大倾角煤层

大倾角煤层（共8篇）

大倾角煤层 篇1

煤层生成初期呈水平状态, 以后成为大倾角煤层, 必然经历了较强烈的或多次的地质构造变动。因此, 大倾角煤层具有独特的开采特点与方法。

1 大倾角煤层开采特点

一般在大倾角煤层地区, 断层和褶曲多, 煤层倾角和厚度变化大, 煤层及其围岩节理发育, 性脆易冒落。

煤层倾角大开采困难, 所以开采大倾角煤层的矿井多采用上山阶段分区式开拓, 并且阶段垂高和斜长也比较小。由于同样垂高的情况下储量少, 加之开采条件差, 生产能力小, 开采大倾角煤层的矿井以中小型为主, 矿井及水平的服务年限也较短。由于受地质构造和开采条件的限制, 采区尺寸小, 服务年限短。

开采大倾角煤层时, 垂直岩层层面的作用力减小, 沿层面方向的力加大。巷道易发生鼓帮、片落, 支架棚腿易内移、折损。护巷煤柱沿倾斜的尺寸可以比缓倾斜煤层小, 但煤柱易片落。大倾角煤层工作面支架受垂直压力较小, 但支架稳定性差, 容易倾倒。由于倾角大, 采落的煤炭、垮落的矸石以及工作面内其他未固定的物体均可沿底板滑滚, 这虽然可以使工作面的运煤工作和矸石充填工作大为简化, 但必须采取措施防止滑滚物体伤害人员、砸坏设备以及冲倒支架。

由于垂直层面的作用力减小, 在顶板岩性相问的条件下, 大倾角煤层工作而采过之后, 其顶板比缓倾斜煤层顶板难以冒落, 所以大倾伯工作面可以加大控顶距和放顶步距。开采大倾角煤层, 上部垮落的矸石会自动向下滑滚, 充填下部的采空区, 因此工作面附近老顶一般不会折断, 可以避免周期来压对工作面的威胁。但如果工作面后方采空区不能及时被垮落矸石充填, 则不论是工作面的初次来压或周期来压, 都可能在没有明显移动和下沉的情况下, 突然发生大面积垮落, 因此要特别注意防止这类事故的发生。

因为倾角大, 不仅顶板冒落, 底板也可能滑脱, 尤其是倾角大、底板不稳固时, 要注意采取措施控制底板, 如一些矿井加设底梁。

工作面倾角大时, 采空区垮落的矸石会从上部自动向下滑滚, 能对下部采空区起到充填作用。因此开采大倾角煤层时垮落带、裂隙带和下沉带的分布情况与缓倾斜煤层相反。

大倾角煤层回采后, 不仅顶板发生垮落, 而且底板也可能发生移动和塌落。因此在开采大倾角近距离煤层群时, 除了开采下部会影响上部煤层和围岩外, 开采上部也会影响下部煤层和围岩。但顶底板移动和垮落的范围均比缓倾斜煤层小得多, 所以大倾角煤层群的开采顺序, 不仅可以采用自上而下的下行开采顺序, 也可以采用自下而上的上行开采顺序。

开采大倾角煤层井下沿倾斜向上的运输困难而且复杂。落煤机械对大倾角工作面的适应性差, 顶板管理和工作面支护机械化难度更大。因此, 目前大倾角煤层开采机械化程度低, 相当多的是人工作业。在大倾角工作面人员上下不便, 操作困难, 不安全因素多。为了解决以上多方面的问题, 加上大倾角煤层地质条件复杂多变, 开采条件差等, 所以大倾角煤层采煤方法繁多。

此外, 由于煤层倾角大, 水平投影图难以将开采情况表示清楚, 所以开采大倾角煤层所用的工程图一般以立面图取代开采缓倾斜煤层所用的水平投影图。

2 大倾角煤层采煤方法

大倾角煤层采煤方法多, 除上述原因外, 还与我国采煤历史悠久和多次进行采煤方法改革有关。如解放前主要采用高落式采煤法和人工落煤等极为落后的方法, 安全条件差、劳动效率不高、资源回收率低。

20世纪50年代初, 各矿区根据不同的煤层条件, 推行倒台阶、水平分层和俯斜推进的平板掩护支架等采煤方法, 并在落煤、运输和采空区处理等方面部分采用小型机械, 如风镐、刮板输送机和回柱绞车等。这些新技术和机械的应用, 不仅提高了工作面产量和回采率, 也减轻了工人繁重的体力劳动、改善了生产的安全程度。

20世纪60年代进行了如下改革:大倾角煤层工作面实现动力单一化, 改风镐落煤为电钻打眼放炮落2煤;改革巷道布置方式, 开始采用各种形式的联合布置采区;工作面开始应用金属支柱和铰接顶梁;在薄及中厚煤层中用“7”型、“八”字型柔性掩护支架代替了平板分节式掩护支架, 扩大了掩护支架的使用范围;在水平分层工作面采用金属网假顶, 改善了假顶下作业的安全条件。

20世纪60年代末到70年代初, 由淮南大通煤矿首先提出并于1966年首先进行试验的伪斜柔性掩护支架采煤法获得成功, 并迅速在全国一些矿区推广应用。这是我国急倾斜煤层开采技术上的一次重大突破。这种采煤法具有多方面的优点, 目前已成为我国开采急倾斜煤层的一种主要方法, 并且改进后可用于开采倾角较小的煤层。

20世纪70年代中期以后, 在大倾角特厚煤层中成功地试验了水平分段综采放顶煤采煤法及滑移顶梁放顶煤采煤法。并在大倾角薄及中厚煤层中进行了走向长壁综合机械化采煤的工业性试验。实践表明, 这些方法具有较多的优点, 为我国大倾角煤层开采机械化创造了一条新路, 并在一些矿区得到应用。在2m厚的煤层中还试验成功了安全性较好、煤炭回收率高又经济的正 (斜) 台阶采煤法和俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法。

以上是旱采方面的一些情况。我国在水采的生产规模、开采经验、技术水平以及水采设备的设计应用等方面居世界先进行列。而且是试验和应用地下水力采煤技术较早的国家, 并且在1956~1957年水采首先试验成功的两个矿井之一萍乡高坑矿是在急倾斜煤层中试验的。实践表明在大倾角或不规则煤层中, 与现用的旱采方法相比, 水采不仅机械化程度高, 而且产量、效率、成本等各项指标均有所改善, 1980年以后我国的水采逐步转向以开采大倾角和不规则煤层为主。

我国开采大倾角煤层的方法多, 还与我国的国情有关。我国大倾角煤层分布广、地质条件差别大, 各地的资源量和需煤程度差别大;并且我国是一个发展中国家, 人口多, 底子薄, 各地区技术、经济发展不平衡;煤矿归属种类多, 各矿因地制宜采用了多种采煤方法。此外, 缺乏适用范围广而又综合效益好的方法也是大倾角煤层开采方法多的原因, 各种采煤方法在应用条件和效果方面都有其局限性, 如一些方法经济效益好而安全条件差、回采率低;另一些方法则相反, 安全条件好、回采率高而经济效益欠佳。

目前对大倾角煤层的范围尚无完全一致的说法, 考虑到近期的技术水平, 35°以上煤层的开采一般比较困难, 尤其采用综采时, 鉴于此, 这里以倾角35°以上煤层为大倾角煤层。因为一般来说煤层倾角愈大, 开采愈困难。

参考文献

[1]采煤学, 北京矿业学院等院校编[M].北京:煤炭工业出版社, 1979.

