大采高整层综采面开采技术研究.pdf

2 0 1 0 年第1 期 N o ．1 2 0 1 0 煤 炭 科 技 C O A LS C I E N C E T E C H N O L O G YM A G A Z I N E5 文章编号1 0 0 8 - 3 7 3 i 2 0 1 0 } 0 1 - 0 0 0 5 - 0 3 大采高整层综采面开采技术研究 李根威，万志军，张源，王 冲 中国矿业大学矿业工程学院．江苏徐州2 2 1 1 1 6 摘要晋煤集团长平煤矿1 1 1 4 3 0 3 面煤层平均厚5 ．8 6 n l ，是该矿区首个大采高一次采全高综 采工作面。为保证采面安全高效开采。在对设备选型、巷道超前支护、回采工艺等进行研究的 基础上。提出了合理的开采技术方案。回采中进行了矿压规律观测分析和总结。 关键词大采高；整层综采；开采技术 中图分类号T D 8 2 3 ．2 5文献标志码B 14 3 0 3 工作面概况 1 1 1 4 3 0 3 综采面走向长5 9 9 ．7m ，倾斜长2 2 5m 。 1 0 。；工作面整体东高西低，相对高差约4 0m ，地表 覆岩厚3 5 0 5 3 6m ；工作面南部为第二风巷 已 掘 ，北部、东部、西部尚未布置工作面。工作面布置 煤层赋存稳定，平均厚5 ．8 6m ，倾角5 1 6 。，平均 如图l 所示。煤层顶、顶板情况见表1 。 ，j，。， 。。1 ．“ l J 珊四盘区北翼泄水巷麓各横J k l 、 丰； 茌缝姒＼、＼ _ 一 沁剐巷Ⅶ釉蓬．。、＼黼 、i ＼ 与 l 辛 一 ∥厦∥∥∥∥芝- ∥，奶～。辅J 参糍川、，、、、1L 、、、、 、珊4 j J 5 醵采高’ 、 秽溏 。‘ ＼＼、} ． 表1煤层顶底板岩性状况 图1 工作面布置示意 工作面水文地质条件较复杂．基表风化带裂隙 和上覆岩层含水层含水。其中上覆K 8 、K I O 砂岩含 水层影响较大。预计最大涌水量1 5 0m S ／h 。正常涌 水量9 0 ～1 0 0 m 3 ／h 。工作面绝对瓦斯涌出量为1 5 m S ／r a i n 。二氧化碳为3 ．8m V m i n ，煤尘不易白燃，有 爆炸危险性。 2 回采巷道布置和超前支护 2 ．1回采巷道布置 工作面采用两进一回通风方式所有巷道均沿 煤层底板掘进，为矩形断面，巷道净宽5m ，净高3 ．6 m ．采用锚网带索联合支护。其中风巷底板全长混凝 土浇筑．厚2 0 0m m ．以便于支架车运架和胶轮车行 走。切眼净宽8 ．3m ，净高3 ．61 1 1 ，底板浇筑3 0 0r a i n 的混凝土． 2 ．2 超前支护 风巷超前支护采用D W 3 8 2 0 0 ／1 1 0 L 型、 D W 4 0 2 0 0 ／1 1 0 L 型、D W 4 2 2 0 0 ／1 1 0 L 型单体液压 支柱加板梁进行支护，一梁三柱，排距0 ．5m ，超前 支护3 0 。5 0m ．其中非行人侧打一排柱。行人侧打 两排单体柱．其中一排距煤帮1 0 0m m 左右，另一排 距煤帮约1 ．1m 。图2 是风巷支护断面图。 副巷采用一梁四柱的超前支护．巷道两侧均打 两排．超前支护距离不小于3 0m 。 随着1 作面的推进。在机组割到离机头 尾 还 剩5 0 m 时．端头工可提前回收煤壁侧的单体柱，每 次回柱只能回l 。2 排．并保证超前支护，距煤壁不 超过2 m ．同时将回收的单体柱前移，超前支护5 0 m 以外可打设点柱，但所打单体柱均要用拉杆连锁防 万方数据 6煤炭科技 2 0 1 0 年第1 期 倒。机头机尾非人行道一侧三角区采用订型钢进行 迈步抬棚支护，迈步距为一截深。 图2 风巷支护断面 3 工作面设备选型和回采工艺 3 ．1设备选型 根据丁作面顶、底板岩性及煤层厚度、采高等条 件．选用郑州煤矿机械公司生产的两柱式掩护支架 及其相配套的排头、过渡支架。从采面机头到机尾分 别布置排头架3 架，过渡架2 架，中间架1 1 9 架，过 渡架2 架，排尾架3 架，共计1 2 9 架。工作面设备选 型情况如表2 所列。 袭2 工作面设备选型 名称参数 额定初撑力79 1 7k N 额定T 作阻力 Z Y l 2 0 0 0 ／2 8 ／6 2 型支架 1 2 0 0 0k N ；额定供液压力3 L5M P a ； 中心距l7 5 0 m m ；电液控制操作 滚筒截深0 ．8 6 5n l 最大牵引速度0 。 