复杂开采技术条件下 轻放 开采研究.pdf

哗，灸 罕 靖 ’ 彳 河 北煤炭 1 9 9 9 年 第 4期 4 结柬 语 QJ Z 一3 1 5 A／ 3 ． 3 k V 矿用 真 空磁 力 启动 器是 首 次 国产化 设计 的产 品 ， 3 ． 3 k V 为我 国 非标准 电压等级 ， 产 品设计没有合适的标准可以执行， 只髓参照 6 k V 电气 设备 标准 及 国外 3 ． 3 k V 启动 器 的 实物 设计 ， 通过 产 品 的 试 制及 宴际 运 行 ， 许多 电气 性 能参 数 得到 验 证 和 确 定 ， 对 3 ． 3 k V 等级 煤 矿 电气 设 备标 准 的 稠订 和实施 提 供宝 贵的 实践 经 验 ， 不过 高性 能 绝 缘 材 料 及绝 缘 设计 参数 的选 择 和 确 定 仍 然 是 以 后 设 计 中值 得探 讨的 问 题 。 编 辑刘 阐词 ； ， ； 复杂开采技术条 ‘ 轻放 淼 峰 峰 矿务 局五 矿 轻 放 开 采在 峰峰 矿 务 局五 矿 已 有 2年 了 ， 在这 2年 中， “ 轻放” 弪历了各种各样的开采条件， 有在顶网 下采 中 、 底 2层 的 ， 也 有 短壁 工 怍 面采 垒 层 的 ， 现 将 复 杂 开采 技术 条件 下“ 轻按 ” 开 采 总结介 绍如 下 。 l 概 述 1 ． 1 题 的提 出 进 入 9 O年 代以 来 ， 虽 然全 国煤炭 总 产量 已跃 居世 界第一 位 ， 咀煤 炭生 产水 平 、 劳动 生产率 和 安全 生产 等 各 方 面 指标 距 世界 先进 水 平 还 有 很太 差 距 ， 这 里 除 了 各 种 外部 彰响 因素 外 ． 煤 炭 本 身的 开采技 术落 后 、 机 槭 水 平 慨 工 作 面单 产 低 、 材 料 诮耗 高 、 成 本高 是遗 戚 这 种 状况 的重 要原 因 。 为 此 ， 在 1 9 8 2 ～ 1 9 8 4年 ， 我 国从 国 外 引进 综放 开采 技术 ， 当时这 种采煤 技 术还 不很或 熟 ， 但经过 1 0多年的努力， 此项技术逐步成熟 ， 以其高产 高教琅 得 了大 家的赞 同 。 在此 基 础上 ， 叉经 过研 究试 制 出了轻型综采 放顶煤 支架 简称“ 轻放” 支架 ， 它在采 煤 工艺上有了改进 ， 可以较好地提高煤矿经济效益 ， 从 而为广泛地推广礁用这种新型开采技术戢好了物质上 的 准备 。 与 任 何新 事 物 的发 展 一样 ， “ 轻 放 的推 广 使 用 过 程中也存在一定困难． 由于煤矿自熬条件千差万剐， 尤 其 是 一些 老 矿井 不 仅地 质构 造 复杂 ， 而 且根 据 高 档 开 采 方法 形成 的生 产 系班及 划分 的工 怍面 和。 轻戚 工 作 面的 布置 不 尽橱 屙 。 五 矿于 1 9 9 7 年 开始 使用 。 轻 放 生 产 ， 当时 只是在 5 2 1 2 8和 5 2 1 2 4面进 行 生产 ， 由 于是 初 次使 用 ． 这 2十工 作 面 条 件相 对 简 单些 ， 但 在 罐 后的 5 2 1 1 O I工作 面和 5 2 1 1 0 I 工 作 面的生 产 中 ， 就 要面 临 山势太 、 支架下 滑易咬架 ， 推仲脸节理面发育、 片帮严 重 及断 层 、 节 口、 顶嗣 子 、 底嗣 子 和 同 层位 老 空嗣 子 等 各 种 困难 的 考验 ． 面 对如 此 复杂 的开 采技 术 条 件 ， 。 轻 放 ” 能 否适 应 、 能 否成 功 ， 如 何 使 轻 放 ” 继 续 发挥 出 它 杨 宝忠 ．解 志 存 的 效能 ， 成 为摆 在 我们 面前 的 一 个课 题 ， 为此 ， 针对 复 杂开 采技 术条 件下 “ 轻 放 ” 开采 展开 了攻 关 和研究 。 1 ． 2五矿 。 轻 放 工怍 面简 介 峰峰矿务局五矿井田是开采条件较复杂的井田． 