[2]王家廉, 吴绍倩.煤矿地下井开采方法[M].北京:煤炭工业出版社, 1985.

大倾角煤层 篇2

【关键词】大倾角煤层；综采工作面；伪斜布置；液压支架稳定性；二次改造

液压支架稳定性及整体设备可靠性是大倾角煤层综采工作面开采面临的关键问题，由于倾角的影响，液压支架的重力在法向及切向分量随工作面倾角增大而变化，致使切向分量增大而法向分量减小。为此，工作面液压支架支护系统所受的承载力变小，而引起液压支架支护系统整体失稳的侧方外力增大，液压支架重心落到底座之外，导致工作面设备下滑、倒架及支架之间挤、咬现象加剧恶化。因此，急倾斜煤层综采工作面液压支架稳定性控制的重点不仅是提高液压支架整体支护系统的工作阻力，加强急倾斜煤层采煤工艺优化和支护系统的稳定性也是工作的重中之重。

1.四井田煤矿急倾斜煤层生产概况

乌鲁木齐环鹏有限公司矿业分公司四井田煤矿大倾角煤层储量比重较大，煤层倾角大部分在28°～35°之间，水文地质构造复杂，地层产状变化较大，煤层顶底板富水性强。该矿03工作面大倾角综放条件下，由于煤层倾角达35°、支架重心大大偏离支架底座，开采设备稳定性差，尤其是支架稳定性差，加之煤层松软，煤壁易片帮，易发生支架围岩事故，进而影响采煤机和刮板输送机的稳定性，甚至使整个生产系统陷于“瘫痪”。

控制急倾斜综采工作面的主要技术措施有以下三种：一是在生产过程优化采煤工艺，合理布置机风巷位置，使工作面呈伪斜布置，使工作面倾角降低；二是对液压支架进行改造，增加支架防倒防滑的功能，确保支架的稳定性；三是在回采工作面下部做圆弧，使过渡架及下部支架的角度大大减小。

2.伪斜布置工作面控制液压支架稳定性

工作面煤层倾角是影响液压支架稳定性的主要因素，如果将综采工作面伪斜布置，就会适当的减小工作面的倾角，此方法是控制工作面液压支架稳定性的有效措施。仰伪斜综采工作面布置方式如图1所示，采用仰伪斜布置，即运输巷道超前回风巷道一定距离S，工作面的倾角由α变为α伪，根据相关几何关系，α伪<α。

由伪斜工作面布置情况图所示，综采工作面采用伪斜布置有以下特点：①采用伪斜布置后工作面倾角α伪比煤层倾角α小，工作面液压支架及其它主要设备稳定性均有所提高，控制较为容易；②液压支架采用自下而上方式顺序移架，有利于工作面下方液压支架（已移到位，并调整好）作为工作面上方液压支架移动的导向与稳固支点。该技术的核心工作在于工作面伪倾角及超前量的确定。

根据相关立体几何关系，得出伪斜工作面伪倾角及超前量的表达公式为：

以上分析可知，当L一定时，上仰角β伪随S、α的增大而增大，L越长这种影响越不明显。对于急倾斜煤层，煤层的倾角远远大于煤块的安息角（一般20°左右），综采工作面采落的煤块会自然向工作面下部滚落，极易越过刮板输送机的挡煤板滚落至液压支架的人行通道，造成伤人损坏设备事故，当上仰角β伪过大时，更易使滚落的煤块越过输送机挡煤板窜入液压支架下面的人行通道，使此类事故加剧恶化。为此，确定上仰角β伪时不应过大，一般选取

7°左右。则把工作面相关数据带入上述公式得超前量S为9.95m。通过实际生产中检验，在50左七片煤层条件下，综采工作面伪倾角应控制在6°～8°，下端头超前上端头9.95m，可以满足该急倾斜综采工作面控制支架和溜子不上下窜的要求。

3.液压支架二次防倒防滑改造

综采工作面在急倾斜状态下，液压支架在移架等生产作业过程中，在自身重力分量及顶板岩层压力作用下会出现整体下窜或局部一架或几架液压支架下滑的现象，造成液压支架挤架、倒架、咬架和支架整体下滑等事故，严重影响工作面的正常生产与安全；推溜过程中，刮板输送机下滑或随支架下窜，从而影响生产进度或无法进行正常的安全生产作业。为防止支架下窜，四井田煤矿针对该矿所使用的液压支架特点让郑煤机设计并制作了防倒防滑装置如下：

3.1前三架的防倒防滑

（1）前梁防倒装置

在液压支架前梁部位设计了防倒装置，三架支架为一组，连成一体。用ф22×86-C大链和千斤顶连接。千斤顶采用护帮千斤顶，技术指标：缸径/杆径 ф80/ф60mm；推力/拉力 158/69KN；行程 380mm。

（2）底脚防滑装置

在液压支架推移调底装置上焊接了连接销，并用液压千斤顶和转向节连接，设置了防滑装置，三架支架相互连接成为一组。采用护帮千斤顶技术指标：缸径/杆径 ф80/ф60mm；推力/拉力 158/69KN；行程 380mm。并在后四连杆，隔一架设一组防滑装置，采用护帮千斤顶。

（3）后座防滑装置

在液压支架后座上设置导链筒，用型号为ф22×86-C大链和液压千斤顶连接把第一架支架和第三架支架连接在一起，液压千斤顶技术指标：缸径/杆径ф100/ф70mm；推力/拉力 251/128KN；行程 700mm。防滑装置布置如下图2、3所示，采用邻架操作方式。

3.2 中间架的防倒防滑控制

推移工作面中间支架时，以下架液压支架的侧护板为上架支架的导向，调整下架底座，调液压千斤顶顶住本架底座，并辅以本架推移杆，前移液压支架，当推移到位后，升架接顶。依次类推前移上一架液压支架直至机尾。操作时均采用邻架操作方式，在上架支架下方操作下架。

4.回采工作面下部做圆弧，使过渡架基本水平

大倾角工作面支架倾斜、下滑、倒架的主要原因是工作面支架支撑力不够，再加上四井田煤矿属于三软煤层，即使支架初撑力达到设计要求，但支护时间较长时，由于煤层、顶底板属于三软煤层，遇水、风化以后变的酥软，造成支架支撑力不够，支架失去稳定性，因此支架在自重的作用往下滑，容易造成倒架。为了防止支架下滑，失去稳定性，四井田煤矿制定了防滑措施之一就是在工作面下部做圆弧，圆弧长度保持在10-15m，这样以来工作面下部支架基本上处于水平面，可以有效的防止上部支架下滑，有效防止工作面支架倒架现象。

5.液压支架稳定性控制效果评价

在四井田煤矿03大倾角综采工作面推进过程中，现场统计了支架的液压信息、支架立柱倾向倾角、支架顶梁俯仰角、支架推运夹角等参数，统计数据表明，液压支架的上述参数均在合理的控制范围之内，工作面推进正常，没有出现大范围的影响工作面正常生产的液压支架倾倒下滑事故。

6.结语

大倾角采煤工作面实现综合机械化开采是一项较为复杂的系统工程，工作面液压支架尤其是下端的排头支架是整个工作面防倒防滑的基础。现场生产实践表明，采取工作面伪斜布置使工作面倾角降低和对液压支架进行二次防倒防滑改造，可以有效控制急倾斜工作面液压支架的稳定性，保证大倾角煤层综采工作面安全高效开采。

参考文献：

[1]朱川曲，缪协兴.急倾斜煤层顶煤可放性评价模型及应用[J].煤炭学报，2002， 27 （2）.

