大倾角工作面

大倾角工作面（共11篇）

大倾角工作面 篇1

1 工作面及其设备与工艺

1.1 工作面概况

8013工作面采用走向长壁综合放顶煤的采煤方法, 一次采全高, 全部垮落法管理顶板。工作面走向长250米, 倾斜宽38米, 平均煤厚10米, 工作面倾角25～42度。

1.2 工作综放设备选择

8013工作面采用ZF4000/18.7/33G自移液压支架支护顶板;上、下端头采用单体液压支柱与π钢支护顶板, 工作面零米第一、二盘架子为过渡支架 (第一盘架子为ZFG4800/18/30型过渡支架) , 有利于增大工作面机头设备安全使用空间;工作面采用MGGD150-NW单滚筒采煤机落煤, 滚筒截深0.6 m, 采煤机单向割煤, 往返一次进一刀, 煤帮、砂帮采用SGD-630/180刮板运输机装、运煤, 工作面支架允许最大采高3.3m, 最小采高1.87m, 平均采高3.1m。

1.3 回采工艺

机械落煤→伸前梁→推溜子→移架子→支架放顶煤→扫浮煤。

2 大倾角工作面开采出现的问题

2.1 煤帮、砂帮刮板运输机下滑

由于工作面倾角过大 (>25°) , 由于刮板运输机的自重, 会造成工作面煤、砂帮刮板运输机下滑。由于运输机下滑, 会带动移液压支架下移, 损坏支架推移装置, 使工作面生产条件恶化。

2.2 工作面支架下滑、下端头压力大

由于工作面倾角大, 砂帮放煤时, 会造成煤层顶板破碎, 使支架不能有效接顶, 支架达不到初撑力的要求 (<90kN) , 一是造成支架下滑、倾倒, 二是造成支架相互挤压、π钢梁刮支架、使下端头压力增大。

2.3 煤帮片帮、淌货

由于工作面倾角大, 并且为残煤开采, 砂帮放煤时, 会造成煤层顶板破碎, 易引起工作面煤帮片帮、淌货, 工作面不易管理。

3 大倾角工作面的安全开采措施

3.1 刮板运输机防滑措施

(1) 在工作面煤、砂帮刮板运输机头处打一戗柱, 即用单体液压支柱一头打在运输机头, 另一头打在下端头下帮煤帮上, 刮板运输机头尾压顶子要打牢、打全。

(2) 推移煤帮运输机时, 要由下向上逐渐推移运输机。

(3) 每班施工前要检查好运输机与支架间的联接装置, 发现损坏要及时更换。

3.2 工作面煤帮管理

(1) 由于工作面倾角大 (>25°, 最大达到42°) , 移架、割帮、上端头施工等情况落地的煤块从工作面上部滚落到下部, 会对施工人员、设备造成伤害。为了保证工作面的安全施工, 由工作面零米开始, 每隔10米, 从煤帮到支架间, 用菱形金属网做一道挡货网。

(2) 由于砂帮放煤及为残煤开采, 煤帮会出现片帮、淌货等现象, 为了正常开采, 需要超前处理煤帮 (即用单体液压支柱与圆木或π钢棚、挂菱形金属网超前处理煤帮) , 超前处理煤帮的距离为煤帮运输机往煤帮1.2米, 以保证正常的一个循环。

(3) 采煤机割帮时, 采用单向割煤, 往返一次进一刀。若煤帮破碎时, 采煤机只割底刀, 人工处理煤帮顶部, 处理顶部时要从上往下施工, 并且只许一茬作业。采煤机割煤速度要控制在1.5～2m/min, 通过减缓割煤速度, 保证煤机匀速运行, 防止采煤机下滑。

3.3 移架措施

移架前的准备工作:①清扫浮煤、矸石等杂物;②检查各种管线连接情况, 侧护板油缸必须灵活好使, 安全阀必须可靠安全, 发现问题及时处理;③发现有卡架或超宽现象要及时处理;④认真检查好顶板和煤帮, 防碍移架的有冒落危险的必须提前处理。

(1) 移架时, 所移支架的相邻支架必须支撑有力, 移架顺序为1号、2号、3号架子, 然后4号、5号架子……依次类推。

(2) 移架时, 必须将所移支架的相邻两个支架升硬后先降前柱后降后柱, 收侧护油缸, 下方相邻支架用侧护板油缸封上, 往上顶着, 然后带压前移所移支架。

(3) 用液压单柱配合移架时, 单柱必须打牢, 稳拿稳放配合协调一致, 人员躲到安全地点防止单柱崩人。

(4) 移架时, 必须将所移支架的相邻两个支架升硬且十字头封上, 所移支架移出后, 再将相邻两个支架封着的十字头打开。

(5) 移架后, 将架子及时升起, 且将升柱手柄在升柱位置停留4-5秒钟, 保证初撑有力。且放货人员与移架保持不少于10米的安全间距。

(6) 移1号架前, 必须认真检查下端头的支护是否牢固, 并且在1号架子下侧顶梁位置用单体液压支柱打两个戗柱, 以防止移架时支架下滑。

(7) 移完1号架子后要及时检查1、2号架间要调好间距。

(8) 支架移到位置后, 相邻支架不能有明显错差, 支架不挤、不咬, 架间空隙不超过200mm。

4 结论

(1) 我区8013工作面的成功开采, 为西安煤业公司大倾角残煤工作面的开采, 积累了一定的经验。

(2) 大倾角残煤开采技术是成功的, 可行的。

摘要：结合辽源煤矿发展现状, 探讨大顾南综采工作面的回采技术, 对该技术的实践进行分析。

关键词：大倾角工作面,残煤开采,实践分析

参考文献

[1]辛亚民.大倾角工作面综采技术初探[J].煤矿现代化, 2006, (2) .

大倾角工作面 篇2

**公司由于提升设备陈旧落后，生产环节多成为影响矿井安全生产的主要因素，解决提升运输问题成为**公司建设本质安全型矿井的关键环节。**公司于2010年8月在主皮带斜井开始铺设一部强力皮带运输机，2010年10月铺设完成。该主皮带斜井倾角25°，长640m，安装DTL100/23/315S型皮带机，采用315KW电动机拖动，皮带用ST/S1000型强力皮带，每卷长200m，宽1m，内有79根Φ6mm钢绳芯，强力皮带接头方式为高温高压硫化，整条皮带硫化接头8个。

2、皮带试运转方案

经我公司有关领导和部门初检合格后，将进行试运行，现制定主皮带斜井试运行方案如下： 2.1试运转安排

第一次试运转时间：2010年10月25日上午8点

综合试运转时间：2010年10月25日至2010年12月25日 试运转地点：**矿业集团**矿业有限公司主皮带斜井 试运转总指挥：*** 成员：***

试运转目的：检验主提升系统改造是否满足设计要求，安全设施是否符合设计要求。2.2试运转总则

2.2.1为保证皮带在现场安全试运转，第一次试运转应由电机厂家、皮带厂家、减速机厂家、变频器厂家、支架厂家、集中控制厂家等派专人参加调试。

2.2.2第一次试运转时间不得低于4小时，皮带转圈在20个循环以上。

2.2.3试运转负责人员及维修人员，在皮带试运行前必须严格检查皮带运行准备工作是否已完好，确保各种保护齐全。

2.2.4试运转前各项检查和准备都完成后，方可开机空载试运转，空载试运转时先以0.3m/s的验带速度运转，至少运转5个循环，主要看皮带是否跑偏，如果皮带不跑偏，皮带在运转过程中的各项指标均已达到要求，用0.5m/s速度再运转3个循环，如果一切正常，然后以2m/s全速运转，全速运转至少在5个循环以上。

2.2.5空载试运转以后，然后以0.5m/s低速重载试运转，机尾给煤机给煤量应由少变多，逐渐达到正常给煤量，皮带机满载试运转3个循环，一切正常以后，再用2m/s全速运转，给煤机给煤量也是由少变多，达到满载后，皮带机运转至少在6个循环以上。

2.2.6胶带输送机司机必须熟悉胶带输送机性能及构造原理和作业规程，掌握胶带输送机的一般维护保养和故障处理技能，经过培训、考式合格，取得操作资格证后，方可持证上岗。

2.2.7强力皮带机空载运转电机电流80A，严控制给煤机给煤量，当皮带机电机电流在260A至280A时皮带机达到满载，电机电流不得超过300A。

2.2.8第一次试运转之后，由试运转总指挥和厂家相关技术人员共同决定进入综合试运行，综合试运行时间为60天。

2.2.9综合试运转期间，皮带机以2m/s的正常速度，在满载的情况下，每天运转不低于15个小时。

2.2.10综合试运转期间，维修工，皮带机司机必须思想集中，严禁酒后上班。

2.2.11强力皮带在试运行中要注重检查电动机、变速箱、传动齿轮、轴承轴瓦、联轴器、传动皮带、滚筒、托辊、液压站等是否正常。

2.2.12胶带机启动运行后，试运转人员要注意观察皮带机运行情况是否平稳，有无异常，各运转部位的声音是否正常，皮带是否跑偏，皮带张紧程度是否适当。

2.2.13停机检查时，必须切断电源立即办理停电手续，并将开关置于关闭位置，紧急停机处理故障时必须及时同集控取得联系。

2.2.14严格执行《煤矿安全规程》及操作规程。

2.2.15每班试运转完毕后清扫机头、机尾各机械、电气设备上的粉尘。

2.2.16试运转期间司机必须每隔一个小时就得测一下电机、减速机、主滚筒轴承、副滚筒轴承温度，并记录在册。

2.2.17试运转人员记录运转情况、出现的故障、存在的问题，按规定填写胶带输送机试运转记录。

2.2.18机械运行中，碰到下列情况必须紧急停机：（1）发生人身伤亡事故。（2）胶带打滑，跑偏，撕带时。（3）皮带被卡死。

（4）机架倾斜、倒塌或严重变形。（5）传动齿轮打坏、转轴折断。（6）机械轴承、轴瓦烧毁。（7）负荷运转，发生闷车时。

（8）电气、机械部件温度超限或运转声音不正常时。（9）液力偶合器的易熔塞熔化或其油（液）质喷出时。（10）信号不明或发现有人在胶带输送机上时。（11）有刮卡现象时。（12）皮带冒烟时。

