電液控綜采工作面復(fù)雜條件下開采技術(shù)研究

摘要：電液控自動(dòng)化綜采工作面復(fù)雜條件下創(chuàng)高產(chǎn)高效的研究，是礦井開采的主攻方向。本文通過研究電液控自動(dòng)化在戊10—31100綜采工作面過老巷、斷層、拐點(diǎn)、分合層區(qū)及穿層過程中的可行性和穩(wěn)定性，為電液控技術(shù)的改進(jìn)、提高和推廣提供了可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電液控；自動(dòng)化；地質(zhì)構(gòu)造；高產(chǎn)高效

近年來，隨著電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，高效集約化的自動(dòng)化采煤技術(shù)和設(shè)備日趨成熟，綜采工作面電液控自動(dòng)化技術(shù)在德國、澳大利亞英國等發(fā)達(dá)產(chǎn)煤國家已經(jīng)得到應(yīng)用。國產(chǎn)電液控綜采設(shè)備安全高效技術(shù)是近年來在我國逐漸興起的采煤工藝新技術(shù)，如何結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，充分發(fā)揮其自動(dòng)化、信息化特性為生產(chǎn)服務(wù)，有效改善工人作業(yè)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)礦井安全高效，是該項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用的關(guān)鍵。電液控綜采設(shè)備已經(jīng)在六礦應(yīng)用，但在復(fù)雜頂板條件下國產(chǎn)電液控綜采設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全高效是首次應(yīng)用，因此，電液控綜采設(shè)備在復(fù)雜頂板條件下的研究，對提高綜采設(shè)備自動(dòng)化裝備水平，對減少人工操作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，最大程度的減少工作面人員配備，保障生產(chǎn)過程的安全性具有深遠(yuǎn)意義。

平煤股份一礦隨著礦井開采范圍的不斷擴(kuò)大，礦井生產(chǎn)年限不斷增加、開采深度不斷加深，工作面條件不斷惡化，水、火、瓦斯、煤塵等自然災(zāi)害加劇，地質(zhì)條件變得更為復(fù)雜。這些給管理帶來很大困難，如何采取切實(shí)有效措施在復(fù)雜地質(zhì)下加強(qiáng)頂板管理、瓦斯管理、設(shè)備管理、工藝管理等方面的技術(shù)研究，提高復(fù)雜地質(zhì)條件下電液控自動(dòng)化綜采工作面的單產(chǎn)，對于緩解我礦接替緊張局面，提高煤炭資源回收率達(dá)到精采細(xì)收，有非常重要的意義，為今后電液控自動(dòng)化回采工藝的改進(jìn)墊定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、戊10—31100工作面概況

戊10-31100采面位于三水平戊一采區(qū)西翼中部，地勢東高西低。采面走向長2943 m，傾斜長160/184 m，煤厚平均2.3 m，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，較大斷層有7條，對生產(chǎn)有較大影響。地面標(biāo)高為+150～+320m，工作面標(biāo)高為-457～-525m，采面走向長2943 m，傾斜長160/184 m，煤厚平均2.6m，可采儲量119.6萬噸。該采面地層為一向北傾斜的單斜構(gòu)造，傾角6～9°，平均7°，東部受竹園逆斷層影響，西部受龍池正斷層影響，局部地層起伏較大。根據(jù)上分層及相鄰巷道揭露地質(zhì)資料分析，采面內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為正斷層，走向以北東及偏北向?yàn)橹?，落差最?.0m。戊10煤層厚1.5～3.1m厚西薄，斷層附近頂板破碎，煤層有變厚或變薄現(xiàn)象。

二、主要研究、試驗(yàn)內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵

（一）主要研究、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過調(diào)查研究，結(jié)合戊10—31100工作面實(shí)際回采條件，在煤柱中過斷層，對電液控自動(dòng)化下分層綜采工作面的回采工藝以及過斷層時(shí)斷層的發(fā)育情況、開采的頂板、采高、設(shè)備的管理及回采工藝進(jìn)行研究，真正實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行、安全上可靠，在下分層電液控自動(dòng)化綜采工作面過大落差斷層月產(chǎn)創(chuàng)10萬噸，達(dá)到安全生產(chǎn)、創(chuàng)水平的目的。

通過調(diào)查研究，結(jié)合戊10—31100工作面實(shí)際回采條件，探索研究電液控支架應(yīng)用：（1）電液控自動(dòng)化綜采工作面過5#、6#、7#、15#斷層；（2）電液控自動(dòng)化工作面過拐點(diǎn)。