[2]黄建功.大倾角煤层采场顶板运动机构分析[J ].中国矿业大学学报，2002 ，31 （5）.

[3]崔景昆.大倾角综采工作面设备稳定性的探讨[J].煤炭工程， 2003 （5）.

[4]霍志朝，章之燕.大倾角综采工作面设备下滑控制技术实践[J].煤炭科学技术.32卷第6期.

大倾角厚煤层综放开采实践 篇3

1 采区巷道布置

根据煤层赋存情况:采区布置方式采用走向长臂式。巷道沿煤层底板布置, 回风顺槽、运输顺槽沿煤层走向掘送, 开切沿倾向掘送, 轨道大巷和皮带运输巷均布置在底板岩石中。梅河三井2110区 (倾角32度) 巷道布置方式为例, 原为厚煤层水平分层综放开采, 后改为大倾角综放开采, 一次采全高。

2 综放设备选择

2.1 液压支架

根据采区煤层赋存条件及矿压情况, 选用掩护式低位放顶煤液压支架:基本架ZF4000/16/28, 过渡架ZFG 4800/18/30, 端头支架ZFTZ19200/19/32。下端头支护使用端头支架, 零米第一盘和第二盘架为过渡支架。第三盘以上使用基本支架。

2.2 运输设备

工作面煤帮和砂帮使用SG D 630/180运输机, 水平弯曲小于3°。运输顺槽使用SG W-40T刮板运输机与SD J-80胶带运输机配套。

2.3 采煤机

选用M G 150/380W D 1双滚筒采煤机。这种采煤机机身长, 高度小, 行走稳, 适应倾角大 (≤35°) , 有防跑功能, 有利于安全使用。

3 回采工艺

双滚筒采煤机割煤———推运输机——移架———放顶煤。采用斜切进刀方式, 双面割煤, 截深0.6m。割顶刀后, 立即伸出前梁护好顶板, 并伸出折叠护帮板护住煤壁。推溜子先推机头, 2~3次将运输机推到位, 打牢压顶子。移架要擦顶带压前移, 所移支架的邻架必须支撑有力。放顶煤:最小控顶距时放顶煤, 放煤步距0.6m, 根据煤层赋存情况, 采用多伦次多循环均匀放顶煤。

4 大倾角综放开采主要管理措施

4.1 选择合理的伪斜开采角度

大倾角工作面在开采过程中实践证明易造成支架、运输机下滑, 因此在开采过程中必须选择合理的伪倾斜角度, 伪斜角过大, 易造成煤帮片帮;伪斜角过小不能彻底解决支架、运输机下滑问题。

工作面与运输顺槽成90度时, 支架的下滑力T与前移支架拉力F的合力P, 正好与运输顺槽成夹角, 支架、运输机成下滑趋势。当工作面伪斜一定角度达到支架的下滑力T与前移支架拉力F的合力P与运输顺槽平行时, 支架、运输机与运输顺槽平行前移。根据倾斜工作面特点, 采用运输顺槽超前回风顺槽。

根据几年来多个工作面的开采实践一般工作面倾角为6°~8°伪1°。倾角a在26°~32°之间时, 伪斜角b在6°~7°间为宜。

4.2 工作面顶板的管理

为防止工作面倒架, 割煤时必须保证工作面顶板完整, 割完顶刀及时伸梁护顶。移架子时要带压前移, 使架子初撑有力以维护顶板不破碎。

4.3 工作面煤帮管理

由于工作面倾角大遇有构造或采区压力大时易片帮, 因此大倾角工作面煤帮侧不能行人, 割煤、移架或检修有人作业时, 上部不得有其他工序平行作业, 顶刀割完后, 必须及时伸出伸缩梁并展开护帮板护好帮顶。煤帮出现超宽时, 及时用单柱、木拌将顶板封严。此时不能放煤, 加快推进度, 架子前梁进煤帮后再正常放货。

4.4 矿压观测

工作面分别采用ZY D C-1综采支架计算机监测系统与SZLY-60数显监测仪配套, 24小时观测和分析液压支架的受力变化情况。

开采期间随时观察压力的变化情况, 当压力大于38M pa时, 工作面停止放煤, 加快开帮速度, 防止工作面压力过大, 造成煤帮片帮甚至压坏液压支架影响正常作业。

4.5 采煤机的操作

大倾角工作面使用双滚筒采煤机, 采煤机必须由专职司机操作。

采煤机启动前必须全面检查、维护、加油、更换截齿, 事先处理好再启动, 更换截齿或工作面需停器时, 将控制器搬到“0”位, 离合器打开以防移动发生事故。

4.6 移运输机

工作面煤帮使用SG D 630/220型运输机, 砂帮使用SG D 630/180型运输机, 它们的水平弯曲小于3°, 即不小于12m, 运输机只准许有一个弯曲。采煤机割煤由机头至机尾后, 运输机拉空停机, 在此前提下推移运输机, 推移运输机要协调操作, 推移运输机应该2~3次推移到位, 严禁一次推移到位。推运输机时, 必须先推机头, 严禁任意分段推移, 推运输机过程中, 发现问题及时处理, 确保在机槽无脱节, 无高低差的前提下方可开气, 开气前, 机尾压顶子打牢。

推移机头机尾时, 必须把综采机组和运输机电源锁好并挂停电牌, 否则不准推移。下顺槽运输机必须停止运转后, 方可推移机头作业。

4.7 移液压支架

1) 工作面采用伪斜开采方法, 上端头滞后下端头, 工作面移架子过程中调整伪斜角。合理的伪倾斜角会在移架过程中产生向上的力和架子下滑力相抵消, 确保架子不向下滑动。工作面伪倾斜角过大, 会造成煤帮片帮严重。工作面伪倾斜角小, 会造成架子和运输机想下滑动。2) 移液压支架前必须检查液压支架管线联接情况, 前后柱和尾部二梁油缸加装安全阀, 另外侧护板油缸的前后液压管路必须分开, 同时加装安全阀, 安全阀必须安全可靠。3) 为避免采煤机割煤时割支架前梁, 移架时必须保证前梁与煤壁间有150m m以上的安全间隙。移完的支架要成直线, 偏差不超过10m m。4) 移端头支架前, 必须将过渡架子升牢。移端头架子时, 必须将砂帮运输机先前移0.6米。干线运输机必须停机。移架程序为先移上帮附架后移主架, 最后移下帮的附架, 架子迎山角用横向油缸调整, 确保证端头支架方向、角度端正、合适。移架时必须将尾梁挑起, 放煤插梁伸出, 防止尾梁或放煤插梁刮在砂帮运输机上造成事故。移架前, 要将所移支架相邻两侧的支架升硬并将其十字头封上。然后先降后柱, 再降前柱, 支架前梁应仰起带压前移, 降柱的范围控制在150m m~200m m为宜, 若顶板破碎, 必须用单柱、大柈将架间封严。最后将伸缩梁伸出、并将折叠式掩护梁打开护好煤帮、顶板。

4.8 支架防倾防倒措施

为避免架子倾倒, 工作面移架时要及时调整液压支架。发现有倾倒现象, 应选侧护板有间隙的架子处开始移架, 在移架时用侧护板向上山的方向推架子。保证架子与煤帮溜子垂直。准备区新架设的支架由于采区未开采处于初撑力阶段, 架子与顶底板间的摩擦力小, 容易产生架子下滑, 所以应采取间隔移架的方法移架子, 支架根据巷道坡度保证一定的迎山角, 移架时所移支架的相邻两侧支架必须保证支撑有力。