2.3试运转达到标准

主皮带斜井强力皮带机在综合试运转期间达到达到以下目标为合格：

(1)带速在空载运转偏差在+10%～-5%，额定负载运行时偏差不得超过-5%。

（2）全长实测满载功率不大于额定功率的105%。

（3）在试运行期间，皮带机运行平稳，没有异常振动及响声；启动和运行中，皮带机不应有打滑和打带现象；负载运行时，所有转动件均能灵活转动。

（4）输送机在运行时，其边缘不得超出托辊管体和滚筒筒体边缘。

（5）制动装置和逆止装置工作安全可靠。

（6）打滑保护、堆煤保护、跑偏保护、温度保护自动洒水装置、烟雾保护、双向急停开关保护，均能达到规定的技术要求。（7）液压元件无渗漏现象。

（8）清扫器能有效地清理皮带上的煤泥。2.4试运转前的检查

2.4.1开机前必须对设备进行全面检查，排除障碍物，做好开机准备工作，确认皮带上和皮带机部位无人方可开机。

2.4.2检查各导向滚筒和驱动滚筒是否安装牢固，电缆、油水管有无挤压、破损现象；认真检查传动装置，各部螺丝是否齐

全、完整、紧固；减速器是否有渗漏现象；检查皮带机综合保护装置是否可靠；硫化接头是否完好；各种保护是否灵敏可靠；信号、照明、电话是否畅通、清晰可靠；供电、电控系统各种操作装置是否处于灵活可靠的完好状态。有故障及时汇报和处理。否则，不得开车。

2.4.3从机头到机尾每班认真检查一遍，看有无挂塞皮带及煤块矸石掉落塞阻皮带、托辊有无掉落不转现象。

2.4.4启动前检查开关是否处于良好状态，先进行空载运行，不得随意解除联锁，开机前必须按铃示警3分钟。

2.4.5启动前检查完毕后，确认无问题启动皮带。2.5试运转安全措施

2.5.1所有参加试运转的工作人员必须认真学习本规程，并经过必要的培训后上岗。

2.5.2试运转时，所有工作人员必须保持思想集中，统一指挥，不得擅自离岗、脱岗。

2.5.3开车时，司机必须随时注意各种仪表及系统是否正常，如有异常立即停车并处理，遇到紧急情况司机可直接操作紧急停车按钮停车。排除故障后方可继续开车。并严格按照巡回检查制度要求进行定期巡回检查。

2.5.4开车后操作人员必须集中思想坚守岗位，维修人员要经常检查滚筒、减速机的温度是否正常；逆止器工作是否正常，发现问题，及时汇报排除。

2.5.5皮带启动不起来或打滑时，严禁用脚蹬、手拉、压杆子等方法处理。皮带运行中，严禁在皮带下打扫卫生和清料。2.5.6试运行中如发现皮带跑偏、打滑、乱跳等异常现象时，应及时进行调整。皮带打滑时，严禁往转轮和皮带间塞东西。皮带松紧度不合适，要及时调整拉紧装置。

2.5.7电动机及其开关地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止运转，切断电源。撤出人员，进行处理；

2.5.8皮带司机要及时了解煤仓和溜煤筒储煤情况，防止机头被煤堆死，磨擦皮带，造成皮带被磨断或着火。

2.5.9停车时，非紧急情况下，不得使用紧急停车，按正常停车操作程序停车。

2.5.10高强皮带严禁拉乘人员。

2.5.11高强皮带运输系统必须进行每天不低于4小时的停车检修，并严格按检修周期进行，其检修质量符合《煤矿机电设备检修质量标准》要求，并符合《煤矿安全规程》的要求。

2.5.12高强皮带机械检修人员必须经过专业培训，未经过专业培训的工作人员禁止上岗作业。高强皮带机械检修人员检修时必须做到认真负责，严格按照本工种操作规程执行，遵守机械检修周期，各部润滑按机械润滑周期进行。

2.5.13皮带和皮带接头每天由机械检修人员检修一次，并每日填写检修记录，发现暗伤横向大于150毫米时，应及时向队

领导和设备科汇报，由矿统一安排解决，进行接头硫化。

2.5.14高强皮带电气检修人员必须经过专业培训，未经过专业培训的禁止上岗作业。高强皮带电气检修人员检修时必须做到认真负责，严格按照本工种操作规程执行，遵守电气检修质量标准，按规定定期对电气设备及设施进行实验，确保各种保护实验完好，有问题及时处理，不得带病运转。

2.5.15高强皮带机尾把关人员，要持证上岗，遵守操作规程和各种规章制度，不得脱岗、空岗、窜岗、不得早退。认真负责本岗位的文明生产，防止机尾被煤或其它杂物噎住，要及时同机头司机保持联系，控制出煤量的大小。

2.5.16皮带维护人员要严格遵守巡回检查制度，发现问题及时处理。

2.5.17巡检时，禁止从没有安全装置的皮带架下通过，所有安全防护罩和安全栏杆必须保证牢固可靠。

2.5.18所有传动轴承、托辊每天检查一次，发现损坏及时更换。

2.5.19所有减速机齿轮、轴承每月检查一次，发现损坏及时处理。

2.5.20所有联接销、固定螺栓每日检查一次，发现损坏和有故障要及时处理。

2.5.21各处密封装置应每天检查一次，发现损坏及时处理。2.5.22逆止器要每天由机械检修工彻底认真的检查一次，做一次逆止实验和填写记录。

2.5.23干部严格执行干部上岗检查制度，并认真填写上岗记录，检查各种保护装置性能是否良好可靠，检查设备运行状态，解决生产中存在的问题，检查各种制度的执行情况，落实安全生产和文明生产。

2.5.24坚持做好每月三次大型设备安全检查和互检工作，对检查发现的问题及时通知基层单位，要求基层单位及时整改，整改落实有记录。

2.5.25坚持开展安全隐患排查制度，认真落实安全隐患整改制度。

3、事故处理预案

3.1冒顶事故应急处置方案

3.1.1当工作地点有冒顶预兆时,值班副区长、班长应立即组织人员撤离到安全地方,并观察冒顶区的发展情况,及时汇报,采取正确处理措施。

3.1.2当工作地点突然发生大面积冒顶,现场班长,立即清点人数,若无人员被埋压时,可一边撤离,一边向调度室汇报,并将工作面电源切断。

3.1.3皮带冒顶区以下人员沿联络巷进入轨道上山,回风巷及冒顶区以上人员沿回风巷到轨道下山待命。

3.1.4若有人员被埋压,被埋压人员应尽可能发出求救信号,如晃灯,敲击水管等,以便救援人员及时发现。

3.1.5在被埋压人员没有全部被埋时,身体有活动能力时,要保持冷静,及时清除被埋压人员身体周围的煤矸,开展互相救,当班副区长和班长,必须采取措施,防止事故扩大,危及抢救人员的安全。

3.1.6当冒顶处理及控制后,要及时清理冒顶的煤矸,恢复通风,对设备全面检查一遍,查看设备是否被埋压。3.2瓦斯爆炸事故的应急处置

3.2.1井下发生瓦斯爆炸时,井下知情人员应以最快的方式向调度室汇报灾害的地点及范围。

3.2.2井上值班人员,当获知皮带巷瓦斯爆炸时,应立即通知井下各作业地点的工作人员,并向队领导汇报。

3.2.3井下跟班副区长、班长,应立即清点人数,组织人员,选择正确的避在路线撤离。

3.2.4发生爆炸事故撤离时,应根据具体情况,无论沿什么路线撤离,一定要保持冷静,不要惊慌,不要乱跑乱叫,不要随便进入回风烟流中,在回风烟流中行走时,必须按规定戴好自救器,在工长和班长的带领下安全撤离。

3.2.5在爆炸瞬间,未来的及戴好自救器的,当爆炸冲击波和火焰袭来时,应迅速背向冲击波方向,脸向下,头靠地,用衣服遮

盖头部,尽量减少皮肤外露,同时,要尽量憋住呼吸,防止吸入大量的高温有害气体。

3.2.6在通路因冒顶阻塞时,自救器不起作用,应进入避难峒室,构筑临时避难所待救。待救时,要保持冷静,减少氧气消耗,避难所外要留有衣服,矿灯等信号,以便营救人员发现。3.3钢丝绳芯输送机断带事故的应急处置

3.3.1当发生断带事故时,皮带司机应立即停止电源,通知区队值班干部和矿调度室。井下跟班副区长应立即清点人员,组织人员紧急抢险。

3.3.2队领导立即在地面制定措施,准备紧急处理的材料,组织人员下井。

3.3.3井下干部应立即组织人员在现场检查断带地点和巷道损坏情况。

3.3.4区队仓库应准备充足的高强皮带硫化接头用的各种材料,硫化器完好。

3.3.5待所需要的人员到齐,材料齐备后下井处理,要编制具体的处理措施。

3.3.6在处理事故的过程中,所有人员要统一指挥,做好自保互保工作。

3.3.7事故处理完毕,应清理现场,在岗位人员上岗后,发信号试运转。

3.3.8试运转时,人员要远离皮带,注意观察,试运转时间不少于1小时。

3.4皮带逆止器失效，重载皮带下滑事故

3.4.1当发生重载皮带下滑时，司机应立即通知区队值班干部和矿调度室。井下跟班副区长应立即清点人员,组织人员紧急抢险。

3.4.2队领导立即在地面制定措施,准备紧急处理的材料,组织人员下井。

3.4.3井下干部应立即组织人员检查皮带下滑造成的人员、设备掩埋情况。

3.4.4若有人员被埋压,被埋压人员应尽可能发出求救信号,如晃灯,敲击水管等,以便救援人员及时发现。

3.4.5待所需要的人员到齐,材料齐全后下井处理,要编制具体的处理措施。

3.4.6在处理事故的过程中,所有人员要统一指挥,做好自保互保工作。

3.4.7事故处理完毕,应清理现场,并清洗被掩埋段强皮，在岗位人员上岗后,发信号试运转。

3.4.8试运转时,人员要远离皮带,注意观察,试运转时间不少于1小时。

4、安全注意事项

4.1救护人员必须按规定佩戴符合标准的个人防护器具。4.2按规定采购所需用品，并严格按规定使用。

4.3制定的救援方案要有针对性、适用性和可操作性，事前要经过演练。

4.4现场自救和互救应遵循保护人员安全优先的原则，防止事故漫延，降低事故损失。

4.5应急结束后，领导小组应组织人员对本次救援工作进行总结，找出问题，修订完善应急方案。

目录

1、概述.............................................1

2、皮带试运转方案...................................1 2.1试运转安排......................................1 2.2试运转总则......................................1 2.3试运转达到标准..................................5 2.4试运转前的检查..................................5 2.5试运转安全措施..................................6