煤 层走 向 变化太 ， 断裂 构造发 育 ， 工 作 面短 ， 储量 小 ， 几 何形状 不规 剐 ， 搬 家倒 面额 繁 。 自 1 9 9 7年 2月推 广应 用 “ 轻 放 开 采 新 技 术 以来 ， 已 开 采 4个 工 怍 面 ， 即 5 2 1 2 8上 小 面 ， 5 2 1 2 4里 小 面 ， 5 2 1 1 O I面 和 5 2 1 1 0 I 面 表 1 ， 到理 在 为止 ， 共 产煤 4 8万 t 。 衰 1 五 矿 轻撤 ” 工作 面一 览裹 if． 1 [ 釉 ／ r a 量 ／ 7 ； 2 明 3 -5 1 4 ．5 由于 5 2 l 2 8上 小 面 和 5 2 1 2 4里 小 面 属 短 壁 工 作 面 ， 条 件 相 对 较 简 单 一 些 ， 故 其 介 绍 5 2 1 1 0 I面 和 5 2 1 1 0I面 。 1 ． 3 工作面开采条件 1 工作 面 位 置 5 2 1 1 0 I面 和 5 2 1 1 0 I面 均 位于 五矿 ～ 1 2 5 m 水 平北翼 1 0 9采 区中部 5 2 1 1 0I工 作面 北 与 5 2 1 1 0 I 未栗 面 相接 ， 南部 是 5 2 1 0 9工 怍 面 顶 中 层 已采 ． 东靠 H一5 1 m 的 F _ t 号 分岔 大断 层 ， 西以 H 9 m 断层 为界 ． 走 向 长 2 6 0 m， 倾 斜 长 2 O ～ 7 5 m， 储 量 l 4 ． 5万 ； 5 2 l 1 0 I面北 部 为 5 2 l 工作 面 顶中 层 已 采 ， 南接 5 2 1 1 0 I面 ， 东靠羊二风井保护煤柱线， 西到 F 1 号分 岔断层 ， 走 向 长 5 6 0 m， 倾 向 7 5 m， l储 量 4 0 ． 3万 t． 2 煤 层赋存及顶底板 岩性 1 0 9采区太煤 2号 煤 煤 层 赋 存 比较 稳 定 ， 煤 层 厚度 为 6 m， 含 三 层 夹石 ， 总厚 O ． 1 5 ～0 ． 3 m。煤 层走 向 为东南 ～西 北 ， 倾 向为东 北方 向． 倾 角 1 矿～2 3 。 。 煤 炭 品种 为焦煤 ， 硬度 f 1 ． 3 ， ，{ 一 验 究 一 一 试 研 一 ； 0 2 2 6 6 6 ； ∞ 舯 区区医医 采鬻 累累 祝杠 幡幅商面 吐 呲 ⋯ 洲mⅢ Ⅲ 维普资讯 杨 宝 忠解 志存 复杂 开采 技术 蕞件下 “ 轻技 ” 开 采研 宽 3 7 可放性 良好 。 煤 层 曲顶 为炭 质页 岩 ． 厚约 0 ． 5 m， 直接 顶 为砂 质页岩 ， 厚 约 4 ． 0 m 左 右 ， 老顶 为中 杖 砂岩 ， 厚 l 0 ～ 1 3 m。煤层 直接 底 扳 为砂 质 页岩 ， 厚 约 0 ． 8 7 m， 老底 为砂 岩 。 3 开 采 技术 条 件 5 2 1 1 0 II 面 和 5 2 1 1 0 I面开 采 技 术条 件 复杂 ． 主 要 表现 为 工作面山势太 颊角平均 为 2 3 。 ， 局部地蜃颊角达 到 2 7 。 ～3 1 。 之 间 ， 而 且工 作面 推仰 斜 ， 仰 斜 坡度 一 般在 1 0 左右 ， 最大 为 1 4 ． 。 节 理面 发育 在 开采 过 程中 ， 两工 作 面均 发现 煤层 中 节 理 面 发 育 ， 节 理 面 平 行 于 工 作 面 ， 节 理 面 间 距 0 6 m左右 且 自外 向采空 区 一 侧倾斟 ， 节 理 面 颊 角 5 0。 ～ 60 * 断 层多 在 生 产过 程 中 倪 5 2 1 1 0 I面 就 实 见大 小 断 层 1 5条 ， 落 差从 0 5 m～5 m。给 轻放 开 采造 成 了较 大 困难 。 节 口距 离长 由于 5 2 1 1 0I面风道 和 5 2 1 1 0I面输 送 机道 均 布 置 在 节 口以 里 中 层 网 下 ． 