4.9 放顶煤

开帮每循环进度0.6m、放顶煤步距是0.6米, 放煤工序在采煤机割煤、移架后进行。制定放煤措施时要先按每个循环进度、放煤高度、工作面长度计算出每个循环的放煤量, 再根据可放煤的架子个数计算出每个架子的放煤量。再按每分钟每个架子的实际放煤量计算出每个架子的放煤时间, 以每个架子每次放煤时间确定循环数。每次放煤时间一般确定为30~60秒确保均匀放煤。放煤顺序:放煤工按移架顺序放煤, 按确定循环数按时间多轮次、多循环均匀放顶煤。

4.1 0 工作面上下端头的支护与管理

工作面上端头采用4.2米π钢梁与2.5m单柱腿配套, 两组四根钢梁进行端头支护, 交错迈步前移;一梁四柱保证齐全且单柱必须用铁丝绑牢, 防止倒柱伤人。随着工作面向前推进, 上下顺槽后砂口及时落严, 放顶坚持由里向外的原则。落上下顺槽后砂口过程中, 若顶板冒落不充分, 可采取填货或将网子剪开使顶板来货保证后砂口落严。

4.1 1 工作面上、下端头及上、下顺槽超前支护与管理

上顺槽视压力情况超前工作面进度3~5米将U型钢棚替成木棚或木梁单柱腿三节棚;下顺槽由于使用端头支架和破碎机体积过大, 因此必须保证下顺槽替棚断面规格。

5 经济技术指标情况

通过开采实践过程中数据的总结与分析, 我们认为大倾角厚煤层综放开采优点如下:1) 经济效益明显提高;2) 工作面生产能力、单产、效率大幅度提高;3) 煤炭回收率超过7~8%;4) 降低了万吨掘进率。

以上仅是三井由水平分层综放改为大倾角综放的对比情况。该方法还在二井进行了推广与应用, 并取得了明显的效果。所取得主要指标如下:平均月产4万吨, 月推进76m, 平均采放高度8m, 直接工效17.8t/工, 吨煤材料费2.1元/吨, 吨煤成本15.8元/吨, 工作面回采率92%。由于二井原采法为今属网假顶人工分层开采, 原产量仅为1万吨/月左右。改大倾角综放后产量提高4倍, 原8米厚的煤层需开采4个分层, 改大倾角综放后万吨掘进率可降低四分之三, 回采率提高17%, 成本大幅度下降, 效率提高。

6 结论

1) 在梅河煤矿采用大倾角厚煤层综采放顶煤方法开采与老采法相比各项经济指标大幅度提高, 已普及推广应用。2) 加强了顶板支护、减小了劳动强度、加大了机械化开采程度为实现安全高效创造了条件。3) 为大倾角厚煤层开采开辟了一条稳产、可靠、安全高效的技术途径。

参考文献

[1]煤炭科学研究院北京开采研究所.煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用[M].北京:煤炭工业出版社, 1981.

大倾角煤层回采巷道快速掘进技术 篇4

影响巷道掘进速度的因素主要有地质构造因素、装置设备落后、施工工艺落后及施工现场管理落后等, 其中地质构造因素很难进行人为改造, 故提高煤巷掘进速度主要从三方面入手。该集团引进了高科技及先进技术来解决这一问题, 使巷道掘进效率显著提高, 掘进速度从原来的月近170m提高到250m以上比以前的掘进效率增加了47.1%。本文以某矿9#煤层94114工作面为例, 着重分析了提高采掘效率的方法、技术、工艺、组织管理、监测及后续运输的措施。该煤层工作面的地质环境为, 煤层的平均厚度为2m;直接顶为灰色页岩, 平均厚度为4.0m;老顶为泥质页岩, 平均厚度为4.0m;直接底为灰色粘土岩和泥岩, 平均厚度为4.0m;老底为白色砂页岩, 平均厚度为6m。

2 提高掘进速度措施

2.1 光爆锚喷支护技术

光面爆破可以合理利用爆破炸药能量, 这种技术开采的井巷整齐规则, 符合断面要求, 而且能保证围岩的承受能力与稳定性。光面爆破为锚喷支护奠定了基础, 光爆与锚喷的完美结合形成了光爆锚喷技术。在实际生产实践中, 取得了良好的效果由于木材支架、金属支架、钢筋混凝土支架等在不同时期和地质情况下发挥了支护作用, 但效果并不是很理想。这些材质的支架靠支架本身强度被动承受压力, 不能发挥自承能力。锚喷支护以主动防御的支护方法, 通过将锚杆锚入围岩内, 改变了围岩的力学状态, 即可以在巷道内形成稳定且完整的岩石带, 利用围岩与锚杆的共同作用, 达到巷道稳定的目的。

在锚喷支护作业过程中, 锚杆直径大多为18mm, 锚杆长度为1.7~2.2m, 锚固剂通常使用CK-Z2370树脂锚固剂。安装时锚杆螺纹进入顶板或煤帮的距离约为10~15mm, 锚杆布置形式多采用梅花形, 大断面岩巷的喷浆厚度一般为120~150mm。钻锚杆孔前, 按照设计要求点好钻孔位置, 标记清楚, 利用锚杆钻机拧螺母的初始扭矩介于150N·m与200N·m之间, 下一班工人进行工作时, 对上一班的锚杆螺母进行二次锚固, 扭矩介于250N·m与300N·m之间。

优化支护工艺。改变岩层开掘工作面的作业方式, 使每班均完成开掘、喷浆、锚固的作业过程, 巷道基本成型, 并且定期复喷保证牢固。变更后, 支护的施工工艺为:首先与上一个班组进行交接班, 对设备、支护环境等进行安全检查, 画出已形成的巷道内轮廓线;然后根据具体的轮廓特征确定钻眼的位置, 最后进行钻眼、放炮、排烟、初喷等一系列施工活动。

根据该煤矿工作面的具体情况, 顶板设置直径20mm、长度2 000mm的20Mn Si左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆7根, 排间距为720mm×800mm, 中间5根垂直于顶板, 顶板肩窝位置的锚杆与水平方向的夹角为75°。

2.2 中深孔爆破技术

爆破时, 布设爆破孔的原则为:抓两头、带中间。遵循这个原则, 提高炮眼利用率及进尺施工效果。在岩巷条件下实施爆破时, 采取风钻方法, 每个掘进头保证5~6台风钻, 钻眼深度保持2~2.2m左右。施工过程中, 注意下列施工要点:一是, 施工人员严格执行生产责任制;二是, 钻孔前确认中腰线位置, 找准周边轮廓和眼位;三是, 钻眼尽量保持为一个水平线, 分布整齐, 保证爆破后各工作面整齐且垂直;四是, 根据岩石硬度及时调整爆破时用药量, 尤其是爆破眼内的装药量, 提高爆破工作的效率;五是, 爆破前制定合理的施工工序和施工方案, 考虑可能出现的问题, 争取完成一次理想的爆破。

在煤巷条件下实施爆破时, 因循环进度和炮眼深度限制提高掘进速度并不是很容易。为了兼顾施工安全和掘进速度, 必须确定头炮眼深度。优化施工爆破参数, 炮眼之间的距离约为300~350mm, 利用激光指向仪确定炮眼的具体位置, 在钻孔之前需要先画出巷道的轮廓线, 提高总体光爆质量。

