近距离极薄煤层超长复采工作面液压支架快速回撤技术.pdf

第2 0卷 第 1期 总第1 2 2期 2 0 1 5年 2月 煤矿 开 采 C0AL MI NI NG TECHNOLOGY V o 1 ． 2 0 N o ． 1 S e r i e s N o ． 1 2 2 F e b r u a r y 2 0 1 5 近距离极 薄煤层超 长复采工作面液压支架快速回撤技术 任刚 ，张浩 乙 四川省华蓥 山煤业股份有限公 司 李子垭煤矿 ，四川 广安 6 3 8 6 1 3 [ 摘要] 以李子垭煤矿 1 1 0 4 2采面为例，介绍了近距离极薄煤层超长复采工作面液压支架快 速回撤的成功经验，不仅为李子垭煤矿上下分层综采设备回撤提供了宝贵的经验，而且还为类似极薄 煤层工作面综采设备回撤提供了参考与借鉴。 [ 关键词] 近距离；极薄；超长；快速；回撤 [ 中图分类号]T D 8 2 2 [ 文献标识码]B [ 文章编号]1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 1 5 0 1 - 0 0 3 0 - 0 3 Fa s t Di s ma nt l e me n t Te c h no l o g y o f Po we r e d S up po r t s i n Re pe a t e d l y mi n i ng Fa c e i n Cl o s e ． di s t a n c e Ex t r e me l y - t h i n Co a 1 ． s e a m 李子垭煤矿核定生产能力达 1 ． 2 M t ／ a 。井 田内 含煤地层为上二叠纪龙潭组，可采 K 和 两层 煤，下分层 K 煤层煤厚 0 ． 5 9～ 1 ． 1 0 m，平均煤厚 0 ． 8 m，上 分层 煤 层 煤厚 0 ． 9 4～1 ． 5 0 m，平 均 1 ． 2 7 m，上下分层间夹矸主要为砂质泥岩和炭质泥 岩 ，厚度在 0 ． 7～3 ． 2 0 m之间 ，平均 1 ． 5 0 m，均为 薄煤层且煤层稳定可采。近年来随着矿井采掘机械 化水平逐步提高，开采规模和强度逐渐加大 ，矿井 资源已经严重枯竭 ，现已主采 K 煤层 。 现代化矿井主要靠综合机械化采煤工作面的高 产高效来获得较好的经济效益 ，而综采工作面的快 速 回撤 ，是减少搬家回撤时间、提高采煤工作面接 替率与设 备利用率、实现矿井 高产高效 的重要保 证 ，成为现代化矿井亟待解决 的问题之一。 1 工作面慨况 1 1 0 4 2工作面是李子垭煤矿首个下分层极薄煤 层复采超长综采工作 面，工作 面斜长 1 6 1 m，共有 液压支架 9 2架 ，支架 型号 Z Y 3 4 0 0 ／ 6 ． 5 ／ 1 4 ，端 头 支架 2架 ，支架型号 Z Y 3 6 0 0 ／ 1 4 ／ 2 8 ，支架 中心距 1 ． 7 5 m。该工作 面煤 层基 本 稳定 ，煤层 倾 角 0 1 O 。 ，平均 厚 度 0 ． 7 7 m。工 作 面 上 方 为 2 3 0 3 1和 2 1 0 4 2工 作面 采空 区，上 、下分 层 间距 约 2 ． 0 m， 伪顶为泥岩， 厚度0 ． 1 0 ． 3 m，随采随落；直接顶 为泥岩、泥质砂岩、砂岩组组成 ，上分层 回采垮落 后形成再 生顶板 ，厚度 1 0 ． 8 4 m，极不稳定 ；直接 底 由泥岩 、泥质砂岩组成 ，厚度 1 ． 0 3 ． 6 m。工作 面顶板有淋水 ，采空涌水量约 3 0 m ／ h 。 