S L S 0 0 型双滚筒采煤机 2 6 ．8m ／m i n 运量25 0 0t ／h 链速1 ．5 4m ／8 ； S G Z l 0 0 0 ／1 7 1 0 刮板机5 6 2 D T P K W L 2 型耦合器；K P L - 4 5 型 减速器 S Z Z l 2 0 0 ／3 7 5 转载机 总长3 3m ；输送羹32 0 0t ／h ；链速 1 ．7 8 m ／s 最大高度2 6 0 0 哪 D S J l 4 0 ／2 5 0 ／3 4 0 0 带式输送量25 0 0t ／h ；运距12 0 0m ；带 输送机 速3 ．5m ／s ；储带长1 2 0 m P C M 3 7 5 型锤式破碎机 破碎能力35 0 0 饥进料高l0 0 0m m 3 ．2 支架阻力校核 支护强度按8 倍最大采高的上覆岩重【t 】计算 P ≥8 H y g 1 0 。6 F 8 H T S g 式中P 为支架的支护强度，M P a ；F 为支架的工作阻 力，k N ；日为最大采高，取5 ．8 6m ；y 为顶板平均容 重，取2 ．5t ／m 3 ；g 为重力加速度，取9 ．8N ／k g 。 求得P 1 。1 5M P a ． F 1 0 4 8 6 ．3 6k N 现选用支架的支护强度为1 ．3 6 1 ．4M P a ．均 大于P ，底板的平均比压为2 ．8 ．2 ．8 6M P a ，排头、 排尾架、过渡架对底板的平均比压为2 ．5 6 。2 ．8 2 M P a ．工作面煤层底板的抗压强度为3 5 ．9 5M P a ，能 满足支护强度支架要求支架的额定工作阻力为 1 20 0 0k N ，大于F ，也能满足要求⋯。 工作面支架由专用支架胶轮车从井口直接运送 到T 作面切眼．再由叉车把支架推移到设定的位置 进行安装。组装好的设备列车由地面通过胶轮车直 接运到下作面．同时开始两巷的超前支护．以及支架 管路及电缆的铺设．对工作面设备进行整体调试，仅 用1 5d 全部完成。 3 ．3回采工艺 本工作面采用倾斜长壁、全部垮落、后退式综合 机械化大采高一次采全高采煤方法。回采工序割 煤_ 移架一推输送机_ 清煤。采煤机往返一次为两 个循环．进刀方式采用割三角煤端头斜切进刀。移架 及推输送机采用先进的电液控支架．移架采用双向 邻架移架，每次移一架，双向成组推输送机，每组设 置1 0 架。 4 矿压观测与设备运行情况分析 4 ．1工作面顶板来压特征 根据实测情况．该面老顶初次来压步距为3 6 ～ 5 2i n ．工作面各部位来压步距不同。初次来压期间． 支架最大平均工作阻力78 4 1k N 。工作面周期来压 步距8 ．8 ～2 2m ，周期来压步距存在大、小相间的现 象．来压期间支架最大平均阻力66 2 8k N ，动载系数 1 ．3 。支架最大阻力1 32 0 0k N 。主要发生在来压期间 工作面中部支架长时间检修期间．达到额定工作阻 力的支架占2 8 ．2 4 ％．支架平均初撑力为20 0 0 ～ 40 0 0k N 之间的频率占6 5 ％．支架平均初撑力偏 低．仅为额定值的3 8 ％；综合考虑中部支架在回采 过程中阻力运行情况．中部支架在初撑力较小的状 态下仍达到很高的工作阻力．说明支架增阻快，同时 在达到额定工作阻力后，能及时让压．恒阻保持稳 定。 可见．所选支架工作阻力完全能满足回采过程 中顶板支护的需要。考虑到相应的安全系数．阻力在 90 0 0 ～1 00 0 0k N 的支架较合适。 4 ．2 回采巷道变形 T 作面巷道从掘进到回采期间．巷道顶底移近 量稳定在约1 0 0m m ．变形量不大。变形主要发生在 超前支护5m 的范周内。巷道两帮移近量3 0 0m m ． 进入超前支护5m 后．位于两排锚杆间的两帮煤体 明显鼓出，但很少出现断锚、塌帮。 万方数据 2 0 1 0 年第1 期 N o ．12 0 1 0 煤炭科技 C O A LS C I E N C E T E C H N O L O G YM A G A Z I N E7 文章编号1 0 0 8 3 7 3 1 2 0 1 0 0 1 - 0 0 0 7 - 0 3 薄煤层综掘水基泡濠降尘实验方案设计 李雪连．刘 超 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建教育部鼋点实验室．