大倾角大采高俯采工作面开采技术研究.pdf

1工作面概况 151301 工作面为刘庄煤矿西一采区第一个回 采工作面， 煤层最大倾角 28， 平均煤厚 5. 61 m， 切 眼长度为 350 m。老顶为细砂岩， 平均厚度 6. 37 m， 较稳定。直接顶为泥岩， 平均厚度 1. 92 m， 不稳定。 直接底为泥岩， 平均厚度 4. 99 m。 该面选用后退式单一倾斜长壁综采工艺，一次 采全高， 全部垮落法管理顶板。 工作面主要设备配置 选用 ZZ13000-27/60 液压支架， ZT13800/29/55 端 头支架， SL500 采煤机， SGZ1000/31000 刮板输送 机， SZZ-1200/700 转载机。 2大倾角大采高俯采工作面矿压显现规律 俯斜开采初次来压前，基本顶可视为四边固支 的矩形倾斜薄板；周期来压时可视为三边简支一边 自由的矩形倾斜薄板。 在研究老顶岩层破断规律时， 用沿短跨方向上截取的岩梁来代替倾斜矩形薄板， 可得基本顶的来压步距 L0 hq2sin2α 8σqcosα姨-qsinα 2qcosα （1 ） LZ 1 6 h 12σ qcosα tan2α 姨 tan姨姨α（2 ） 式中q作用于岩梁上的集度荷载， kN/m； h老顶岩梁的厚度， m； σ老顶岩层的极限抗拉强度， kPa； α煤层倾角，（ ） ； L0基本顶初次来压步距,m； LZ基本顶周期来压步距,m。 由冒落岩层范围确定直接顶的高度为 13. 75 m， 工作面直接顶实际厚度 1. 92 m 13. 75 m。故位 于直接顶上的基本顶岩层也将在一定范围内冒落。 根据基本顶上覆岩层对基本顶的荷载作用公式判 断，作用于基本顶的荷载为厚度 6. 37 m 的细砂岩， 将其值以及σ＝ 4. 12 MPa，h 6. 37 m， α ＝ 28分别 代入式 （1 ） 和 （2 ） ， 得L0＝ 34. 4 m，LZ＝ 13. 6 m。 通过对液压支架阻力进行测试，根据支架阻力 的变化可知工作面基本顶初次来压步距为 35 m， 与 理论计算值基本吻合。 工作面来压步距随煤层倾角的增大而增加， 倾 角大于 15时， 来压步距增大的幅度较大。 由图 1 可见，在距煤壁 3 m 范围之内为应力降 低区， 煤壁前方 3 9 m 范围内支承压力急速上升， 9 ～ 20 m 范围内支承压力缓慢下降， 在距煤壁 50 m 以 外基本上处于原应力状态。 图 1大倾角大采高俯采工作面巷道移近速度曲线 3大倾角大采高俯采工作面回采技术研究 3. 1支架稳定性分析 支架在顶板压力R 和自身重力 G作用下的受 文章编号 1008-3731 （2012） 02-0010-03 大倾角大采高俯采工作面开采技术研究 岳喜占， 黄仁屏 （国投新集能源股份有限公司 口孜东矿， 安徽 阜阳2 3 6 1 5 3 ） 摘 要在大倾角大采高俯采条件下，以刘庄煤矿151301工作面为例，对回采过程中出现的 关键技术问题进行了分析研究，探讨了该条件下综采工艺技术措施，并取得了显著的效果， 可为类似条件下工作面的开采提供技术参考。 关键词 大倾角； 大采高； 矿压显现； 回采技术 中图分类号 TD823. 89文献标志码 B 移近速度 /（m m d - 1 ） 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 51 02 03 04 05 06 07 08 0 距煤壁距离 / m 顶底板移近速度 两帮移近速度 煤炭科技 COAL SCIENCE ＆ TECHNOLOGY MAGAZINE 2012 年第 2 期 No. 2201210 力情况， 如图 2 所示。 