必須由專人負責觀察周圍頂板煤壁。

參考文獻

[1]郭長城.大傾角煤層綜采工作面安全回采技術的理論與實踐[J].科技資訊, 2011(31).

[2]張志宏.復合型頂板條件下綜采工作面頂板事故原因分析及對策[J].煤礦現代化,2007(2).

[3]龔宇,閻海琴.大傾角工作面液壓支架的穩定性分析及防倒防滑措施[J].煤礦機械,2006(10).

[4]霍志朝,章之燕.大傾角綜采工作面設備下滑控制技術實踐[J].煤炭科學技術,2004(6).