山东青岛2 6 6 5 1 0 摘 要基于薄煤层综掘过程产生大量粉尘．传统喷水降尘措施用水量大．呼吸性粉尘的降尘 效果差。且大大恶化掘进作业环境．而通过添加表面活性剂改造成水基泡沫降尘剂不仅可减 ‘少用水量。大幅度提升降尘效果。还能改善作业环境。通过复配实验的方法初步优选出构成水 基泡沫降尘剂的表面活性剂组合。 关键词煤矿降尘水基泡沫降尘剂；复配实验 中图分类号T D 7 1 4 ．4文献标志码B 煤尘的防治技术一直是煤炭工作者研究的重 点。国内外学者在综合防尘方面做了大量的工作，从 除尘方式到装备、手段都取得了很大的进步。各种类 型的自动喷雾装置的广泛使用。有效地抑制了煤尘。 但由于对煤尘性质缺乏深入研究．采取的技术措施 缺乏针对性。水的表面张力较高．呼吸性粉尘不易被 水迅速、有效地湿润．致使降尘效果不佳。为此，必须 针对煤尘性质采取有效措施控制煤尘．争取用最少 的水量达到最优的降尘效果．以保证井下作业环境 的卫生条件．保障工人身体健康，促进煤矿安全生 产。 1薄煤层采掘面的粉尘治理现状 煤矿在生产、贮存、运输及巷道掘进等各个环节 中都会向井下空气中排放大量的粉尘．尤其在风速 较大的作业场所，粉尘排放量猛增。据资料统计，有 的矿区排向井下空气的煤粉尘是煤炭产量的1 ．6 ％ 以上。 小辨淳哆孕蟑溥蟑乎蜱担辨淳蚋孕曲淳9 啉l ‰肚’i 弘搏哆水担溥哆淖哆淖哆社蜱社曲水蛆淖蜱乎哆孕曲孕蛆净蟑孕驰社够罅鲫孛蚪乎蛐礴蜱水曲乎蛐浮眵淖鲫攀曲净蜱淖啦潦啦淖曲谆蛆净哆净哆濞哆孚哆 由此说明支护的可靠性较高，可认为巷道超前合理，安装可靠，运行良好，开机率高，支架工作位态 支护应控制在3 4m 范围内较合理，同时护巷煤柱正常，顶板完整，回采巷道变形可控，工作面高产高 也可由原5 0m 适当减小。 效，事故少。实践证明，该面开采技术可靠合理。 4 ．3 工作面其他设备运行分析 工作面泵站[ ，】在初采期间．液压和流量一直较 低，致使支架初撑力较低。降架、升架、移架时间较 长。支架电液控制系统故障最多。曾出现7 4 号架压 架．原因多数为控制系统阀组开启失控，程序紊乱。 回采过程中，采煤机运行良好，无故障，其牵引速度、 割煤高度可控性强．在煤壁严重片帮时仍有较好的 通过性能；其余机械设备基本运行可靠。 5 结论 根据长平煤矿煤层赋存条件和现有的开采技 术，I I l 4 3 0 3 大采高首采面设计采高先进。设备选型 参考文献 [ 1 ]钱鸣高，石平五．矿山压力与岩层控制[ M ] ，徐州中国矿业大 学出版社．2 0 0 3 ． [ 2 ]郭奉贤，魏胜利．矿山压力观测与控制[ M ] ，北京煤炭工业出 版社．2 0 0 5 ． [ 3 ] 韩可琦，才庆祥．矿业系统可靠性[ M ] ，徐州中国矿业大学出 版社．2 0 0 2 ． 作者简介李根威 1 9 8 3 一 ，男，山西吕梁人，中国矿业 大学矿业工程学院硕士在读．从事岩石力学及采场矿压控制 等方面的研究。 收稿日期2 0 0 9 11 - 1 2 万方数据 大采高整层综采面开采技术研究大采高整层综采面开采技术研究 作者李根威， 万志军， 张源， 王冲 作者单位中国矿业大学矿业工程学院,江苏,徐州,221116 刊名 煤炭科技 英文刊名COAL SCIENCE TECHNOLOGY MAGAZINE 年，卷期2010，““1 被引用次数0次 参考文献3条参考文献3条 1.钱鸣高.石平五 矿山压力与岩层控制 2003 2.郭奉贤.魏胜利 矿山压力观测与控制 2005 3.韩可琦.才庆祥 矿业系统可靠性 2002 相似文献2条相似文献2条 1.期刊论文 李辰龙 “三软“厚煤层大采高高产高效综合技术研究 -安徽科技2007,““12 谢桥矿13槽煤属典型的“三软“煤层,煤层厚3.5～6.0m.受地质、技术和经济条件的限制,目前,厚煤层开采的方法主要有传统的分层开采、放顶煤开采 和大采高整层综采. 2.期刊论文 杨志勇.李文红 浅谈大采高整层综采面的开采方法 -中国对外贸易（英文版）2010,““14 本文以煤矿煤层开采为例,作为矿区大采高一次采全高综采工作面.为保证采面安全高效开采,在对设备选型、巷道超前支护、回采工艺等进行研究的 基础上,提出了合理的开采技术方案,证明煤层面开采技术可靠合理性. 本文链接 授权使用黑龙江科技学院hljkjxy，授权号2c7c05dc-ec64-49df-bced-9e16006cbc4e 下载时间2010年10月21日