3、事故处理预案.....................................9 3.1冒顶事故应急处置方案............................9 3.2瓦斯爆炸事故的应急处置.........................10 3.3钢丝绳芯输送机断带事故的应急处置...............11 3.4皮带逆止器失效，重载皮带下滑事故...............12

4、安全注意事项....................................13 附录一：主斜井强皮试运转班检表

大倾角工作面 篇3

关键词：大倾角；π放；伪斜；煤层；开采设计

中图分类号：TD823文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0158-02

“π放”工作面在煤层倾角≤25°的条件下回采日益成熟，并有高效率、高单产、低成本、良好的顶板控制效果等优点，因此在全国得到迅速推广。开滦集团林南仓矿业分公司属构造复杂型矿井，煤层赋存条件较差，平均倾角大于25°的煤层储量所占比例较大，占总可采储量的48.3%，尤其是下一步的新区域，东二小采区煤层平均倾角将达到30°。所以在大倾角中条件下应用“π放”回采工艺，并实现安全回采，对林南仓矿以后的发展意义重大。我矿于2004年2月下旬开始在1222下大倾角工作面试验应用“π放”工艺开采，效果较好。

一、1222下工作面基本概况

（一）工作面地质情况

林南仓矿业分公司井田属蓟玉煤田，井田位于煤田中一个独立向斜盆地，盆底倾角缓，边缘倾角大。该工作面位于林南仓矿业分公司西二采区，属12S煤层。北为53ｍ冲积层防水煤柱线，南为-240大巷。煤层平均倾角34°。为块状半亮型煤，煤层厚度比较稳定，煤层厚最大5.2m，最小4.8m，平均5.0m。

（二）工作面情况

走向长为75m，切眼长度35m。采用走向长壁后退式π型钢放顶煤，采用全部垮落法管理顶板，采面沿底托煤顶推采，工作面支护的支护形式为：DZ-2200型单体液压支柱配合2.4m长π型钢梁，工作面共计三排支柱，排距1000mm±100mm，π型钢成对使用，对间距650mm±50mm，上顶铺设铺设编织网。

二、工作面伪斜开采设计

伪斜开采方法：切眼掘进方向与煤层倾向线（即：煤层真倾角）成一定夹角α（见图1），以此来降低切眼的平均坡度，该工作面将切眼降至25°以下。

（一）夹角α的确定

三、问题与对策

采面经过伪斜调整后，平均坡度虽然降为22°，但工作面局部坡度仍较大，局部达到了38°，给回采带来很大的困难，主要有以下几点：

（一）工作面支护的稳定性问题

π型钢放顶煤工作面，由于其支护特点，决定了工作面整体支护性差，工作面倾角大，极易造成失稳倒架。为保持支架整体性与稳定性，主要采取对策如下：

1．加强采面支护质量，严格单体液压支柱初撑力管理，落实班中、班末支柱初撑力的验收制度，响炮、放煤前，对支柱初撑力进行检查，如果不合格严禁进行放炮、放煤，加强二次注液管理，放炮前、放炮后以及放煤前必须对单体柱进行二次注液，上顶插严背实，确保不空顶，柱顶加打实。

2．在老塘侧加打连锁木托板，使用2.4米大板，一板三柱沿倾向支护，增强支架的整体性和采场切顶强度。

3．加强单体柱之间，以及与兀型钢之间的整体性，将单体柱与顶梁拴一道，主副梁单体柱间拴一道保险绳。

4．杜绝工作面失效柱，班中各段对本段支柱负责巡视，发现失效柱及时更换。

（二）大块煤矸防坠落对策

1．间隔5m设置闸挡，挡高0.5m。具体做法是：在煤壁、人行道都设木料挡，分段错开，方便行人，又可防止大块煤矸等下滚伤人。

2．采面大块煤矸在当地用大锤打碎，严禁向下方滚动。

3．严禁用采用输送机运送物料，防止木料放置不好，刮倒支柱，造成倒架。

四、结论

采用“π放”工艺伪斜开采在我矿大倾角煤层的成功应用，由于制定的技术措施比较得力，现场管理规范，保证了在复杂困难地质条件下的安全高效生产，取得了较好的经济效益和社会效益。同时，也为以后继续应用打下了坚实的基础。

大倾角工作面防止倒架技术 篇4

阳泉煤业 (集团) 有限责任公司五矿贵石沟井, 地处山西省阳泉市平定县冶西镇。井田位于沁水盆地东北边缘, 太行山背斜的西翼, 地理位置在山西省平定县城西南, 呈北东南西向延伸。全井田南北长近9km, 东西宽近8 km, 总面积约82.534 1 km2。开采深度低于800 m, 本井田含煤地层为二叠系下统山西组及石炭系上统太原组, 含煤15层, 煤层总厚度15m左右。含煤系数为8.4%。主要可采煤层有8号、15号二层, 局部可采煤层有3上号、8号、9上号、9下号、12号五层。贵石沟井现主要开采15#煤层, 采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤采煤方法, 全部垮落法管理顶板。

8134工作面位于贵石沟井西北翼采区510水平, 开采15#煤层。工作面设计可采走向1 401 m, 倾斜长230 m, 开采面积320 964 m2, 煤层厚度6.12 m, 容重1.42 t/m3, 工业储量2 789 305 t, 回采率88%, 可采储量2 426 696 t。煤层总厚5.70 m~6.90 m, 平均厚度6.62 m, 煤层为复杂结构煤层, 含夹矸2层~3层, 一般为泥岩及砂质泥岩, 煤层结构为1.72 (0.25) 3.4 (0.25) 1.0 m。底层夹矸距底板0.8 m~1.2 m, 厚0.05 m~0.25 m, 层位较稳定。工作面沿走向长壁布置, 布置4条巷道 (进风顺槽、回风顺槽、内错尾巷 (用于解决回风及上隅角瓦斯积聚) 及走向高抽巷 (用于抽放临近层瓦斯) 。

工作面采用MGTY-400/930型双滚筒采煤机、前刮板输送机 (工作溜) 为SGZ—800/1050型, 后刮板输送机 (后部溜) 为SGZ—1000/1400型, ZF5600—17/32H低位放顶煤支架, 及其配套设备。该工作面地质构造较复杂, 煤层整体北高南低。工作面回采前期300 m范围内, 发育一组褶曲构造, 煤层坡度较大, 最大达37°左右, 平均达到18°。因坡度较大, 容易发生倒架事故, 为保证工作面正常开采, 对大倾角综采工作面防倒架技术进行了研究。

2 发生倒架的原因分析

大倾角综采工作面在日常生产过程中, 常常会因为两巷高差大、顶板管理不善等因素造成液压支架的倾倒, 致使顶板状况恶化, 引发漏、冒顶, 工作面减产, 甚至停产。为此, 我们必须根据生产实际经验, 结合设备特性, 对综采工作面支架发生倒架的原因进行客观的分析, 总结大倾角工作面的防倒架技术。

2.1 倒架的客观因素

2.1.1 地质条件

由于地址条件的限制, 工作面沿倾斜方向布置, 沿煤层走向方向推进即倾斜长臂开采, 造成工作面上、下端头落差加大, 沿工作面排列的液压支架倾斜角度自然加大。

2.1.2 设备条件

综采工作面的刮板输送机及液压支架在前移过程中, 由于自身重力因素, 势必产生向下方的运动, 而且这种运动贯穿于整个生产过程中, 当运动到一定程度后即会发生运输机的窜动, 运输机窜动过大就会带倒液压支架, 因此控制设备因素是控制倒架的又一因素。

2.2 倒架人为因素

2.2.1 安装调整不力

大倾角工作面由于两巷高差大, 工作面局部坡度大, 在生产过程中因支架不能接顶或运输机窜动, 极易出现支架倒架现象。为此, 在工作面安装阶段, 必须根据工作面的地质条件, 及时采取相应的调整措施, 在支架安装过程中进行适当调整。然而, 目前在综采工作面安装过程中, 由于安装队伍赶进度或安装队伍水平有限, 在支架安装过程中没有根据地质条件, 对支架安装技术进行调整, 造成安装阶段的防倒架工作缺失, 给正常开采倒架埋下隐患。

2.2.2 超高采煤

综采工作面的设备选型配套与地质条件的复杂多变之间的矛盾, 导致液压支架选型既不能太重也不能太轻, 过重造成财力浪费, 投入增大, 成本过高;过轻造成有效支撑高度降低, 煤炭资源严重丢失, 所以支架选型应保持适当。即使如此, 仍然无法完全解决工作面沿底采煤的难题, 在工作面生产过程中, 由于管理及采煤机司机操作的原因, 经常出现采高超规定的现象, 超高造成液压支架无法接顶或接顶不严, 液压支架产生“晃动”, 导致倒架发生。这种情况极易造成大面积液压支架“睡倒”及大面积冒顶, 后果十分严重。