图 2大倾角大采高支架受力分析 在R与支架自重G的共同作用下， 支架的稳定 条件为 R（h2sinθ-l1cosθ）≤G（l2cosα-h1sinα ） 式中θarctan （F/W）R（F2W2） 1/2 由于F增大引起θ 和 R增大，从而使R （h2sinθ-l1cosθ） 也增大。 即F越大， 上述关系式越难 于成立。因此煤层倾角越大， 顶板来压时， 在合力 R与重力G的共同作用下， 支架的稳定性就越差， 有可能绕底座前端转动，使整个支架有向煤壁倾 倒的危险， 受倾斜分力的影响， 必然造成支架前梁 容易栽头。挪移不同步， 造成支架不能始终保持垂 直工作面煤壁。为防止支架咬架、 歪斜， 在拉移支 架时所采取的措施有 （1 ）在推移过程中， 及时调整支架， 使支架尽量 垂直于煤壁， 避免因倾斜而造成线形支护顶板。 移架 前，应检查推移千斤顶与底座，推移千斤顶与推拉 头， 推拉头与输送机的连接装置是否可靠， 确认可靠 后， 方可移架。 （2 ）移架要坚持 “小降快拉， 立即支护” 的原则， 做到 “快、 够、 正、 平、 净、 严、 紧” ， 液压支架立柱活柱 行程不得低于 200 mm， 也不能超高使用 （不得大于 5. 8 m ） 。严格控制降架高度， 每次操作时， 要少降立 柱， 擦顶带压移架。 移架到位后， 供液升立柱， 使支架 正规支护顶板。同时， 前梁必须支护到位， 护帮板及 时打开。 （3 ）移架过程中， 支架有咬架、 挤架现象时， 必 须及时用单体支柱扶正。 3. 2封闭墙支护技术 巷道坡度大给工作面封闭墙支护带来困难， 在 支设封闭墙时不仅要考虑自身防倒，还要防止采空 区处滑落矸石冲击封闭墙。 封闭墙采用木垛打设， 木 垛下做平台， 保证木垛向采空区方向有 3 ～ 5倾角。 木垛打设好后用耙钉加固，并使用钢丝绳将木垛固 定在帮部锚杆上， 木垛之间的空隙必须封严， 防止因 采空区窜风而发生瓦斯超限事故。 3. 3防窜矸技术 倾角增大， 加大了采空区处、 输送机机尾、 胶带 上的煤与矸石的飞窜趋势，现场作业时采取以下措 施防止煤、 矸飞窜。 在工作面上、 下端头处， 用准200 mm 200 mm 的半圆木每隔 3 m 打一木垛，木垛的间隙用编织袋 塞实， 此法既能有效地防止上下隅角窜矸， 又能起到 封闭墙的作用。 在离输送机机尾 2 3 m 处设置挡矸 网，使用铁丝将锚网固定在轨道巷超前支护的单体 支柱上， 两支柱之间用半圆木或钢管做撑子， 挂好网 后， 将输送机机尾和轨道顺槽隔开， 防止窜矸伤人。 带式输送机运行时速度较快。为了防止输送机突然 停机时大块矸石在惯性力作用下窜出伤人，机架行 人侧采取绑扎锚网的防护方法，锚网用铁丝固定在 纵梁上， 锚网接头处用铁丝绑扎好。 3. 4推移中部槽技术 由于俯采角度较大， 为了避免推翻输送机， 采取 以下技术措施一是在支架推拉头和输送机连接处 加一个限位块， 改变输送机的受力方向， 使其受力点 下移 ； 二是先清理净支架底座前、 推移板下方及输 送机采空区侧中部槽下的浮煤，在中部槽下垫半圆 木或钢管， 推移板、 中部槽自行落下， 后配合抬底油 缸压住推拉杆后抵车； 三是人工落输送机。 为防止输 送机推不动或推翻，需人工卧推移板下方及输送机 采空区侧中部槽下的浮煤， 使中部槽自行落下， 每次 卧底量由如下公式决定。 由图 2 可推导出 h L sinα- sinθ） 式中h每次卧底量 m； L输送机宽度， 取 1 m； α输送机实际的俯角，（ ） ； θ输送机适合的俯采角度， 取 18 ～ 20。 在推移输送机时， 时刻测量输送机的俯角α， 以 确定每次卧底量。根据现场测量结果输送机实际的 角度α一般为 23 ～ 39，由此可得出每次卧底量h 为 50 ～ 300 mm。 