（二）技術(shù)關(guān)鍵

工作面臨近斷層層位的確定：對于綜采工作面過斷層時(shí)，開采層位的確定不可輕視。采取的方法是根據(jù)斷層落差，正斷層與工作面斜交、落差大、走向影響范圍廣，斷層周圍裂隙較發(fā)育，圍巖的完整性受到破壞，嚴(yán)重影響工作面的正?；夭?，對工作面的瓦斯、頂板、安全生產(chǎn)管理十分不利，給安全生產(chǎn)管理造成很大困難。首先工作面推進(jìn)方向距斷層l0m開始逐漸起底200-300mm，破頂200-300mm，使工作面平緩進(jìn)人斷層。工作面推進(jìn)到斷層的上、下盤后，每個(gè)生產(chǎn)作業(yè)班必須班班采取：上、下盤破頂300-400mm、留底300-400mm的方法，使工作面盡快地恢復(fù)正常的開采層位，破頂、留底的程度以保持工作面溜子平滑過渡為宜。保證煤機(jī)通過為準(zhǔn)，保證支架有足夠的初撐力支撐頂板，斷層處提前上金屬網(wǎng)護(hù)頂，斷層有托頂煤段上雙網(wǎng)維護(hù)頂板。

（三）方案制訂及采取的主要措施

電液控自動(dòng)化綜采工作面過5#、6#、7#、15#斷層，根據(jù)實(shí)際情況，初步制定過斷層措施如下：

其中8#、15#、16#斷層影響范圍如圖1—6（平面、剖面圖及地質(zhì)預(yù)想剖面圖）

該斷層根據(jù)圖紙顯示為：風(fēng)巷8#斷層落差H=8m，走向346°，傾向256°，傾角為45°的正斷層；對回采有嚴(yán)重影響；預(yù)計(jì)風(fēng)巷8#斷層在機(jī)頭20架左右暴露，隨著采面的推進(jìn)斷層逐漸向機(jī)尾延伸，待采面機(jī)尾距59#點(diǎn)20米即將暴露斷層時(shí)，開始降低采高適當(dāng)破頂回采（視頂板情況）頂板破碎時(shí)壓網(wǎng)，使采面沿巷道底板回采，隨著采面推進(jìn)斷層向機(jī)尾的延伸，采面出現(xiàn)全巖，待采面推出斷層面時(shí)，開始適當(dāng)漂溜子減少托頂煤厚度，過斷層期間斷層段嚴(yán)格控制采高，保證煤機(jī)通過為準(zhǔn)，保證支架有足夠的初撐力支撐頂板，斷層處視頂板情況需要上雙網(wǎng)時(shí)提前上金屬網(wǎng)護(hù)頂，斷層有托頂煤段上雙網(wǎng)維護(hù)頂板。

15#斷層根據(jù)圖紙顯示為，機(jī)巷15#斷層落差H=4.5m，走向160°，傾向250°，傾角為35°的正斷層；該斷層對回采有一定影響，預(yù)計(jì)機(jī)巷15#斷層在采面70架左右暴露，隨著采面的推進(jìn)斷層逐漸向機(jī)頭延伸，待采面推過58#點(diǎn)時(shí)，為減少托頂煤厚度開始漂溜子回采（視頂板情況）頂板破碎時(shí)壓網(wǎng)，加強(qiáng)托頂煤段的頂板管理，待采面推出斷層面時(shí)，采面出現(xiàn)全巖，過斷層期間斷層段嚴(yán)格控制采高，保證煤機(jī)通過為準(zhǔn)，保證支架有足夠的初撐力支撐頂板，斷層處視頂板情況需要上雙網(wǎng)時(shí)提前上金屬網(wǎng)護(hù)頂，斷層有托頂煤段上雙網(wǎng)維護(hù)頂板。

16#斷層根據(jù)圖紙顯示為，機(jī)巷16#斷層落差H=7.5m，風(fēng)巷16#斷層落差H=4.5m，走向184°，傾向94°，傾角為45—50°的正斷層；該斷層對回采有嚴(yán)重影響，待采面機(jī)頭推進(jìn)距48#點(diǎn)13m左右時(shí)，自機(jī)頭為減少托頂煤厚度開始適當(dāng)掃頂煤漂溜子回采，隨著采面的推進(jìn)斷層逐漸向機(jī)尾延伸，預(yù)計(jì)通采面暴露斷層，基本出現(xiàn)全巖，待采面機(jī)尾推到31#點(diǎn)時(shí)，自機(jī)尾為減少托頂煤厚度也開始適當(dāng)掃頂煤漂溜子回采，隨著采面的推進(jìn)漂溜幅度逐漸加大，采面漂溜子期間，支架工排排抬架，必要時(shí)并在支架底座墊短圓木，隨著采面的推進(jìn)，托頂煤厚度逐漸變大，漂溜子期間嚴(yán)格控制采高，待采面機(jī)頭（機(jī)尾）推進(jìn)距斷層面15m左右時(shí)，采面開始加大托頂煤厚度下扎溜子，出斷層面后，適當(dāng)破頂，使溜子、支架平緩進(jìn)入正常層位回采，斷層段托頂煤處必須提前上雙網(wǎng)護(hù)頂，必要時(shí)上聯(lián)鎖大板、圓木或工字鋼維護(hù)頂板，過斷層期間保證支架有足夠的初撐力支撐頂板。