2.2.3 运输机控制不当

因运输机的自重下滑, 带动液压支架倒架 (煤层倾角大于12°) , 此种情况表现在运输机向前推移的过程中。

采煤生产过程中, 因为人为生产管理失误, 以及现场人员操作不当, 常出现单方向推移运输机的现象, 单推次数累计过多时, 引发运输机单向窜动, 其结果势必引起支架大面积倒架。采煤过程中, 工作面挖底或留肚造成工作面不直。在工作面顺直过程中, 方法不当, 导致循环错乱, 故引发小范围局部倒架发生, 此时, 需认真查找发生倒架原因, 对症下药。某种意义上讲, 局部倒架比整体倒架更难调整。

3 大倾角工作面防止倒架技术

3.1 安装准备方面

a) 根据工作面回风, 进风及两巷高差的情况, 在机头过渡架安装过程中, 调整使液压支架向工作面缩进50 cm左右, 给初采阶段多拉移机头预留出一定的空间, 防止初采阶段在调整工作面推进差过程中, 因工作溜下滑而带动、拖拽支架, 造成液压支架堵死煤帮情况的出现;

b) 安装过程中根据工作面坡度, 改变后部溜与液压支架连接。改变后部溜与支架连接时, 一般遵循将后部溜中处于下坡段的溜槽与液压支架底座回风侧连接;将后部溜中处于上坡段的溜槽与液压支架底座进风侧连接的原则。经过调整改变后, 使大倾角工作面的液压支架, 在生产过程中受到生产溜下滑拉力的同时, 受到后部溜的拉力, 确保了液压支架在生产过程中始终达到受力平衡, 避免了因受力不均发生倒架;

c) 安装过程中, 在背斜地段, 避免液压支架安装与工作溜保持垂直的安装形态, 根据工作面的坡度不同, 调整使支架与工作溜形成5°~11°的夹角, 为开采过程中预防液压支架, 向下坡侧发生倾斜预留一定的空间, 可以有效地避免背斜地段液压支架的倒架。

3.2 初采阶段采取措施

初采阶段采取切巷退锚措施, 即初采前, 将液压支架顶部原切巷钢带上靠工作面煤壁一侧的两根锚索退掉, 提前降低工作面顶板支护强度, 使顶板提前有一定量的下沉, 保证工作面液压支架提前承载, 缩短顶板的垮落步距, 对防止工作面液压支架倒架意义重大, 从而为初采提供有利条件。

3.3 正常开采过程控制

a) 在背斜地段, 支架间隙达到30 cm~60 cm时, 为防止架间隙过大而发生架间流煤、流矸, 进而出现支架空顶的情况, 在开采时采取铺网上板梁措施, 保证液压支架的接顶, 确保顶板的完整性, 避免液压支架在开采过程中, 因接顶不严发生的“晃动”而发生支架“打架”或倒架;

b) 控制采高。在日常生产过程中, 始终控制采高在2.5 m左右, 避免因超高造成支架无法接顶或接顶不严;在顶板破碎、片帮地段采取了带压移架, 适当的降低工作面采高, 保证工作面液压支架错茬不超规定, 避免液压支架产生“晃动”而发生倒架;

c) 严抓工作面的工程质量。开采过程中严格要求工作面工作溜平直, 严禁留肚。重点抓好两端头工作溜的平直, 防止因端头工作溜不直造成支架端面距大而空顶, 进而发生支架倾斜。

为保证工作面顶板平, 在背斜地段适当采取局部割底措施。在正常生产过程中, 严格按规定割煤, 不留伞檐。在顶板不好的地段, 为防止顶板不平, 在割煤移架过程中, 使用单体支柱配合移架, 确保工作面顶板平整, 在防止支架空顶倒架方面具有积极作用;

d) 控制工作面推进差。根据大倾角工作面高差及坡度情况, 及时调整工作面回、进风推进度。在回风比进风高20 m时, 保持进风超前回风距离在9 m~13 m之间, 在回风比进风高25 m时, 保持进风超前回风距离在10 m~15 m之间, 在回风比进风高超过30 m时, 保持进风超前回风的距离不大于高差的距离, 回进风的推进差要随着工作面高差的变化, 随时做出适当调整, 调整尺度要根据工作面具体情况而定, 要确保进风超前回风的距离与工作溜下滑距离达到平衡。

4 防倒架技术结论

在日常生产过程中, 要灵活应用以上防倒架技术, 尽量避免倒架情况发生, 通过生产中的实践经验, 我们将综采工作面防倒架技术一般性地总结归纳为以下几点:

a) 根据工作面条件, 做好基础工作, 在安装阶段, 预先调整支架状态, 为防止开采过程倒架奠定基础;b) 在初采及正常开采过程中, 坚决保证工作面支架接顶, 防止支架晃动;c) 根据支架倾斜方向, 及时调整推进差, 保证伪倾斜开采;d) 根据现场支架受力情况, 及时调整后部溜与支架的连接比例;e) 在工作溜及支架控制得当后, 要坚决保证工作面工程质量, 保证按照正规循环组织生产, 严禁工作面挖底或留肚;f) 根据工作面两巷高差情况, 在工作面设计时, 要使工作面低的一端要比高的一端多出一定距离, 根据经验数据, 一般保持多出的距离不大于两巷高差;不小于两巷高差的1/2, 保证工作面伪倾斜开采。

综采工作面两巷高差大, 重型设备多, 如若工作面支架控制不当, 发生支架歪斜、倒架的可能性极大。根据工作面情况, 在不同的阶段, 合理地采取相应的防倒架措施, 因此熟练地掌握支架防倒技术, 对保障安全生产有着积极的作用, 同时也将产生巨大的经济、社会效益。

通过研究, 在西北翼8134工作面安装、开始期间, 采用上述方法, 取得良好效果, 未发生倒架事故。

摘要：针对大倾角综采工作面的特点, 分析了发生工作面支架倒架的原因, 有针对性地提出了防止倒架的措施, 熟练地掌握支架防倒技术, 对保障安全生产有着积极的作用, 同时也将产生巨大的经济、社会效益。

大倾角液压支架防倒防滑技术研究 篇5

【关键词】大倾角；液压支架；防倒滑

1、引言

随着我国资源的日益枯竭，煤层开采的赋存条件趋于复杂，各种不利于煤层开采的不利因素逐步增多。目前，大倾角煤层开采作为特殊煤层开采的方式之一，面临着随着煤层倾角的增大，液压支架高度的增高，液压支架的倾倒倾向加大，沿工作面倾角方向下滑的倾向加大。增加因综采面液壓支架倒滑产生生产事故的概率。因此，对于大倾角采煤工作面来说，考虑液压支架的防倒防滑滑问题就显得尤为重要，着手液压支架的防倒防滑技术研究是保障煤矿安全的重要课题。

2、液压支架防倒防滑技术研究

杜绝液压支架下滑的问题，则必须使工作中的支架支撑位于在顶底板之间。通常产生支架倒架的情况多是由于顶板非正常形态导致。上方顶板冒空，局部顶板完整性差，再或者存在向下移动空间，在当垮落产生时，这个倒向力的显现使支架倾倒。因此，支架防倒防滑技术问题的产生，基本上是当支架脱开顶板时出现的。针对上述分析，在大倾角工面支架上可靠的防倒、防滑装置，实现支架动、静态防倒防滑。如图1所示：（1）在顶梁和掩护梁两侧面千斤顶3和导向杆，每两个千斤顶为一组，设计在同一轴线套筒2内，分别控制两侧护板1。（2）侧护板导向杆，每两个为一组，设计在同一轴线套筒内，内置弹簧，分别连接两侧护板。（3）两个千斤顶5、导向杆6和一个防滑梁4构成了防滑底调装置，置于支架底座内。支架底座的结构及尺寸决定防滑梁的形状和尺寸构，设计在支架底座侧面，形状成梯形。由防滑梁将两个千斤顶和导向杆连成一体。

2.1支架防倒技术研究

通常情况下，当支架的重心铅直线在支架底座内，支架是不会倾倒；如果铅直线在底座外部，支架就会倾倒。液压支架的倾倒角为一敏感的影响因素，工作面的倾角大小直接决定了支架工作的稳定性，在设计工作面布置防支架倒滑措施中，支架极限倾倒角为重要的考量指标。一般而言支架极限倾倒角可设定为24.2°，液压支架倾倒会产生于倾角大于20°的综采面。当工作面倾角在25°左右时，可以采用伪斜方式布置工作面。所以，工作面实际倾角等于或大于倾倒角时，则支架就需要加防倒装置，其主要措施包括：（1）布置液压支架时，确保支架间的紧密度，减小顶梁间间隙，使它没有倾倒的空间；支架侧护板千斤顶、侧推弹簧使支架顶梁相互靠紧，止倒架。（2）增设调架千斤顶，当支架出现倾倒倾向时，以支撑顶板的相邻支架作支点，及时采用千斤顶调整该支架位置。

2.2支架防滑技术研究

支架下滑力与支架摩擦力相互作用的结果决定了支架行进方向，当摩擦力难以克服支架的下滑力时，则支架下滑就难以避免，如果摩擦阻力能够抵挡支架下滑力，则支架的正常形态能够得到保证。而支架的下滑力大小均和工作面倾角有关，一般而言，18.6°被认为是支架下滑的极限角。实际生产中，当倾角过大时就要采取相应的防滑措施。具体措施主要有：（1）伪斜工作面是有效减小工作面倾角的布置方式，应适时积极采用，减小工作面倾角。（2）采用全程导向，要严格控制推移杆和底座间隙，控制输送机下滑。（3）控制输送机的位置。输送机位置变化必然影响支架的形态，支架推移杆连接于刮板输送机，输送机和支架连接的耳子控制支架位置。因此，输送机下滑必然带动支架下滑、同样输送机上窜也带动支架上窜。使用中，输送机的位置调整可应先推机头，可以使输送机上窜，先推机尾可以使输送机下滑。（4）加装防滑千斤顶，以有初撑力的支架为支点，可以控制支架的形态和改善移动方向。（5）设置防输送机下滑装置，避免因输送机下滑影响到支架形态的稳定性。通过控制防滑千斤顶动作，推移输送机。