除采取措施， 尽量减少输送机的俯采角度外， 还 采用了多次抵车、 采煤机返刀清理煤壁侧浮煤、 人工 在煤壁清理浮煤减少阻力，在中部槽下面洒水减小 R W F θ G1 G2 G h2 h1 l2 l1 α 2012 年第 2 期岳喜占等 大倾角大采高俯采工作面开采技术研究11 111111111111111111111111111111111111111111111 中部槽与底板的摩擦阻力等方法，取得了较好的效 果。 3. 5装煤效果差的对策 通过清理采空区侧输送机槽下的浮煤， 人为减 小输送机的俯采角度，使输送机俯采角度不大于 20， 同时在进刀方式上由以往往返一次进两刀改为 进一刀， 使煤机装煤效果大为改善。 另外， 对采煤机平滑靴进行了改造， 在原有基础 上加高 10 mm， 改变了采煤机重心， 可以有效防止采 煤机倾倒， 减少采煤机行走齿和滑靴的磨损， 保证了 正常生产， 节约了材料费。 4结论 刘庄煤矿 151301 工作面在俯采角度 28、 采高 5. 61 m 的条件下进行综合机械化开采， 通过有效解 决支架稳定、 封闭墙支护、 防窜矸、 推移中部槽等技 术难题， 确保了工作面安全、 高效生产。 作者简介岳喜占（1980），男，江苏丰县人，2003年毕 业于安徽理工大学采矿工程专业，山东科技大学矿业工程专 业工程硕士，国投新集能源股份有限公司口孜东矿工程师。 （收稿日期 2012-03-02 ） 煤炭开采过程中，采面刮板输送机因受到拉力 与摩擦力的合力和重力沿工作面倾斜方向向下的分 力不平衡而向工作面两个端头方向移动 “上窜下 滑” ， 导致装载机堵塞采面的安全出口， 使得采煤机 割不透工作面， 从而构成煤矿安全隐患， 对煤矿安全 生产极为不利。 由于各工作面地质条件分布不同，两巷高差经 常变化， 在实际的综采面生产中， 难免会遇到刮板输 送机 “上窜下滑” 的问题。 同一个工作面， 在工作面长 度一定的前提下，根据两巷高度差的变化控制解决 好刮板输送机 “上窜下滑” 的问题， 是确保生产安全 高效的关键。 1问题的提出 内蒙古酸刺沟煤矿位于鄂尔多斯市准格尔旗薛 家湾镇南 16 km 处。 开采的石炭系上统太原组 6上 煤， 属单一稳定可采煤层， 煤种为长焰煤， 平均厚7.135 m， 煤层结构较复杂， 煤层倾角 05， 含 012 层夹矸， 一般 5 层。6上煤 105-2 综采面走向长 1985.25m， 倾 斜长 300m， 面积 595574m2。因受老顶来压影响极易 破碎， 且往往被冲刷带冲刷掉。煤壁松软， 节理裂隙发 育， 受采动压力的影响呈粉煤状。 酸刺沟煤矿开采遇到的问题如下 ① 6上105-2 综采面运输巷和风巷间波浪起伏， 高差变化大， 在 9 文章编号 1008－3731 （2012） 02－0012－03 综采面输送机 “上窜下滑” 机理与对策研究 朱志敏 （伊泰股份集团 伊泰京粤酸刺沟矿业公司， 内蒙古 鄂尔多斯0 1 7 0 0 0 ） 摘 要综采面回采过程中，由于运输巷和风巷存在高差，刮板输送机经常发生 “ 上窜下滑” 现象，造成支架挤架、歪架，损坏侧护板、推溜千斤顶和推移框架，增加了设备的运行阻力， 工作面调面时还常引起片帮冒顶等事故，严重的甚至导致工作面停产。 根据实际情况，通过 对酸刺沟煤矿6上煤105-2综采面刮板输送机 “ 上窜下滑”现象的观察，分析其主要原因及 主要影响因素,并据此制定了相应的预防措施与实施方案，实现了工作面的安全稳定高产。 关键词 综采面; 刮板输送机； 上窜下滑; 机理 中图分类号 TD528. 3文献标志码 B 煤炭科技 COAL SCIENCE ＆ TECHNOLOGY MAGAZINE 2012 年第 2 期 No. 2201212