（四）電液控自動(dòng)化工作面過拐點(diǎn)

技術(shù)措施：

1.根據(jù)圖紙分析拐彎有以下特點(diǎn)

（1）機(jī)巷拐點(diǎn)在補(bǔ)切眼以里，風(fēng)巷拐點(diǎn)在補(bǔ)切眼以外。

（2）從風(fēng)巷拐點(diǎn)向機(jī)巷做兩條垂線，兩垂線離機(jī)巷拐彎點(diǎn)分別為0米和13米。

（3）采面拐點(diǎn)為2度。

（4）機(jī)頭推至拐點(diǎn)時(shí)，采面逐漸變長，機(jī)頭推過拐點(diǎn)采面又變短，直到恢復(fù)正常。

2.根據(jù)以上資料，需采取以下措施

（1）由于風(fēng)巷拐點(diǎn)在補(bǔ)切眼以外，按正常偽斜8米推進(jìn)，機(jī)尾推過補(bǔ)切眼外幫3m時(shí)，機(jī)頭距補(bǔ)切眼外幫15m，這時(shí)機(jī)頭落后機(jī)尾4 m，采面機(jī)頭需要甩19m斜子，這時(shí)的偽傾斜按外段巷道計(jì)算為12m，機(jī)頭伸長1.5m左右，甩斜子時(shí)按機(jī)尾：機(jī)頭=1：9進(jìn)行，每割1個(gè)機(jī)尾過9個(gè)機(jī)頭，當(dāng)在甩斜子期間如果機(jī)頭下竄可將甩斜子調(diào)整比例。當(dāng)機(jī)尾進(jìn)2.4m時(shí)，機(jī)頭進(jìn)21.6m后，由技術(shù)員確定甩斜子是否結(jié)束，甩斜子結(jié)束后兩巷平行推進(jìn)。

（2）機(jī)頭在拐點(diǎn)以里向外推，為防止機(jī)頭逐漸變長，提前將機(jī)頭甩凸（不影響出煤的情況下），有變化時(shí)及時(shí)撥轉(zhuǎn)載機(jī)；使機(jī)頭與順槽搭節(jié)合適。在機(jī)尾支架完全推出切眼后，開始調(diào)整偽傾斜，至到偽傾斜合適，然后正常推進(jìn)。

（3）由于在機(jī)頭會(huì)出現(xiàn)大面積空頂，為了加強(qiáng)機(jī)頭處頂板管理，機(jī)頭處3架需要提前上網(wǎng)，采面網(wǎng)要與機(jī)巷網(wǎng)搭接，為防止支架蹬空，提前進(jìn)行剎頂維護(hù)頂板。機(jī)頭花邊工字鋼正確使用邁步前移，一梁三柱。當(dāng)巷道下幫端面較大時(shí)，要加打一個(gè)木垛進(jìn)行支護(hù)頂板。

三、小結(jié)

通過對戊10—31100工作面在過大落差斷層的條件下電液控自動(dòng)化綜采試驗(yàn)，取得了月產(chǎn)原煤100366噸的好成績。在試驗(yàn)過程中，通過加強(qiáng)組織管理，完善回采工藝，改善支護(hù)方式，加強(qiáng)頂板監(jiān)測和“一通三防”管理，過大落差斷層，補(bǔ)切眼及拐點(diǎn)，取得了豐富的現(xiàn)場管理經(jīng)驗(yàn)。針對不同的煤層地質(zhì)條件，可以采用全自動(dòng)化或者有選擇的采用部分自動(dòng)化功能，比如自動(dòng)推溜、打護(hù)幫板、收護(hù)幫板以及架間噴霧功能，這樣電液控自動(dòng)化綜采設(shè)備就具有了更大的推廣價(jià)值和應(yīng)用空間。

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作者簡介：劉科佳，1983年3月出生，男，漢族，籍貫：河南平頂山人，本科學(xué)歷，畢業(yè)于河南理工大學(xué)。