2回撤前准备工作 2 ． 1 施工回撤通道 1 通道 施工 由于工 作 面为复 采工 作面 ， 上下分层间距较薄，施工回撤通道时 ，采取采煤机 截割结合人工扩刷施工。先扩煤层保证通道宽度 ， 待扩通完后再进行挖底 。挖底可采用放松动炮作 业 ，风镐辅助。通道规格 为高 2 ． 0 m 净高不低于 1 ． 8 m ，宽 2 ． 0 m 支架前梁至煤壁 。 2 通 道支 护根据 工作 面顶 板实 际情况 ， 回撤通道采用单体 液压支柱配合 2 ． 2 m长 1 1号矿 用工字钢及芭片、排柴、金属网进行支护。钢梁一 端抵拢 煤壁 ，另 一 端搭 接 在支 架 前 梁上 搭 接 0 ． 2 m ，单体液压支柱紧贴煤壁施工支设在矿用工 字钢上，每根钢梁 2根单体液压 支柱 ，即 “ 一梁 两柱” 。钢梁支 护排距 0 ． 6 m，同时采用芭 片、排 柴 、金属 网将顶帮背实。如图 1 所示 。 2 ． 2 两巷改造 提前对工作面回撤设备运输需经过的巷道进行 改造 ，主要是受工作面 回采压力影响顶板下沉量大 的 1 1 0 4 2风巷进行挖底 。同时对机、风两巷顶梁弯 曲的架料采取 “ 一梁 三柱” 的方式 加 固，对顶板 破碎、漏矸严重段补掺架料补强支护 ，保证巷道巷 高 自轨面不低于 2 m，宽度不低于 1 ． 8 m。 2 ． 3 扩刷扇形段 为保证支架在工作面与 1 1 0 4 2风巷岔 口顺利转 向，需对该处进行扩刷 ，圆弧半径为 1 0 m。扇形段 采用单体液压支柱配合 2 ． 2～ 5 ． 3 m 的长钢梁支护 ， 钢梁间距 6 0 0 m m。扩刷后还需及时在原 风巷架料 [ 收稿日期]2 0 1 4 0 4 2 4 [ D O I ]1 0 ． 1 3 5 3 2 ／ j ． c n k i ． e n l l 一 3 6 7 7 ／ t d ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 0 9 [ 作者简介]任刚 1 9 8 5 - ， 男，四川仪陇人 ，助理工程师，主要从事煤矿生产技术管理工作。 [ 引用格式] 任刚，张浩 乙．近距离极 薄煤层超长复采工作面液压支架快速 回撤技术 [ J ]．煤矿开采 ，2 0 1 5 ，2 0 1 3 0 3 2 ． 3 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 任 刚等近距离极薄煤层超长复采工作面液压支架快速回撤技术 2 0 1 5年第 1 期 图 1 通道支 护 下方架设 2组抬棚。如图 2所示。 图2扇形段支护 2 ． 4 施工装车站 支架装车站设 置在风巷超 前 内，距 离工作 面 1 2 m处 。该处顶帮压力较小 、架料变形的少、位置 宽敞。装车站巷道净高不低 于 2 m，宽度 不得小于 2 m，长度不低于 8 m，厚度不得低于 5 0 0 mm，采用 混凝土浇筑装车平 台。如图 3所示。 图3 装车平 台剖面 2 ． 5 绞车房及绞车安装 1 施 工 绞 车 房 抬 高 1 1 0 4 2 风 巷 底 板 5 0 0 m m， 在风巷南帮正对工作面支架回撤通道处施 工一个 绞 车 房 ，绞 车 房 高 2 0 0 0 m m，宽 3 5 0 0 ra m， 深 4 0 0 0 m m，用于工作面设备 回撤及牵引运输绞车 安装使用。 