3、大倾角液压支架防滑防倒措施

（1）防止支架下滑采用伪斜工作面布置，下端超前的伪斜采面更加有效防止支架下滑，是液压支架防倒滑优先采用的布置方式。及时调架作为采高增大的伪斜工作面重要的技术措施，可有效调整架间距离不均，防止因采高过大导致支架歪斜概率。（2）安装活动侧护板带有活动侧护板的掩护型支架顶梁和掩护梁上的活动侧护板可以起到导向、调架、防倒、防滑的作用。当倾角较大时，需要加大活动侧护板的液压推力，并采取两侧可活动的结构。（3）安装导向杆、导向腿、导向轨等机械导向装置。支架的底座安装导向杆，用于导向，在移架时控制方向。同时，架间调整利用调架千斤顶，设置在相邻支架，在移架过程中对支架行进调整。导向腿装与输送机或推移梁相连，安置在相邻支架的底座，可保持支架间距和控制其移动时方向，并兼具相当的防滑特性，被用来控制整体移动的支架。导向轨和装在支架上的调架千斤顶一起，起到导向防滑和调架的作用，安装在底座间。但要注意的是，在煤层倾角较大时，这几种装置不能完全消除走偏现象，其运行的效果取决于导向装置的配合间隙，常需配合液压调架装置使用，才能获得较好的效果。（4）安装防倒防滑千斤顶：为了阻止支架的滑倒，可采用防倒或防滑千斤顶的方式，这类千斤顶均安置在液压支架上、能够在移架时提供推力，以防止支架下滑，倾倒，并进行架间调整。另外，可活动侧护板也可用于架间防矸和调架作用，而此类侧护板均安装在掩护支架上。

4、支架防倒防滑措施

综上所述，对于煤层倾角较大，垂直层面的分力减小，平行层面的分力增大，所以，支架工作过程中，易发生倾倒和下滑。采取措施：（1）支架分组联合 四架一组分组联合是有效的支架组合，在增加支架稳定性的同时能够维持支架原有的灵活性，能够有效控制支架的倾倒和下滑。（2）采用仰斜布置 采面下部超前，安装支架时，保证支架形态垂直于采面排列；仰斜推进是确保支架合理形态的推进方式，其仰角保持2～5°为宜，在特殊情况下，采面和支架仰角可适当增大到8～10°，当然倾角过大不利于工作面的正常推进，严重时甚至产生煤壁片帮，架内窜矸等严重问题。（3）为了便于调架，合理的组间间隙 在安装支架时，组与组之间要留有合理间隙给支架调整提供空间。移架过程可以进行架间间隙的调整，调架千斤顶可在必要时调架。（4）及时调整移架的方向 确保支架移动方向的正确性，如果支架的仰角大于或小于规定范围，不利于支架的正确状态维持，结果将使得支架产生上升、下滑。

5、结语

对于大倾角煤层的工作面，因煤层倾角过大给生产带来的诸如支架倒滑不利后果。特别是当倾角大于35°时，支架极易下滑、倾倒，严重影响其稳定性，同时向下滚落的煤矸会冲击支架的尾部，破坏支架的稳定形态。因此，除上述提出的相关技术措施外，积极的开展相关支架防倒滑技术研究，必将有利于煤矿安全、高效发展。

参考文献

[1]王泽磊，曹连民，刘有芳.大倾角液压支架防倒防滑研究[J].煤矿机械，2008，03：34-36.

[2]魏永启，徐志强.大倾角综放工作面支架防倒防滑技术分析[J].煤矿支护，2014，01：50-51.

作者简介

大倾角综采工作面开采探索与实践 篇6

目前, 中国的能源结构仍然是煤炭占主导地位, 随着技术的不断进步和煤炭的不断开采, 大倾角煤层的安全高效开采也引起了人们的重视。由于工作面倾角大, 给回采工作的各道工序带来了很大麻烦, 尤其是设备的下滑和倾倒现象严重。因此研究大倾角下的综采开采具有十分重要的现实意义。

1 工作面概况

2303综采工作面位于东翼二采区, 所采煤层为山西组3#煤层。煤层埋深为425 m~540 m, 该工作面设计可采走向长度和倾向长度分别为1 020 m和120 m。工作面开采范围内煤层倾角为34°~43°, 平均32°;开采厚度为1.95 m~2.25 m, 平均为3.03 m;煤层硬度f=2~3, 整体属稳定可采急倾斜中厚煤层。工作面伪顶为0.35 m厚的深灰色、性脆易破碎的砂质泥岩, 直接顶为均厚2.6 m的含次生黄铁矿的中粒砂岩, 基本顶为均厚6.2 m的灰白色, 具有一定水平层理结构的细粒砂岩;直接底为均厚1.2 m的深灰色, 致密坚硬的砂质泥岩, 基本底为均厚4.56 m的深灰色, 含有钙质较多中粒砂岩。整个工作面地质水纹条件较简单, 不存在影响回采工作的特殊地质构造, 该矿井属于低瓦斯矿井, 故在设计2303工作面时采取“一进一回”的通风方式, 开采方法确定为综合机械化后退式采煤, 顶板管理方式为自动垮落式。

2 设备的选型和采煤工艺

2.1 配套设备的选型

2.1.1 液压支架的选择

选用ZY4000-17/37型支撑掩护式液压支架对2303工作面采场进行支护, 共布置80台该型号支架。该支架采取的操作方式为邻架操作, 支护高度为1 700 mm~3 700 mm, 支架中心距为1 500 mm, 额定工作阻力和支架初撑力分别为4 000 k N和32 000 k N, 根据计算所得的平均支护强度为0.67 MPa, 底板比压为1.7MPa, 每台支架的毛重为15 t。根据地质条件和物理围岩性质计算可知该ZY4000-17/37型支撑掩护式液压支架能够满足2303综采急倾斜工作面的支护要求。

2.1.2 输送机的选择

根据工作面设计产能, 决定选用SGZ-764/400型中双链刮板输送机, 该型号刮板输送机的总长度为120 m, 输送量为700 t/h, 装机总功率为400 k W, 中部槽参数为1 500 mm×764 mm×290 mm。选用该型号的刮板输送机除了能够满足工作面煤炭外运所需的运输能力外, 还考虑到该型号刮板输送机的槽体采用质量较好的优质合金锻造, 甲板和挡煤板均经过高强度锻造, 具有较高的耐磨性和抗冲击性, 这样可以大大提高刮板输送的使用性能和使用寿命。

2.1.3 采煤机的选择

为了满足该3#煤层的开采厚度需求, 且煤机的安全运行, 选用MG200/500-AWD型采煤机, 该型号采煤机采用多电机驱动的无链点牵引式双滚筒采煤机。该采煤机适应的工作面采高为1.6 m~3.2 m, 煤机机身高度为1 235 mm, 滚筒的直径为1 600 mm, 滚筒截深为600mm, 可进行的最大卧底量为310 mm, 牵引速度最大可达12.8 m/min, 煤机总毛重为36 t。该型号采煤机除了能够满足适应该工作面破煤、割煤和装煤的基本要求外, 还具有结构简单, 截割功能强大, 对地质条件适应性好等特点, 同时还可以适应多种型号刮板输送机。

2.2 采煤工艺

综采工作面的采煤工艺主要包括落煤、装煤、运煤和支护等几种工序, 急倾斜综采工作面亦不外乎这几种工序[1]:采用MG200/500-AWD型双滚筒采煤机进行破煤和落煤, 破煤方式采用采煤机双向割煤, 前后滚筒遵循前顶后底的割煤原则, 进刀方式为端头斜切进刀;破落的煤体利用采煤机装入SGZ-764/400型中双链刮板输送机外运, 经机巷转载机运至皮带运输机上, 然后经东翼皮带大巷、主井底, 最后利用箕斗提升至地面;采用ZY4000-17/37型支撑掩护式液压支架对采场进行支护, 移架方式为顺序移架, 滞后采煤机距离尽量不超过3台液压支架, 对于顶板较破碎地带可采用超前移架进行预支护, 由于该工作面顶板强度不大, 不需采用人工放顶, 顶板管理方式采用自动跨落式, 对于工作面上下出口处采用π形梁、u型钢梁、圆木什和单体柱进行打设叉子棚进行联合支护。

3 设备防滑处理和安全辅助措施

3.1 设备的防滑措施

由于2303综采工作面煤层倾角较大, 最大已达到43°, 在回采过程若不采取防滑措施, 极易造成工作面综采设备的下滑, 根据兄弟单位的开采实践和查阅资料认为可从两方面来预防设备的下滑, 即优化回采工艺和对设备进行改进[2,3]。

根据国内外的开采经验和理论分析认为, 将工作面设计为伪斜开采可有效地预防设备下滑, 这样可以给予综采设备一个向上分量, 从而控制设备下滑趋势[4], 通过对2303工作面进行调伪, 在开采期间未出现明显下滑现象。但伪斜往往会随着工作面的推进发生变化, 故应熟悉掌握工作面的开采条件和工作面回采顺槽的变化情况, 加强对工作面伪斜长度的观测, 以便根据工作面现场情况对伪斜进行随时调整。

在回采过程中要掌握刮板输送机的机头和机尾的变化规律, 及时对其进行调伪处理, 要保证刮板输送机与转载机搭接合理, 防止拉回头煤现象发生, 同时要避免刮板输送机出现波动现象发生;液压支架的稳定性是工作面安全高效回采的关键, 在回采过程中若要保证支架不出现下滑一方面可以采用带压擦顶的方式进行移架, 另一方面可以给支架安设防滑千斤顶和防倒千斤顶, 对于不接顶地带可在支架顶部用木块进行勾顶;为减少采煤机机组的下滑和倾斜程度, 可以适当加大刮板输送机滑撬宽度, 同时在煤机溜槽测根据现场需要增设防滑千斤顶。