3 提高掘进速度需注意的问题

(1) 锚杆设计参数合理, 不能过于追求速度, 而减少锚杆布置数量与长度, 否则将对导致锚杆密度过小, 起不到理想的支护效果, 影响施工或采煤的正常使用, 甚至将会致使巷道破坏, 给巷道施工及后期采煤都会造成很大影响。因此, 应结合实际情况, 努力提高施工技术及工艺水平来加快掘进速度, 不能盲目的为了追求速度而放弃质量。

(2) 随着煤巷的推进, 岩层中竖向应力会逐渐增加, 然而掘进速度的增加, 煤巷围岩破坏区面积会减小, 变形时间缩短, 相应的围岩体的位移也有所减小。但当掘进速度超过某一定值, 则会产生这样一种情况, 岩层应力没及时得到释放, 造成顶板内应力集中, 能量聚集, 则有可能产生冲击地压、崩塌、岩爆等灾难性事, 给安全生产带来很大的隐患。因此, 并不是掘进速度越快越好, 它存在一个最佳掘进速度, 当实际掘进速度小于最佳掘进速度时, 则可以安全生产;当实际掘进速度大于最佳掘进速度时, 则将会危及安全生产。在生产实践中适当提高工作面的推进速度, 不仅可以保证生产安全, 还可以提高一定的效益。

4 结论

掘进速度并不是越快越好, 它存在一个最佳掘进速度。另外, 本文给出了在断层破碎带与坚硬岩石两种地层中巷道快速掘进的技术方案, 为其他类似工程提供了宝贵的经验。

摘要：本文结合工程实例, 阐述了某煤矿大倾角煤层巷道提高掘进速度的措施, 分析了煤巷快速掘进需要注意的事项, 指出来存在一个最佳掘进速度, 可以达到最优的施工效率。

关键词：大倾角,煤层,支护技术

参考文献

谈大倾角煤层机械化采煤 篇5

关键词：大倾角,煤层,机械化,采煤

大倾角煤层机械化采煤难度大, 我国采煤界进行了多方面的尝试, 并取得了一些可喜的成果。

1 钢丝绳锯采煤法

钢丝绳锯采煤的特点主要是用钢丝绳锯落煤, 其次是工作面一般不支护和用刀柱法管理顶板。

1.1 巷道布置。

用钢丝绳据采煤时, 工作面可沿煤层倾斜布置、沿走向推进, 也可沿走向布置、仰斜推进, 前者应用较多。工作面布置和推进方向不同, 区段内的巷道布置略有不同。区段上部开掘区段回风平巷, 区段下部开掘区段运输平巷, 两平巷分别掘有辅助平巷, 用于安装绞车等设备。运输平巷与其辅助巷间留有4~5m煤柱, 其间每隔5加左右用溜煤眼连通。当回采工作面推进到某个溜煤眼前, 应将溜煤上端扩成漏斗形以便使工作面锯落的煤炭能顺利溜入运输平巷装车或用输送机外运。工作面走向推进时, 还有几种与上述不完全相同的巷道布置方式。例如一种是区段回风平巷下不布置辅助平巷, 绞车等设备直接安设在回风平巷内。

1.2 回采工艺。

当采用工作面走向推进的形式时, 回采前应通过开切眼把锯刀和锯绳与上、下辅助平巷内的绞车牵引钢丝绳相连接。钢丝绳依靠绞车经过固定导向轮上、下往复牵引锯刀锯煤。锯下的煤自溜到运输平巷上方的溜煤眼, 在运输平巷内装车或由输送机运出。钢丝绳锯煤所形成的工作面为弧形。为防止煤炭下落时溜向采空区, 应将工作面锯成下部略超前上部的弧形。这样做既有利于煤炭自溜, 又能控制工作面上部采空区的顶板形成滞后冒落。锯采过程中, 应及时向前移动上、下两端的导向滑轮, 以便锯绳始终能压紧煤壁。当工作面|推进到距绞车2m时, 为使锯绳有足够的往复拉锯行程, 应用时向前移动绞车, 放绳后再继续锯采。用钢丝绳锯采煤时, 工作面内无支护。回采时的支护工作只是在回风巷内对采前支架进行加固。采空区处理采用刀柱法。当工作面推进到距前方的开切眼2~3m时, 停止锯采, 卸下锯绳, 通过新开切眼连接锯绳和牵引绳, 重新开始锯采。

2 滚筒采煤机采煤法

不少矿井在大倾角煤层中进行了滚筒采煤机采煤试验取得了较好效果, 下面讲述无支护工作面滚筒采煤机采煤法一例。

2.1 工作面布置。

滚筒采煤机无支护试验工作面长40~50m。沿倾斜布置, 沿走向推进。实践证明, 切割过程中, 工作面自然形成上部超前与走向线成80°~85°交角的斜面。采煤机采用外牵引方式, 牵引绞车 (JH2-14型) 安设在回风平巷内。工作面上方设天轮架, 对采煤机移动进行导向。

2.2 回采工艺。

采煤机主要依靠自重进刀, 由下而上沿底板割煤, 顶煤随割煤自行冒落, 采煤机行至工作面上端时, 自动停止牵引。然后, 将采煤机下放到工作下端, 待天轮架前移并重新固定后, 再进行下一次截割。工作面采落的煤炭自溜到工作面下端, 沿斜坡巷溜入运输巷的输送机中。

3 刨煤机采煤法

3.1 工作面布置与回采工艺。

四川渡口太平矿进行了井下试验。试验工作面位于该矿南一区和南二区的11号煤层, 煤层厚0.4~1.5m, 倾角62°, 煤层坚硬性系数f<5。顶底板均为砂岩, 局部地段有炭质页岩伪顶, 厚约0.2m。工作面长85~100m, 按走向长壁式布置。工作面内无支护, 用刀柱法管理顶板, 沿走向每推进15~20m留煤柱 (刀柱:) 3~5m。刨煤机组主要由牵引绞车、刨头、刨链等组成, 两台绞车分别安设在工作面上、下两端。刨煤机工作时, 工作面两端的牵引绞车通过刨链共同牵引装有刨刀的刨头在工作面上往复刨煤, 每次刨深为20~40mm。每当刨进一定距离 (约300mm) , 发现刨链松驰, 刨刀离开煤壁时, 即交替向前移动上下牵引绞车。移动牵引绞车, 依靠安设在上、下顺槽内的回柱绞车。

3.2 应用效果及评价。

试验期间, 沿走向共刨进69m, 采出原煤10187t。在刨煤机工作时间 (包括移绞车时间) 约3h的情况下, 达到的班进度和班产量分别为1.35m和180t。试验表明, 该刨煤机在坚硬性系数小于1.5的煤层中, 刨煤效果良好, 而且具有结构简单, 操作、维修容易等优点。存在的主要问题是: (1) 牵引绞车自备的液压支撑装置不足以固定牵引绞车, 需另打木柱支撑, 因而使移置牵引绞车占用的工时大为增加; (2) 下端牵引绞车维护条件不良; (3) 对上下顺槽的卧底深度要求严格; (4) 无配套的工作面支护装备, 因而限制了它的应用效果和应用范围。