故 5 2 1 1 0 l面 风 道 走 向近 1 5 0 m 范 围均 过 5 2 1 0 9顶 、 中 层 节 口． 5 2 1 1 0 I面输 送 机 道 白韧 采到 结 束 均 过 5 2 1 1 1面顶 冲 层 节 口 ， 长 5 6 0 m。 『 趸、 底 及 同 层 位 空 洞子 5 2 1 1 0 II 面 和 5 2 1 1 0 I面 均 处于 1 0 9采 区中部 ． 受 采区 生产 系统 影响 在 生产 中 需 过共 计 7条顶 、 底及 同 层位 空洞子 。 2 五 矿 。 轻 放 开 采设 备 及回 采工 艺 2 1 轻放 开采设 备 五 矿 。 轻 放 ” 开采 工 作 面 主要 设 备 为 Z F Q2 0 0 0 -- 1 6 ／ 2 4型 轻 放 支 架 和 4 MG一2 0 0 W ． 受疆 滚 筒采 煤 机 组 ， S GB-- 6 3 0 ／ 2 2 0型刮 板输 送 机 ， 其主 要技 术 性 能 如 下表 衰 2 Z F Q2 0 0 0 --1 6 ／ 2 4 支 架主要 技 求参 数衰 童 号 藏探 ／ m 采 高／ m 功率 ／ k W 蒗简 直径 ／ m 牵 引力 ／ k N 牵 引建 度／ m m 往 后部 溜使 用 S Gw一 1 5 0受刮板 输迷 机 。 2 2回采工 艺 1 落煤 方法 采 用 4 MG一2 0 0 W 双 滚 筒 机 组割 底 层煤 ， 支 架尾粱 摆动 、 插板 伸缩放 顶煤 。 2 装 煤方 法 采用 机组 害 | 底层 煤配 合前 部刮 扳输 送 机的 铲煤扳 装底 层煤 、 后部 刮扳 输送机 运 顶煤 。 3 工 艺 澎程 说 明 先采 用 4 MG一2 0 0 W ． 受 双滚 筒 采煤 机害 I 底 煤 ， 然后 依 次推 前 部 溜 ， 由本 架操 作 ． 潜 后采煤机 1 0 ～1 5 m 远。移前溜 后滞后 3 ～5 m开始移 架 ． 采 甩先降 后 移或擦 顶 移架 ． 步距 0 ． S m． 在放 顶煤 后 拉 后溜 ， 放 顶煤 采 用 双 人顺 序放 煤 ， 即 一人 先 从 2 ‘ 架 开 始 依欢 往 上放 煤 ， 放 到上 部倒 数 第 2 架 为 止 ， 另一 人滞后第一人十桨放煤 ， 两人循环放煤 ． 把煤放净见矸 停止， 第一人粗放， 第二人精放。 3 解 决 复杂 技术 条W F “ 轻按 ’ ． 开 采的 措施 和办法 1 大倾 角工作面支架、 运输机防止下滑办法 对于 工作 面倾 角大 ． 支架 、 运 输 机易下 糈且 易咬 架 的困 难 ， 经详 细 分 析现 场情 况 ． 进 行试 验 总结 ． 采 用 调 采工 作面 下头 推进 ． 使工 作面 支架 、 运 输机 上 移量 与下 滑量基 本抵 消 ， 有 效地解 决 了影响 生产 的难 题 。 3 ． 2节理 面导 致煤 壁 片帮的 防治 办法 五 矿 的煤 的 硬度 系 数 f 1 ． 3 ， 接 一般情 况 来说 不 应该 有严 重 片帮情 况发 生 ， 但 由 于在 煤层 中与 工 作 面 平 行 的节 理 面发 育 ． 所 以在 开 采 中煤 体沿 节 理 面 滑 移 片落 ， 滑 移片落 深 度达 2 m 多 ， 长度达 工 作面 的 4 ／ s 。 既 严重 影 响生 产 ， 严重 影响安 全 。 为解 决这 一 难题 ， 多 欢 召开专 题 会 议进 行研 究 ， 副 总 工程 师 及 有关 技 术 人 员多欢 现场 盯班 探索 解决 办 法 。采用 了工 作 面一旦 发 维普资讯 河 北煤 炭 1 9 9 9年 第 4期 现 片 帮， 即马上 停 止机组 割煤 等工 作 ， 由有 经验 的 老工 』 、 及 时在 顶 粱上 穿 板 粱 ， 板 粱上 用 背 木和 荆 笆 将顶 蓬 严， 板 梁 下靠煤 壁 加打 临时 支柱 护顶 ， 然 后再 带压擦 顶 移架， 支护好顶板 。 