3.2 安全辅助措施

严格按照工作面回采规程进行采煤, 在回采过程中进行采高限制, 严禁超高采煤, 以保障液压支架能与工作面顶板接触。在进行支架前移时要坚持带压擦顶移架, 同时要保证移架操作距离采煤机尽量不超过3架, 如果跟不上采煤机, 可暂停割煤, 直至移架赶至煤机附近为止。注重采面质量标准化管理工作, 坚持拉线移架, 保证工作面的“三直一平”的验收规范要求。

4 结语

根据开采经验可知, 大倾角工作面极易出现综采设备下滑和倾倒现象。为了保障2303工作面能够顺利回采, 特进行了工作面配套设备的选型, 在满足工作面开采条件的基本前提下提出对工作面进行调伪处理, 从而保证设备具有一定上行分量, 进而控制设备的下滑趋势, 同时可以对设备进行改进如增设防滑、防倒千斤顶, 还可以改变操作方式如移架采用擦顶移架、支架进行勾顶等。该大倾角综采工作面的开采探索和实践研究对于2303工作面的后期回采工作具有一定的指导和参考意义。

摘要：2302工作面所开采的煤层倾角平均32°, 属于典型的大倾角综采工作面, 为了防止在以往开采大倾角工作面时出现液压支架、刮板输送机、溜子等综采设备下滑、倾倒现象发生, 特进行了工作面配套设备的合理选择。最后根据2303工作面的实际开采情况提出布置伪斜开采工作面和改进综采设备等两个方面来控制设备下滑, 结果表明通过对设备的合理选择、采取设备防滑措施并遵循一定的安全辅助措施完全可以保证该工作面正常回采工作。

关键词：大倾角,综采工作面,探索和实践

参考文献

[1]宋建江, 耿香红, 杨佳彬.综采工作面大倾角俯采及仰采工艺的开采实践[J].煤炭技术, 2008, 7 (12) :42-44.

[2]李洪彪, 赵建敏, 张百胜.大倾角综放工作面仰斜开采工艺实践[J].科技情报开发与经济, 2010, 20 (33) :157-159.

[3]孙景华.荆各庄矿大倾角综采工作面液压支架拆除[J].科技资讯, 2010 (16) :41.

综放工作面大倾角回采运输浅析 篇7

开滦集团唐山矿业分公司T1492综放工作面在回采过程中两顺槽沿走向下山角度达到25度,工作面沿走向初期回采倾斜角度最大达到35度。工作面沿走向大倾角回采存在的主要问题是:采煤机割落煤无法正常装入刮板输送机;皮带拉下山难以控制等等。针对回采困难,采取的主要技术措施是:机组实施单向割煤有效的改善了装煤效果;借助液压支架抬脚缸在溜缸上增加的作用力解决了移溜时前部刮板输送机容易翻转难题;超前皮带安装加机头有效的缓冲了皮带下冲力;盘型液压闸的安装改善了超前皮带的制动效果;皮带安装加密托辊,防止上皮带撒煤、掉辊现象的发生;超前皮带前、外转载机的安装杜绝了因前方运输设备意外停车时造成机头堆煤埋压现象的发生。

1 T1492综放工作面概述

开滦集团唐山矿业分公司T1492综放工作面位于公司13水平铁一区,为8、9煤层合区,工作面标高为-637.2m～-875.1m,煤层厚度为7.0m～12.5m(平均10m),煤层倾角为7.0度～27.0度(平均17.0度),工作面倾斜长度为173.0m,可采走向长度为1392m,采高为3.0m±0.1m。

T1492综放工作面支护基本支架选用ZFS5600-16/32型共安装115组(其中风道预留4组),排头过渡支架选用ZPT5800-20/32型共安装6组(机头机尾各安装三组),全面共安装支架119组。

T1492综放工作面采煤机选用MG-730型,工作面前部刮板输送机选用SGZ-730/400型,后部刮板输送机选用SGZ-960/2×375型。转载机选用SZZ-960/375型,破碎机选用PLM-2200型,超前胶带运输机选用SSJ-1200/3×200型,外转载机选用SZZ-960/375型。超前1号胶带运输机选用SSJ-1200/2×250双滚筒驱动。

2 工作面沿走向大倾角回采

在工作面设计施工的过程中,为使工作面在安装一些设备,诸如刮板输送机和采煤机等的工作顺利进行。在掘进的时候,把切眼掘成顺着走向靠近水平状态,然而,工作面的进风巷与回风巷的下山角度均在二十五度左右,并且,为了提高工作面的回采率,要尽量的沿底板生产,同时把工作面顺着走向角度和两顺槽下山倾斜角度控制相同,这时下山回采倾斜角度要比顺槽角度大,达到三十度甚至三十五度的倾角。具体情况见图1工作面初采追底示意图所示。对于这样的工作面的开采,再顺着走向倾斜角度相对大就能够导致采煤机割落煤不能装进刮板输送机以及移溜时前部刮板输送机的翻转等等许多难题。

2.1 大倾角回采采煤机无法正常将割落煤装入刮板输送机

在常规的情况下,工作面回采使用两端头斜切进刀的方法,支架追机移架顶溜,也就是采煤机顺着工作面倾向割煤,前后滚筒分别割顶煤以及底煤,并且把割落煤装进前部刮板输送机,液压支架滞后采机后滚筒三至五米的移架,离采煤机后滚筒十到十五米移溜完成一个割煤循环。后滚筒不能把割落煤全都装进前部刮板输送机,致使在煤壁侧沉积大量的煤,这样势必会使支架不能把前部刮板输送机前移,同时不能推移工作面运输机,这样就会给生产带来极大的不方便。为了处理大倾角回采采煤机不能进行常规的装煤问题,经过实践探究,在回采的时候,要改变正常的工艺工序,使用单向割煤。它的流程是当采煤机在机头斜切入壁后向上割煤,液压支架前移,后滚筒不能正常的装煤,这时就不应该推溜,采煤机持续向上割煤移架,当采煤机在机尾端头割透后向下使用前后两个滚筒装煤,随后距后滚筒十至十五米移溜完成一个割煤循环。采煤机在向上割煤的时候,要适时的追机移架,其原因有二:(1)假如采煤机从机尾向机头装煤以后在进行移架,则在移架过程之中,冒落的煤矸还会沉积在煤壁侧,导致不可以正常的移溜。(2)移架之后,能够伸出前探梁,并且很好的控制暴露的顶板。

2.2 工作面沿走向下山回采角度较大,在移溜时,容易将前部刮板输送机顶翻,不能正常移溜

在现实的开采过程当中,我们了解到此工作面顺着大倾角回采的时候,在追底的进程中,前部刮板输送机顺着下山角度比液压支架顺着走向倾角大,也就是说后者要滞后于前者,液压支架移溜缸与前部刮板输送机的走向没有位于一个平面之上,前部刮板输送机就会受到向上翻转的力,造成其很容易的翻转。为了能够处理这一难题,笔者通过再三的探究,使用液压支架抬脚缸,并在支架移溜缸上添加一个向下的力,强迫移溜缸与前部刮板输送机的走向位于一个平面之上,经试验,能够有效的解决这一实际困难,同时也获得良好的效果。见图2移溜作用示意图所示。

3 综放工作面沿走向大倾角长皮带运输

本工作面皮带运输是顺着走向大倾角下山长皮带运输,此时,有一种十分大的隐患:当皮带承载巨大的煤量并迅速的运动的时候,不容易对其进行控制,从而致使撒煤和埋住设备的现象发生,更有甚者导致人员的伤亡等情况的发生。

3.1 加机头与液压盘型闸的设计安装

依据本工作面皮带运输中存有的安全隐患问题以及地质的变化状况,皮带道前半部和后半部采用的都是胶带输送机(前半部:SSJ-1200/2×250双滚筒驱动;后半部:SSJ-1200/3×200三驱动),使用的方式均为双驱动以及单驱动分列进行运行。单驱动的部分安装在离工作面三百米处,并且在此装置的主滚筒安装制动装置液压盘型闸(用于停车)。在选择后半部的胶带输送机的类型上,尤其是选择此装置的型号和对此进行安装时的位置方面,通常包括以下几个特征:(1)在安装加机头时,其位置是在巷道的变坡点的地方,它一方面可以保证征程的运转胶带输送机,另一方面也可以改变其运行的角度。(2)此胶带输送机是下山运煤,由于下山的角度相对很大,在运输较大煤量的时候,如果出现停车(自身的设备发生故障)情况,那么在惯性以及重力的作用之下,胶带输送机势必不能停下,反而越跑越快。所以,在大煤量的运转停车时,应该有制动装置,即使此机的三个驱动装置都有与之对应的制动和提闸装置,然而,制动力矩不够,稳定性能差,最住哟啊的就是不可以完成软制动,由于在重载停车的时候,惯性是十分大的,假如猛然的制动,或许会致使断带,进而有众多数量的煤矸胶带会给在巷道中的工作人员带来人身危险。所以,达到软制动停车的需求是至关重要的,并且,软制动还能够缩减特定胶带的伸长量,在设备运行中,降低对生产的诸如胶带跑偏等不良因素的发生,因此,在单驱动装置的主滚筒上安装了盘型液压制动装置。(3)对此机的制动装置的安装位置,我们要适当合理的进行安装,以降低在运行设备时的产生的不利因素。想到在重力作用之下,会增大胶带的伸长量,假如把制动装置安在机头的下方,然而,在重载停车制动的时候,因为增大了其伸长量,在中间的部位致使胶带下沉引起打褶,降低了胶带的使用年限。另外,也损坏了胶带输送机的托辊和托辊架。假如将其安装在机尾附近,当重载停车制动的时候,虽然会增大其伸长量,但是,在惯性之下,所有的胶带也能够顺次的向前移动,降低了因胶带的下沉而出现的打褶情况,从而对胶带输送机的正常运转起到良好的作用。因此,加机头与盘型液压闸配套的装置选择在距工作面300米的适当位置。见图3皮带道运输设备布置示意图所示。