4 地沟采煤机采煤

为了在伪斜柔性掩护支架采煤法中实现采煤机械化, 开滦煤矿研究所与开滦赵各庄煤矿合作1971年研制出地沟采煤机 (简称地沟机) 的试验样机, 并于1971年10月到1972年11月两次在井下试验。1976年淮南孔集煤矿也研制出一台地沟机样机并进行并下试验。在赵各庄矿试验的改进型地沟机, 由工作机构、主减速机、电动机、液压部、控制部和外牵引部组成。工作机截盘组成, 其主要用途是挖掘地沟。截盘和滚筒借助液压部可上下摆动。滚筒两端有可拆卸更换的短节, 借以改变截宽。外牵引部由回柱绞车改制, 设于回风平巷内。开滦赵各庄煤矿分别在9煤层和12煤层试验了其地沟采煤机。试验工作面斜长30~40m, 伪倾角25~30°, 护架宽1~2m;煤层厚4~4.5m, 倾角70°~80°, 煤层中等硬度 (12煤层局部有硬煤夹层) , 属高瓦斯煤层。地沟采煤机沿伪斜工作面上行截割挖出地沟, 地沟两帮的煤, 依靠自垮或用打眼放炮的方法采落, 而后沿搪瓷溜槽自溜运出。利用地沟机滚筒的轴承座拖挂一部分溜槽, 其后由人工续接固定溜槽。试验工作面累计推进37m, 采出煤炭2607t, 平均班产量100t, 工作面效率8.25t/工。试验表明, 该地沟机存在钢丝绳牵引可靠性差及防滑问题未得到妥善解决, 故试验中止。淮南孔集煤矿的地沟采煤机, 于1976年6月在该矿煤层进行了井下试验。试验工作面长35.4m, 伪倾角30°、采用架宽1.3m的八字形伪斜柔性掩护支架;煤层厚度平均1.5m, 倾角72°~75°、中等硬度, 属高瓦斯煤层。

这种地沟机的工作方式是伪斜上行采煤, 空程靠自重下放, 采用钢丝绳外牵引, 人工做机窝, 牵引与截割集中操作, 采下的煤炭从机身下溜出。试验中机体运行稳定, 截割机构工作可靠。割一刀的平均时间为30~35min, 割一刀的平均采出煤量为43t。试验中发现的问题有:该地沟机机体外形尺寸偏大, 直棱角多, 易向底帮滑动, 机尾无溜槽时机体下部溜煤空间易堵塞等。地沟采煤机的研制和井下试验, 是减轻工人体力劳动、实现掩护支架下采煤机械化的良好开端。

参考文献

[1]采煤学.北京矿业学院等院校编[M].北京:煤炭工业出版社, 1979.

[2]王家廉, 吴绍倩.煤矿地下井开采方法[M].北京:煤炭工业出版社, 1985.

[3]陈炎光, 徐光圻.中国采煤方法[M].北京:中国矿业大学出版社, 1991.

大倾角煤层 篇6

关键词：大倾角煤层,力学行为,应力应变,围岩控制

大倾角煤层一般是指倾角为35°～55°的煤层[1]。我国煤层倾角在35°以上的煤炭储量占17%,因此大倾角煤层的开采越来越受到重视[2,3,4,5]。开采大倾角工作面上覆岩层运动规律、采场矿压显现规律与缓倾斜煤层开采条件下有很大差别[6]。对比一般缓倾斜开采,大倾角煤层开采后,其上覆岩层运动和破坏的影响范围将向采空区上部边界偏移,而且随着倾角加大,这种影响也更为明显。当倾角大于70°时,垮落区可能波及到采空区上部未采煤层。对于大倾角工作面上覆岩层运动破坏及其应力分布规律主要立足于现场实测研究和系统的理论研究[7,8,9,10]。因此,正确分析大倾角工作面上覆岩层运动和破坏特征、支承压力分布规律及其对开采的影响,并采取有效的手段控制工作面顶板和巷道是确保大倾角工作面安全开采的关键问题。研究和掌握大倾角工作面开采过程中顶板运动规律及矿压显现特点,适时采取有效措施安全开采,对减少顶板事故,提高资源回收率,降低消耗,增加矿井经济效益,具有较大的实际意义。

1大倾角煤层走向长壁综采工作面矿压显现

以四川华蓥山广能集团绿水洞煤矿的大倾角煤层6134综采工作面为例,对矿山压力显现进行了较系统的观测。6134综采工作面(煤层厚度2.60～2.85 m,倾角25°～36°)矿山压力显现观测的主要数据见表1。

通过对表1的观测结果分析,大倾角煤层走向长壁工作面(倾斜布置)的矿山压力显现具有时、序、强度不一的复杂性,易于导致“R—S—F”(结构型荧光分子传感器)系统动态失稳,从而引发安全事故。因此,有必要对由于倾角增大后围岩(特别是顶板)的破断和运动规律进行深入研究。

2 数值模拟计算模型的建立

2.1 计算几何模型的确定

由于地质条件沿煤层走向基本一致,笔者采用ABAQUS工程软件在煤层倾斜方向建立二维模型,模型长200 m、宽200 m。模型上部采用应力边界,左右两边采用水平位移约束,下部采用竖直位移约束,如图1所示。

2.2 岩石力学参数的选取

计算中采用莫尔—库仑(Mohr-Coulomb)屈服准则判断岩体的破坏公式:

undefined

式中:σ1、σ3分别是最大和最小主应力;C和φ分别是黏聚力和内摩擦角。

当fs>0时,材料将发生剪切破坏。在通常应力状态下,岩体的抗拉强度很低,因此可根据抗拉强度准则判断岩体是否产生拉破坏。模型所涉及的岩、土体物理力学参数见表2,其中,B和S是由岩、土体的弹性模量E和泊松比μ确定的:

undefined,undefined

3 数值模拟结果与分析

图2为开采过程中围岩最大主应力云图,从图中可以明显地看出开采后工作面周边的应力集中现象。而且,随着开采距离的增加,顶板应力也越来越大,大应力区域的面积也在不断增大,当开采到一定程度,应力增加到岩层所能承受的最大应力时,就会发生破坏。

图3为开采过程中围岩的应力云图,从图中仍然可以看到明显的应力集中现象。随着开采距离的增加,开采区出现卸压区并且卸压区随着开采距离的增加而逐渐增大。在开采区的两端附近应力较大,而其他地方应力相对较小。

图4为开采前后的竖直方向的位移图,从图中可以看出,底部到顶上的位移依次增大。开采过后随着开采距离的增大,顶板的位移也逐渐增大,底板的位移却相对减小。

4 结论

以走向长壁大倾角综采工作面为工程背景,通过理论建模和数值模拟,研究了大倾角煤层开采围岩力学特征,结果表明:开采后工作面周围出现应力集中现象,随着开采距离的增加,顶板的应力也越来越大,当开采到一定程度,应力增加到岩层所能承受的最大应力时,就会发生破坏;开采区出现卸压区并且卸压区随着开采距离的增加而逐渐增大,在开采区的两端附近应力较大,而其他地方应力相对较小;随着开采距离的增大,顶板的位移也逐渐增大,底板的位移却相对减小。

参考文献

[1]伍永平,员东风.大倾角综采支架稳定性控制[J].矿山压力与顶板管理,1999,16(3/4):82-85.

[2]尹光志,鲜学福,代高飞,等.大倾角煤层开采岩移基本规律的研究[J].岩土工程学报,2001,23(4):450-453.

[3]赵元放,张向阳,涂敏.大倾角煤层开采顶板垮落特征及矿压显现规律[J].采矿与安全工程学报,2007,24(2):231-234.