并根据 片帮与同期来压有一定关系 的 事实 ， 加强 矿压 监谢预 报 ， 对 预报 出的 易片帮地段 进 行重点管理 同时针对节理面发育的特点采用在煤壁 加打 术锚 杆 护 帮的新 办法 。 表 5 条件相近似的“ 轻放” 面与高档面经济效益比较 3 ． 3 提 早预 测 ， 减 少 断层 的影 响 断 层 多给 生产 带 来 了 不利 的 影 响 ， 为尽 可 能 的减 少 影响 ， 通过 发挥 技 术工 作的 超前 预涮性 ， 独 创了 经纬 网状 刮面 定位法 来 指导 轻放面 过 断层． 它 的 作法 是 描 工作 面 走 向和 倾 向在 有 断层 处 各 做 一组 剖 面 ， 2组 工 作面剖面互相参考借鉴 ， 以保证 支架畦确定位在煤层 中合理 的层 位 。这 种方 法 可 以明确 显示 断层 处该打 多 少 碴 ， 浚擞 多 少煤 。清 楚明 白， 取 得 了较好 效 果 。 3 ． 4顶 、 底 空及 同层 位空 洞 于和节 口的 管理 办法 顶空 洞 于和 节 口 处的 顶板 最 难 管理 ， 它 们的 共同 之处都 是顶 上 为活 碴 ， 稍处 理不 当既 有可 能造成 流碴 、 冒顶 和 压稿 子 ， 使 生产受到 很大 影响 ， 而 且还 直接 威胁 安 全。而 5 2 1 1 0I面 和 5 2 1 1 0I 面 共过 顶 空老 巷 7条 ， 过 节 口 长度 7 0 0多 术 ， 因而 采取 得力措 施 ， 加 强顶 空和 索 、 研究， 采用了单体挑饭粱、 带压擦顶移架及时支护 顶板和富余半刀煤 、 隔一留一顶上 挑板粱 以及捧杆护 顶等 办法 ， 使顶 空和节 口处的顶 板管 理得 到 了加强 。 对 于 底空嗣 于 ， 主 要采 用提 早排木 垛 ， 推 透 后用煤 填 实然 后再 支垫 硬 板粱的 办法 。 4 复杂开 采技 术 条件下 使 用“ 轻 放” 开 采 的评价 以 5 2 1 1 0 I 面 为倒 条 件 相近 似 的 “ 轻 放 面 与高 档 面经 济效 益比较 见表 s 。 “ 轻放 ” 开采各 项 费用与 高档 开采 各砸 费用 比较 见 表 6 。 衰 6 “ 轻敌’ ．开采各理费 用与用高档开采各理费用比较 从 表 中可以 看出 ， “ 轻放 ” 在五矿 的 使用是 成功 的 ， 不 仅 安 全面 且有 较 好 的效 益 。实践 证 明 ， 以 z F Q2 0 0 0 ～ 1 6 ／ 2 4型 支架 为代 表的 “ 轻 放 ” 新 技 术具 有较 强 的适 应 性 ， 能 够 满 足较 复 杂开 采技 术 条 件下工 作 面果 煤 生 产 的 需 要 ， 是 一嘎 在复 杂 开 采 条件 下工 作 面实 现 高产 高技 ， 具有 很大 发展 前途 的新技 术 。 作 者简 升杨 宝忠 i 9 6 9年生 ． 1 9 9 0年毕 业 于 重庆 大 学 采矿 工程 着 妄 ． 理 在峰峰 矿 务局 五 矿从事 回 来技 术 工作 。地 址 河 北峰峰 ， 邮编 0 5 6 2 0 1 。 节 口处 的顶 板 管理 就 显 得 尤 为重 要 ， 为此 经 过 多 攻摸 ； 一 一 ， 下组煤复合顶板巷道锚杆 邢 台矿生 集团 东鹿 矿丰 摘要根撂下蛆煤 圉岩地质条件， 指出了锚两走护 锚 网变护 加 固作 用和棚 子 麦护 麦承 作用 的基 础上 ， 提 出 联 合变护 ， 大 大提 高 了 支 关 键词复合 顶扳 ，_ - ●● ● ●_ 一 1 概 述 为延长 矿井 眼 务年限 ． 实． 哩 荆 阐诃 在 分析 了锚 棚 联合 支护方 法。实践 证 明， 采用 这种 翁 ⋯⋯椭 水 性 特 征 ， 下 组煤 带 压开 采 的 初 翼 西 部边 缘 浅部 地 段 ， 9 2 0 2工 作 维普资讯