盘型液压闸由制动盘和轴孔半联轴节、底盘、制动闸及其支架组成见图4盘型液压闸结构示意图所示。

我们采用钢销和螺栓连接制动盘与轴孔半联轴节,闸衬组件和支体是构成制动闸的两个主要部分。闸盘和制动闸中的间隙,我们使用专用工具扣紧油缸体旋转。液压站(由双回路同时经过手动换向阀达到换向的目的)供给其动力。电接点压力表指示压力同时向控制回路供给压力信号。安装盘型液压闸满足了大倾角长皮带运输的需求,第一是胶带输送机的制动力矩一定很大,提高其稳定性。第二是制动装置一定能够实现软制动,即制动的力矩要在特定的时间之内,力矩从小至大,最终实现制动目标。

3.2 上皮带安装加密托辊,防止上皮带撒煤、掉辊现象的发生

将加机头和盘型液压闸装置在长皮带的后部,加机头和皮带机头的距离是七百余米。安装盘型液压闸之后缩减了皮带的伸长量,可是假如运载巨大煤量的长皮带在下山被制动的时候,在惯性以及重力两者作用之下,接近机头的部分的皮带依然会被伸长,造成前部皮带的松弛,这时在两个托辊间就会发生沉兜(在正常的情况下,是不会出现沉兜),这时的皮带不会马上停止,沉兜将伴着皮带的运转而持续的向前传动。沉兜也对上托辊产生横向的撞击力,致使许多上托辊被撞掉。退一步来说,没有撞掉上托辊,皮带沉兜里的煤也将随着其运动而被抛出,出现撒煤的情况。

处理的办法,假如减少两个上托辊之间的距离,降低沉兜的弧度,使较小弧度的沉兜能够在托辊间平滑的过去,这样就不会导致诸如冲掉托辊和撒煤情况的产生。基于此,我们在原先两个托辊之间再添加一个托辊,也就是加密托辊。见图5加密托辊对比示意图所示。

3.3 胶带运输机间安装外刮板转载机

前台胶带输送机的机尾和后台的机头直接的搭接,皮带道后台胶带输送机在重载停车制动时使用的方法是软制动,这样一来,在正常的情况下,前台胶带输送机的运行距离要短于胶带输送机的运行距离,并且想到制动装置在正常的运行的时候,因为一些因素致使制动的效果不是很好,或许产生更长距离的制动情况,必然会使前台胶带输送机停止工作,后台胶带输送机还应会在其机尾加入特定的煤量,严重的时候或许能够将其机尾埋住,这样势必对前台胶带输送机的再次运行带来不利的影响,更有甚者,致使前台胶带输送机产生故障。所以,皮带道两台胶带输送机使用直接搭接的方法是不合理的。

处理的办法,由于两台胶带输送机制动之间的距离不一样,在一定程度上致使前台胶带输送机的机尾被埋住的现象发生,就不得不在他们之间设置缓冲区,以此来处理这样的问题。在载煤的设备之中,刮板输送机的机尾假如承载特定的煤量的时候,对其再次运行并不会产生很大的影响。所以,要使得这一问题彻底的解决,我们就应该在两台胶带输送机的机头和机尾之间安装上刮板输送机。所以选择了一套SZZ-960/375中双链刮板转载机。见图3皮带道运输设备布置示意图所示。

4 结束语

大倾角工作面 篇8

关键词：大倾角,大采高,支承压力,分布规律

羊场湾煤矿是宁东矿区已经建成投产的第一个大型1000万t矿井, 矿井设计可釆储量455.38Mt, 二煤为羊场湾煤矿的主采煤层, 为全井田赋存稳定的厚至特厚煤层, 煤层倾角一般15°～27°, 走向起伏8°～12°。煤层平均厚度6.3m, f=1～2, 韧性指标9～10。属低瓦斯矿井, 二煤瓦斯绝对涌出量2.89m3/min。

对羊场湾煤矿的2#煤层来说, 开采工艺只有分层、综放、大采高3种。对于5m～7m厚煤层, 采用放顶煤开采, 采放比太小, 且由于煤层韧性指标高, 冒放性差, 需要采取工艺巷超前松动措施, 对实现高产高效难度较大。分层开采工艺由于其巷道掘进量大, 采掘衔接紧张, 回采高度低, 下分层顶板不易控制, 下分层开采的技术问题还无法解决。矿井的采煤工艺几经论证和变革, 从分层开采、普通综采等困境中走出来, 最终采用6.2m大采高综采一次采全高开采工艺, 是实现高产高效目标的唯一选择。但是, 这种大倾角煤层条件下6.0m以上一次采全高工艺在国内外应用较少, 所以, 在该项目的工业性试验过程中必然存在很多技术难题, 其中工作面支承压力分布规律尚不明确就是一项, 需要展开相关研究。

在回采工作面, 由于开采活动使采空区上覆岩层的重量转移到采空区周围的煤体上, 从而在工作面前方形成超前支承压力、在工作面的上下倾斜方向产生侧向支承压力。支承压力的显现特征主要通过支承压力分布范围、分布形式及应力峰值表示, 主要参数有煤体边缘的破裂区宽度、塑性区宽度及支撑压力的影响范围, 在大采高开采条件下, 确定支承压力参数, 掌握工作面支承压力分布规律, 为合理确定工作面超前支护范围、护巷煤柱尺寸提供理论依据。

1 观测工作面地质条件

大采高工作面布置在二煤中, 主采二号煤层的顶底板以泥质胶结的粉、细砂岩为主, 硬度系数一般为2～4, 均属中等稳定岩层。伪顶岩性为泥岩、碳质泥岩, 厚度为0.12m～0.79m, 随采随垮。直接顶大致可分为两个岩性区, 即砂岩区和粉砂岩、泥岩区。2#煤层自然瓦斯含量较低, 自燃发火期1～3个月, 最短23天, 易自燃发火。

110206工作面为首个大采高工作面, 走向长1900m, 倾斜长300m, 两巷及开切眼均沿煤层顶板布置, 埋深约356m～452m, 工作面煤层赋存比较稳定。

2 观测方案

2.1 观测仪器及安装

工作面支承压力观测采用KSE-11-1型数字化钻孔应力计监测大采高工作面上-下运巷煤体内部应力的变化量, 其原理如图1所示。专用于煤、岩体内相对应力的测量。

为实测工作面超前支承压力, 在上运巷安装9台数字化钻孔应力计, 每隔10m布置1台。钻孔深度分别7m、6m和5m, 其中, 9#应力计距离工作面160m (距开切眼580m) , 1#、4#、7#孔深5.0 m;2#、5#、8#孔深6.0 m;3#、6#、9#孔深7.0m。钻孔距底板1m, 孔径55mm。数字化应力计用来测量煤柱垂直应力, 即两包裹休连线方向与煤层走向垂直。如图2所示。

3 支承压力分布规律实测分析

为研究工作面超前超前支承压力分布特征, 对安装深度为5m、6m、7m的钻孔应力计所记录数据进行分析, 如图3所示。

图3反映了不同深度条件下, 随着工作面推进, 煤柱应力演化特征及规律, 应力整体呈现“平缓—加速—峰值—回落”四个阶段。

在“平缓”发展阶段, 各应力计的值基本保持稳定, 这是未受工作面采动影响阶段, 亦为采动影响的临界阶段, 此时煤体处于稳压状态。在经历了相对平缓变化后, 应力值开始“加速”发展, 数据变化显著, 曲线呈线性增长, 受采动影响, 工作面前方支承压力显著增加, 煤体处于极限平衡状态。应力计达到峰值后, 工作面前方压力降低, 并逐步回落。应力变化过程中呈现跳跃式变化, 除构造应力影响外, 扰动应力的局部效应也起到关键性作用。

图2大断面煤巷数字化钻孔应力计布置示意图

与普通综采工作面来压相比, 大采高工作面来压强度明显增大, 垂直应力值最大值达到13MPa, 平均强度由2.89MPa增加到10.56MPa, 来压强度剧增。采高的增加进一步加剧了工作面上部岩层的破坏, 在内外因素共同作用下, 工作面前方呈现比其他开采方式更加强烈顶板活动。

从图3可以看出, 距工作面最近的9#应力计周期来压步距最大为27m, 1#应力计为20m, 即应力计原始安装位置离工作面越远, 周期来压步距越小, 最小为3#和1#应力计, 步距为20m。原因在于煤体受采动影响, 工作面前方岩层整体性变低, 岩层的破碎程度加大。因此, 工作面前方岩层对煤柱的周期性作用强度加大, 频率加强。通过统计回归分析, 得出了大采高工作面推进距离与周期来压步距有如下关系:

式中, y为来压步距 (m) ;x为距工作面距离 (m) 。

当x=0时, 可近似看作工作面开采过程中, 支承压力的极限平衡区, 大约煤壁前方为20.67m, 以此作为煤体极限平衡区和弹性区的临界点。同时也表明, 在工作面前方160m范围内, 支承压力峰值逐渐向煤壁前方转移, 来压步距减小。

通过综合分析, 工作面超前支承压力分布规律如图4所示。该条件下, 工作面超前支承压力的影响范围为120m, 大于一般地质条件下的影响范围 (20m～30m) ;煤壁至前方4m范围内为极限平衡区, 此范围内的煤体处于煤壁破碎区, 煤体的承载能力很低, 垂直方向上的应力低于原岩应力;工作面煤壁前方20m范围内为应力升高区, 超前应力峰值主要集中在工作面前方20m左右, 此范围内的煤体处于塑性区;煤壁前方20m～120m为支撑压力缓降区, 此范围内的煤体处于弹性区;工作面前方120m范围外为原岩应力区。工作面超前支承压力影响范围在120m, 显著影响距离为50m。

4 工作面上、下运巷之间煤柱参数确定

基于工作面力学参数监测、计算分析与现场开采实践, 确定了大采高工作面上-下运巷之间的煤柱留设合理尺寸范围为35m。上运巷受采动影响, 下帮煤壁整体压力载荷不大, 一般在6MPa～10MPa。上-下运巷之间保护煤柱随工作面的推进, 从纵向看钻孔内的应力开始有泄压降低现象, 但总体呈现不断升高的趋势, 峰值点在工作面前方20m左右;煤柱在来压期间较为稳定。