[4]王树仁,王金安,戴涌.大倾角厚煤层综放开采顶煤移动规律与破坏机理的离散元分析[J].北京科技大学学报,2005,27(1):5-8.

[5]华道友,平寿康.大倾角煤层矿压显现立体相似模拟[J].矿山压力与顶板管理,1999,16(3):97-100.

[6]陶连金,王泳嘉.大倾角煤层采场上覆盖岩层的运动与破坏[J].煤炭学报,1996(6):582-585.

[7]张淼丰,王军,伍永平.大倾角煤层巷道支护方式设计与应用[J].西安科技学院学报,2000,20(2):97-100.

[8]曹树刚,熊文述,黎洪,等.大倾角巷道受力变形有限元法分析[J].矿山压力与顶板管理,1999,16(3):101-103.

[9]黄庆享,董柏林,陈国红,等.急倾斜软煤巷道破坏机理及锚网支护设计[J].采矿与安全工程学报,2006,23(3):333-336.

大倾角上山复合板煤层开采实践 篇7

经过对大倾角复合板煤层开采研究, 只有“硬支护”和“软支护”配合好才能保证安全正常生产。

“硬支护”即工作面液压支架。根据煤层厚度、倾角变化情况及复合板厚度变化情况, 应选择采高适应范围大、支护强度高的支撑掩护式支架。

“软支护”即工作面采用由上向下单向割煤、加固控制煤壁、工作面规格质量。

1 T1456工作面概述

T1456工作面位于唐山矿业公司12水平铁一区, 5煤层, 煤层厚度2.2m~4.5m, 平均2.9m。煤层倾角21°~28°, 平均26°。可采走向1060m。平均斜长129m。局部复合顶板较发育, 厚度0.2m~1.6m, 其中溜8至溜13段复合板厚度在1.6m左右。溜子道上山角度在3°~15° (储9号最大为15°) , 风道上山角度基本在5°~7°, 给安全生产带来极大威胁。

2 复合板煤层回采存在的难题

(1) 工作面刮板输送机下窜。输送机发生下窜时, 会造成机头过长, 导致输送机不能向转载机卸载或卸载煤块流出, 从而导致机头处人行道、机头老塘窝宽度不够。在下窜时可能会带动支架下移, 发生支架卡架、挤架的事故。

(2) 回采工作面存在安全隐患。机组在上行割煤过程中, 前滚筒割煤时, 会有大块煤矸冒落, 冒落的大块煤矸沿机身滚落时候, 极易砸伤正在操作机组的司机。为工作面安全生产带来隐患。

(3) 煤壁易片帮。由于复合板破碎且较发育范围煤壁松软、煤层分布缭乱、上山时工作面煤壁向下方倾斜等造成煤壁易片帮, 煤壁片帮造成复合板随着冒落, 严重范围控制不好存在直接顶也随之冒落, 造成工作面进度缓慢, 进而造成煤壁大范围片帮, 最后顶板又出现大面积流冒, 结果造成顶板支护失败或顶板事故。

(4) 煤层上山角度大, 造成打底矸量增大, 工作面挑顶困难, 继而工作面托煤顶厚度加大, 上顶复合板托不住易发生顶板支护失败或顶板事故。

(5) 煤层上山角度大, 支架移架困难, 移溜步距不足, 进而导致采煤机进刀量大于液压支架伸缩梁支护量, 造成顶板不能及时支护, 工作面易发生片帮冒顶事故。

(6) 工作面顶板不稳定, 容易发生抽冒, 影响采煤工作面断面高度。上山回采的工作面, 需要及时飘面溜子才能保证沿直接顶进行回采, 在处理工作面冒顶时, 需要反复的进行挤板、窝板、挑板, 消耗大量坑木等生产材料, 同时, 顶板不稳定导致工作面断面高度不达标, 严重时甚至导致机组无法正常通过, 影响正常生产。

3 控制技术与安全措施

(1) 合理的调整采煤工作面的伪斜量, 机尾超前量控制在20 m左右。当机头超长时, 在加机头过程中, 在面溜子机头处打两棵单体支柱支顶面溜子, 先加5组、20组、40组等小楔子, 然后再加机尾到40组、机尾到20组、机尾到5组, 在加刀过程中从机头往机尾单向顶溜子。施工过程中及时调整支架方向, 使支架与输送机保持垂直状态, 防止支架挤架或咬架现象的发生就能解决面溜子机头下窜的问题。

(2) 工作面割煤采用单向割煤的方法, 机组在下行时割煤, 不顶面溜子, 也不移架。机组在上行时走空刀, 在机组后顶溜、移架。机组在下行割煤时, 机组下方20m的范围内, 禁止有人停留或工作, 且经纬网与面溜子插帮拴牢, 每节至少拴一道。防止大块滚落到面溜子插帮外碰人。

(3) 对煤壁防止片帮采取以下方法

(1) 对煤壁打孔注固化剂, 孔深6m, 眼距5m, 采用1节花管配合5节实管, 封孔器封在5m深处, 注15桶左右, 即可使煤壁凝固成一体, 防止煤壁片帮。

(2) 对煤壁片帮严重范围两侧打全长玻璃钢锚杆配合固化剂使用加固煤壁。锚杆长2.2m, 眼距1.0m, 在按 (1) 步骤注固化剂, 从两边往中间挤, 缩小片帮范围达到顶板支护效果。

(3) 加大工作面液压支架初撑力。移架后升柱一定要顶实, 保证工作面液压支架初撑力达到规定的范围。

(4) 加强支架工操作技能, 本区规范支架工操作要点、顺序、标准。

(5) 在托复合板范围内铺双层金属网, 网与网之间采用鱼鳞式搭接, 网头搭接0.5m, 使用Φ1.6mm铅丝联网, 双丝单扣, 扣距80mm, 金属网下垂量与面溜子插帮拴牢, 每节至少拴一道。

(4) 对上山开采采取以下方法

(1) 在回采过程中, 采煤机司机控制采高, 高度及时挑顶, 保证机组顺利割煤, 机组后滚筒沿底板割煤, 尽量避免破底打矸现象。支架工在移架时, 保持支架顶梁、架脚与顶板底板平行。

(2) 如果上山角度较大, 支架爬上山的角度仍然追不上底板的上山角度时, 采用液压支架吊溜子的方法增加支架爬上山角度, 具体步骤:先将液压支架的前梁降低一定的高度, 用一根5m长的40型刮板输送机大链挂在支架前梁上, 大链两端用沙钩连接在采面刮板输送机上的机组行走齿条上, 然后升起支架前梁, 将刮板输送机吊起一定高度, 在输送机下面垫好木板, 然后将刮板输送机降下, 放稳后解下大链。根据采面现场的不同条件, 可以先吊一组支架, 也可以同时吊多组支架, 起吊高度也可根据条件灵活掌握。

(5) 工作面顶板控制方法

(1) 煤机挑顶过后, 及时伸出液压支架伸缩梁, 并上扬梁头控制顶板;移架时, 压移架, 工作面煤壁片帮地点采取超前移架的方法控制顶板。根据现场条件, 采用支架前梁挑板的方法控制顶板, 防止出现控顶距过大的情况。