2 绞车安装 1号 J S D B 一 1 3型双速绞车 绞车安装在工作面液压 支架底 座前方 的 回撤通道 内，用于支架回撤 、转 向使用 ，随支架回撤逐渐向 后移动 ；2号 J S D B 一 1 3型双速绞车绞车安装在 1 1 0 4 2风巷与工作面交岔 口处 ，用于液压支架下方 运输使用 ；3号 J S D B - 1 3型双速绞车绞车安装 在正对工作面回撤通道的绞车房 内，用于前移支架 牵引运输及后期支架回撤 、转向使用 ；4号 J S D B 一 1 3型双速绞车 绞车安装 在 1 1 0 4 2放水巷 上车 场 ，用于支 架下放使 用 ；5号 J H一 1 4型 回柱 绞 车绞车安装在 1 1 0 4 2放水巷上车场与 2 7 0 1 1 煤层 探巷交叉处 ，用于支架装车使用。绞车布置如图 4 所示 。 图4 绞车布置 3支架的正式回撤 3 ． 1 撤架 用单体 液压支柱斜撑在支架顶梁侧方或下方 单体液压支柱底座抵在邻架支架底座上或通道底 板上 ，远距离操作 注液枪 先将支架供 液断开 ， 注液枪供液管路连接在前段 1 0 m处支架操作 阀片 上 ，采用铁丝捆绑好注液枪手把 ，所有准备工作完 成后再打开支架供液 ，先降下支架立柱 不大于 2 0 0 ram ，斜撑单体液压支柱的同时点动绞车 ，使 其支架前移 ，当支架尾座前移至前方支架底座前端 位置时 ，撤架工作完成。 3 ． 2 转 向 撤架工作完成后 ，卸掉斜撑支柱及导滑轮 ，将 导滑轮挂在邻近完好支架下方，1 号绞车钢丝绳穿 过导滑轮 ，连接在待转 向支架顶梁上 。点动绞车拉 动支架，使支架转向9 0 。 并向前移至支护完好空间 段内，然后将支架立柱降至最低支撑高度 ，完成转 向工作。 3 ． 3 运输与装车 3】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 1 2 2期 煤矿开采 2 0 1 5年第 1期 将绞车钢丝绳用绳扣、卸扣连接固定在 回撤通 道内的支架底座上 。启动 1 号绞车将其拉至工作面 中间，接着换绳 由3号绞车将支架拉至机尾处。再 由2 号绞车与5 号绞车对拉将其拉至装车点进行装 车。 4 创新点与效果分析 4 ． 1 通道施工工艺 该工作面超长，人工挖通道工作量大，支护材 料也较多 ，都将增加职工劳动强度。矿前几个下分 层刷 回撤通道时，全采用的人工风镐作业。该工作 面回撤通道 ，先采 用割煤机割一刀煤 ，边 割边支 护 ，然后再采用人工风镐作业 ，减少 了四分之一的 挖底 量 。 4 ． 2 作业环境 1 1 0 4 2工作面 回撤通道高 2 ． 0 m、宽 2 ． 0 m。本 矿同等 条件 的 已回采下 分 层工 作 面 回撤通 道 高 1 ． 8 m、宽 1 ． 6 m 。回撤通道高度与宽度均比之前工 作面回撤通道大，增大了设备 回撤空间与人员的操 作空间，人员行走 、操作均非常方便 ，改善了职工 的劳动作业环境。 4 ． 3回撤 工 艺 本矿之前上下分层工作面回撤期 间，均一直沿 用传统而成熟的回撤工艺，即在回撤通道靠工作面 侧施工了一绞车硐室 ，该硐室绞车用于工作支架的 撤架 、转向以及转运。本次回撤期问，经过反复论 证与研究 ，改变了回撤工艺。1 1 0 4 2工作面 回撤通 ＼ ； 道靠工作面侧少施工了绞车硐室，减少了工程量与 支护材料的损失 ，同时绞车随回随撤与支架回撤平 行移动，方便快捷，也避免了刷绞车硐室后通道跨 度大带来的安全威胁。 5结论 优化和创新 的回撤技 术使 1 1 0 4 2工作面支架 9 2架 全部安全 回撤仅耗时 1 9 d 。而邻 近 1 1 0 4 1 工作 面长 7 6 m，支架 4 1架，回撤 支架 耗 时 1 8 d 。 