(2) 如果托煤顶开采。在采高允许的情况下, 在复合板范围托0.2m厚的煤顶开采, 尽量不暴露和不破坏上部的破碎顶板。

(3) 工作面在回采顶板破碎带范围时, 当发生冒顶事故时, 合理调整本区工程安排, 加大面上人员数量, 以工作面回采为主, 及时调整大修班、检修班人数保工作面尽快推进。必要时每天可以安排专职人员看护工作面。在检修时间, 对有片帮、冒顶危险的地方, 提前挑板, 控制顶板。

4 结束语

大倾角煤层 篇8

1 大倾角煤层开采的特点

煤层倾角是影响采场矿山压力的因素之一。煤层倾角大, 开采困难, 所以开采大倾角煤层的矿井多采用上山阶段分区式开拓, 并且阶段垂高和斜长也比较小。开采大倾角煤层时, 垂直岩层层面的作用力减小沿层面方向的力加大。巷道易发生鼓帮、片落, 支架棚腿易内移、折损。护巷煤柱沿倾斜的尺寸可以比缓倾斜煤层小, 但煤柱易片落。大倾角煤层工作面支架受垂直压力较小, 但支架稳定性差, 容易倾倒, 必须采取措施防止滑滚物体伤害人员、砸坏设备以及冲倒支架。

由于垂直层面的作用力小, 在顶板岩性相同的条件下, 大倾角煤层工作面采过之后, 其顶板比缓倾斜煤层顶板难以冒落所以大倾角工作面可以加大控顶距和放顶步距。开采大倾角煤层, 上部垮落的矸石会自动向下滑滚, 充填下部的采空区, 因此工作面附近基本顶一般不会折断, 可以避免周期来压对工作面的威胁。然而, 如果工作面后方采空区不能及时被垮落矸石充填则不论是工作面的初次来压或周期来压都可能在没有明显移动和下沉的情况下突然发生大面积垮落, 因此要特别注意防止这类事故的发生。

因为倾角大, 不仅顶板冒落, 底板也可能滑脱, 尤其是倾角大、底板不稳固时, 要注意采取措施控制底板, 如一些矿井加设底梁。工作面倾角大时, 采空区垮落的矸石会从上部自动向下滑滚, 能对下部采空区起到充填作用。因此, 开采大倾角煤层时垮落带、裂隙带和下沉带的分布情况与缓倾斜煤层相反。大倾角煤层回采后, 不仅顶板发生垮落, 而且底板也可能发生移动和塌落。大倾角煤层群的开采顺序, 不仅可以采用自上而下的下行开采顺序, 也可以采用自下而上的上行开采顺序。

开采大倾角煤层时, 井下沿倾斜向上的运输困难而且复杂。落煤机械对大倾角工作面的适应性差, 顶板管理和工作面支护机械化难度大。因此, 目前大倾角煤层开采机械化程度低。此外, 在大倾角工作面作业人员上下不便, 操作困难, 不安全因素多。此外, 由于煤层倾角大, 水平投影图难以将开采情况表示清楚, 因此开采大倾角煤层所用的工程图一般以立面图取代开采缓倾斜煤层所用的水平投影图。

2 大倾角采煤工作面的安全防护措施

采煤机、输送机和液压支架用来组成工作面设备。支护设计是根据各采场顶板、地质、矿压等条件经过科学计算得出来的。工作面必须按照支护设计进行施工, 如不按支护设计施工, 容易因支护强度不够而造成顶板事故, 危及施工人员安全。在大倾角开采上为保证安全生产采取了以下安全防护措施: (1) 采煤机进刀防护措施。当采煤机沿工作面割完一刀后, 需要重新将滚筒切入煤壁, 推进一个截深。工作面进刀方式为端部斜切进刀, 下行割煤, 上行装煤走空刀。为防止采煤机左滚筒在割煤时甩起煤矸伤人。采取在采煤机左滚筒上方加装防护板, 遮挡割煤过程中煤矸飞溅。 (2) 输送机上方防护措施。煤矿采区运输工作中, 广泛采用输送机, 在工作面内沿走向建立防护网。 (3) 输送机上安全防护措施。由于大倾角开采煤矸滑 (滚) 、对输送机机头和端头支护有很大危害, 因此为保证设备不受损坏, 端头支护安全, 输送机机头前加装卸力挡煤板, 缓解冲击力。此外, 为了保证行人侧安全, 应在需要必要的位置安设挡导煤板, 降低煤的冲击, 以保证行人道。转载机设挡板可以防止煤炭溢出堵塞人行道。板加密后能增大阻力, 提高运输效率, 防止煤矸在溜尾堆积而影响后一部设备的运行。 (4) 采煤机本身防滑措施。在实际工作中, 为保证采煤机安全运行, 防止发生事故下滑, 因此除使用本身制动装置外, 还在机组下方加设防滑千斤顶, 行走轮后配备了防滑制动销, 保证了二次制动。此外, 从以人的角度出发, 预防事故首先要防止人身事故的发生, 所以必须加强人身防护措施。配备专业安全帽、特制护胸、护背、护腿等对工作面内的采煤机司机、支架工和其他工作面内作业的职工都是非常必要的。

3 大倾角煤层开采设备选择注意事项和原则

在35°~55°大倾角煤层工作面开采设备的选择是关键, 它的确定直接影响着安全开采。因此, 在选用设备时除遵循一般原则外, 还应满足安全防护要求。

3.1 液压支架的选择要求

在走向长壁工作面移架过程中, 由于液压支架自重在倾斜方向的分力会使支架沿倾斜下滑, 煤层倾角越大, 下滑力越大。支架后部因重量大且重心偏后, 所以下滑比前部严重, 造成支架歪斜。当煤层倾角增大到使支架失去侧向稳定时, 支架会向下倾倒。为了保证支架正常工作, 在煤层倾角大于35°时, 从设计制造上必须考虑采取防倒防滑措施。

为了提高工作面排头排尾支架的整体稳定性, 通常将工作面下部或上部的3~5架支架两两彼此用防倒防滑千斤顶相连, 构成排头或排尾支架组。特别是排头支架是工作面其他支架稳定的基点, 所以, 排头支架的稳定至关重要。

大倾角液压支架通常采用由千斤顶控制的调底座装置并采用缸径较大的侧推千斤顶以增大调架力。另外, 支架的立柱上设有扶手, 底座上设有台阶以便行人。

3.2 采煤机的选择要求

大倾角煤层综采工作面要求采煤机牵引力大、制动可靠、润滑效果好。现在大倾角采煤机均为无链牵引, 有可靠的制动装置, 使采煤机停电、失压、调速手把过零、牵引轮不同步、超速或电缆张力过大时, 均能实现可靠的制动。为实现安全操作, 采煤机中通常都装有无线遥控或平巷控制台控制。采煤机摇臂润滑采用分腔或强迫形式。目前, 先进的大倾角采煤机还采用多电机横向布置和四象限运行的变频调速技术, 运行可靠性更高。

3.3 输送机的选择要求

大倾角煤层综采工作面刮板输送机主要作为采煤机的轨道, 又是支架前移和抑制下滑的基点, 同时限制割下的煤自溜。因此, 要选配高强度的双边链刮板输送机, 溜槽为铸焊型, 销轨及其连接座均为加强型, 与推溜杆连接的双耳的强度也要提高。

大倾角煤层开采安全防护问题, 也反映了大倾角煤层开采的复杂性。随着开采技术的进步, 大倾角煤层的开采技术将得到广泛应用, 安全防护技术也必然会受到人们越来越多的重视, 得到不断完善和规范。

参考文献

[1]秦忠诚, 等.构造复杂煤层采煤方法[M].中国矿业大学出版社, 2003.