极薄煤层超长复采工作面液压支架快速 回撤技术的 成功实施，突破了极薄煤层超长复采工作面综采设 备回撤、工作面回撤期间顶板控制等一系列技术及 安全管理难题 ，提高了回撤速度 ，缩短了采煤的接 替时间，保障了矿井的连续生产等 。该项 目的实施 成功不仅为李子垭煤矿上下分层综采设备回撤提供 了宝贵的经验 ，而且还为类似条件 的极薄煤层工作 面综采设备 回撤提供了参考与借鉴 。 [ 参考文献] [ 1 ]马中良． 综采工作面设备快速搬家技术的研究与应用 [ J ]． 山西焦煤科技 ，2 0 1 2 2 3 3 - 3 5 ． [ 2 ]刘成武． 综采工作面安全快速回撤技术研究 [ J ]． 煤矿现代 化 ，2 0 1 3 1 1 7 - 1 9 ． [ 3 ]范 凯 ．薄煤层软底综 采大功 率设备快 速 回撤技 术研 究 [ J ]． 煤炭技术 ， 2 0 0 8 5 5 8 6 0 ． [ 4 ]唐小云． 综采工作面快速回撤技术研究 [ J ]．中国煤炭工业， 2 0 1 3 3 5 4 5 5 ． [ 5 ]王俊 ．极薄煤层近距离复采 液压 支架 回撤技 术 [ J ]．煤矿 开采 ，2 0 1 2 ，1 7 5 3 4 3 5 ． [ 责任编辑 邹正立] 上接4 0页 立井辅助运输创建了新的模式，可以为类似的矿井 量大 、掘进面集 中的采 区，换 装车场配置 防爆叉 提供借鉴 。 车。 人员躲 避 硐 室 、调 向硐 室 、会 车 硐 室 按 照 采矿工程设计手册 、 煤矿用防爆柴油机无轨胶 轮车安全使用规范 、 煤矿井下辅助运输设计规 范等相关要求进行科学合理布设，尽可能利用 已有硐室 ，避免重复建设。 4 结束语 无轨胶轮车运输是条件适合的煤矿辅助运输发 展的一大趋势，是矿井高产高效的有利保障。在本 矿井初步设计以及建造过程 中，充分考虑了采用无 轨胶轮车运输的可能 ，这为矿井实现全无轨辅助运 输打下了基础 ，加上在单轨 吊运输网络化以及人员 运输全无轨化的成功应用 ，都为矿井实现 “ 无轨胶 轮车 单轨 吊”辅助运输提供 了条件。这也为千米 3 2 [ 参考文献] [ 1 ]金向阳 ． 王坡矿井辅助运输系统改造设计 [ J ]． 煤炭工程 ， 2 0 0 8 3 7 9 ． [ 2]李 瑞 锋 ，侯 世 占 ．象 山 矿 井 辅 助 运 输 系 统 改 造 方 案 设 计 [ J ]．煤炭工程 ，2 0 1 3 7 7 - 8 ，1 1 ． [ 3 ]张 荣 立，何 国纬，李 铎 ．采 矿 工 程 设 计 手册 下 册 [ M]．北京 煤炭工业出版社 ，2 0 0 3 ． [ 4 ]住房和城乡建设部 、国家质 量监督检 验检疫 总局 ．煤矿井 下 辅助运输设计 规范 G B 5 5 0 5 3 3 2 0 0 9 [ s ]． 2 0 0 9 - 0 9 0 3 ． [ 5 ]国家安全生产监督管理总局 ．煤矿用防爆柴油机无轨胶轮车 安全使用规范 AQ 1 0 6 4 2 0 0 8 [ S ]． 2 0 0 8 1 1 1 9 ． [ 6 ] 中华人 民共和 国建设部 ．煤炭工业矿井设 计规范 G B 5 0 2 1 5 2 0 0 5 [ S ]． 2 0 0 5 0 9 1 4 ． [ 7 ]李云 志，宋 如 谦 ．创 建煤 矿单 轨 吊辅 助运 输 网络 化 的探 析 [ J ]．山东煤炭科技 ，2 0 1 3 6 ． [ 责任编辑 周景林 ] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m