5 结语

(1) 采用现场实测和理论分析的方法研究得出了在羊场湾煤矿大倾角厚煤层的复杂开采条件下综采一次采全高工作面的支承压力分布规律, 为合理确定工作面超前支护范围和护巷煤柱尺寸提供了重要依据。

(2) 通过上述研究, 为综采一次采全高工艺在大倾角复杂条件下的首次实施和成功推广和应用提供了可靠的技术保障和理论支持。

(3) 与一般条件下的综采工作面相比大采高工作面超前支承压力影响范围比较大, 塑性区宽度较宽。工作面超前支承压力的影响范围为120m, 大于一般地质条件下的影响范围 (20m～30m) 。

(4) 基于工作面力学参数监测、计算分析与现场开采实践, 确定羊场湾大采高工作面上-下运巷之间的煤柱留设合理尺寸范围为35m。

参考文献

大倾角工作面 篇9

淮南矿业集团潘三矿设计生产能力3.0 Mt/年, 2008年矿井技术改造后, 实际生产能力达到5.0 Mt/年, 矿井煤层埋藏稳定, 平均倾角12°, 局部受地质构造影响, 煤层倾角变化大, 其中西一采区1251 (3) 工作面受F24～F26断层组影响, 倾角7°～45°, 平均28°, 该面装备66架ZZQ6000-21/42 (B) 型液压支架, 机头3架ZZQG6000-21/42 (A) 型过渡液压支架支护顶板, 工作面链板机为SGZ-800/1050、煤机为MG300/700-QWD2, 该面煤层赋存稳定, 煤层厚度为2.7 m～7.5 m, 平均3.6 m。地质构造条件较复杂, 直接顶为砂质泥岩与13-2煤复合顶板, 老顶为泥岩。

2 支架对接技术

支架对接是指综采工作面出现面长增加, 为确保顺利回采, 提高工作效率和机械化程度, 通常在工作面轨道顺槽提前安装好增加的支架, 待工作面原有支架推进接近新增支架时, 将新老支架进行适当调整, 以适应新的面长的施工工艺。支架对接过程必须安全、快速实现, 杜绝出现压架、咬架等事故发生。

潘三矿1251 (3) 工作面上下均为采空区, 工作面切眼段受F11断层 (落差11 m) 影响, 设计为不等长工作面, 为最大限度提高煤炭资源回收率, 设计在轨道顺槽距切眼198 m～412 m段, 工作面沿推进方向面长由90 m逐渐增加到111 m, 需分次加架, 共增加14架, 设计架数和对接起点如表1所示。

2.1 对接前的准备工作

工作面轨道顺槽掘进期间, 按表1的支架对接起点分别施工支架硐室, 根据对接架数, 硐室深度为1.5 m, 3 m, 4.5 m等规格。工作面支架安装完成后, 将需要对接的14架支架分别安装到对应的硐室内。

每次对接前将工作面支架与待接支架采成同一直线, 工作面链板机抵过车后, 煤机再割切煤, 保证链板机煤壁和老塘侧各有一个步距, 便于对接过程中有足够的空间。并且链板机机尾20节溜子方向与煤壁、支架方向一致, 利于链板机溜槽合槎。对接前, 卧底保证待接支架溜槽位置与工作面在同一平面。

2.2 对接期间顶板支护方式

受大倾角影响, 工作面正常回采与对接过程中存在一定的煤垛, 最大为6.5 m, 机尾支护管理难度很大。根据现场情况, 结合锚网支护理论, 支架间的煤垛支护如图1所示, 采用锚索锁带眼工字钢替代使用单体走向挑棚, 取消了支架下移过程中卸单体拿大棚工序, 极大地降低了支架下移中的安全威胁;在离支架架尾500 mm左右架设木垛, 且将工字钢棚老塘侧用木垛托起, 防止支架下移时, 支架架尾顶板下沉和老塘窜矸, 便于支架安全顺利下移。

2.3 支架对接工艺

常规支架对接是采用先移链板机机尾, 再向下移支架, 造成施工空间狭小, 现场操作难度大, 尤其在大倾角工作面中存在极大的安全威胁, 不利于安全生产。为降低对接难度, 实现安全快速对接, 改变支架对接工序:采取了先向下移支架, 然后将链板机机尾一次性拉到位, 实现了安全、快速对接。

由于工作面轨道顺槽侧倾角大, 支架对接硐室为破顶施工, 造成工作面支架和对接支架之间形成1 m～3 m的落差, 部分对接支架受工作面回采动压影响已被压死, 支架下移时, 如操作不当, 就会造成支架倾倒, 施工过程中, 在支架下移前, 通过打眼放炮支架底座底板, 将支架硐室底板与工作面底板卧成同一平面。然后通过4个锚固千斤顶, 分别固定在支架前梁、底座及两后立柱上, 锚固千斤顶布置具体位置如图2所示, 逐步将支架下移。

2.4 机尾对接工艺

1251 (3) 工作面支架对接期间, 机尾倾角在37°以上, 特别是在最后两次对接时, 倾角达到42°以上, 把重量达25 t的链板机机尾电机连同6节溜槽上移到规定位置, 作业难度和安全威胁均较大。在缓倾斜煤层工作面支架对接施工中, 均采用绞车将机尾往上拉移, 但1251 (3) 工作面轨道顺槽为沿空送巷, 地压大, 巷道变形严重, 无法采用常规工艺施工。 经现场研究采用待接支架顶梁作为生根点, 这样就能保证生根点安全可靠, 通过两个18/38支架推移千斤顶拉移机尾溜槽, 两个普通千斤顶用作起吊 (见图3) , 逐步将机尾溜槽拉移到规定位置, 做到机尾溜槽安全快速上移。

3结语

1) 对接的成功, 为受地质构造带、薄煤层等影响的大倾角煤层综采工作面设计提供了依据, 扩大了综采工作面对接的适应性。2) 经过1251 (3) 大倾角综采工作面支架安全、快速对接, 工作面增长21 m, 在支架对接起止范围内, 多回收煤碳9 153 t, 经济效益十分可观。3) 1251 (3) 大倾角综采工作面对接工艺的实施, 是潘三矿对综采工作面对接技术的大胆尝试。实践证明, 该工艺技术可行, 经济合理, 不仅提高了煤炭资源的采出率, 缓解了生产接替, 同时也带来了可观的经济效益, 为今后大倾角工作面支架对接提供了理论技术基础和实践经验, 具有较好的借鉴价值。

摘要：针对大倾角综采面支架对接难度大, 有较大的安全威胁, 通过创新顶板支护、对接工艺等有效的技术措施, 实现了支架安全、快速的对接, 取得了较好的经济效益, 为大倾角综采面支架对接积累了经验。

关键词：大倾角,综采面,支架,对接

参考文献

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[3]苗青.综采工作面动态对接应用技术研究[J].河北煤炭, 2009 (2) :13-15.

[4]闻敢年, 滕友东.综采工作面大小面的对接方法[J].煤炭科学技术, 1999 (9) :81-84.

大倾角工作面 篇10

关键词：运输机械 皮带机 平稳运行

中图分类号：U2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2011)03(c)-0082-02

由于带式运输机不仅具有长距离、大运量、连续运输等优点,而且运行可靠,容易实现自动控制,因此在煤矿生产中得到了广泛的使用,是煤矿主要的运输设备。随着煤矿生产机械化和自动化水平的不断提高,高产高效矿井的大量涌现,对矿井的运输设备提出了更高的要求,大倾角、长距离、高强度的带式运输机在煤矿生产中应用得也越来越广泛。为适应高速发展的煤炭生产,强力皮带机的运行倾角在不断加大,目前,正在运行的强力皮带机最大倾角已经达到35°。随着强力皮带机运行倾角的不断加大,除设置安全可靠的制动装置外,如何设计选择强力皮带机的防逆转装置和优化选择其他运行安装参数,是确保大倾角强力皮带机安全平稳运行的关键。通过兴阜煤矿主井35°大倾角上运强力皮带机对这些参数的优化设计和选择的实践,为我们提供了很好的经验。

1 强力皮带机技术参数

(1)安装最大倾角35°;

(2)运输能力：400t/h;

(3)胶带宽度：1200mm;

(4)额定带速：2.5m/s;

(5)运输长度：830m;

(6)驱动功率：2×560kw(690v变频调速);

(7)控制形式：电机采用ABB变频软启动,整机自动控制(如图1）。

2 有关运行参数的设计选择

2.1 逆止器的设计选择

强力皮带机在重载停车时,停留在胶带上的50多吨原煤,会产生很大的下滑力,迫使强力皮带机反向下滑,极易造成断带飞车等重大安全生产事故,所以选择可靠的防逆转装置,是保证大倾角强力皮带机安全平稳运行的重点。为确保强力皮带机在停车后胶带不逆转,必须安设安全可靠的防逆止装置。

(1)输送能力计算。

在选择逆止器时,应按皮带机在最大输送能力时,满载停车所产生的下滑力进行设计计算,以确保设计选择的逆止器安全可靠,防止发生重大事故。深槽角上托辊端面如图2所示。

深槽角托辊所形成的原煤最大横截面积为：

S =S 1+S 2+S 3-S P(m2)

其中：S1=[2L1cosλ1+(b-2L1)cosλ2]2

由于该皮带机的运行倾角达35°,原煤的动安息角已不存在,即θ=0,所以S1=0

S2=[2L1cosλ1+(b-2L1)/2 cosλ2](b-2L1)/2 sinλ2

=0.0697m2

S3=L1sin2λ1/2

=0.0169m2

SP=δP[BP-(B-b)/cosλ2]

=0.02575m2

式中：SP为物料截面中的胶带截面积 m2;

δP为胶带厚度 m2;

BP为胶带宽度 m2;

则：S =S 1+S 2+S 3-S P;

=0.06085m2

胶带机最大输送能力为：

Qm=3.6Sυρκ

=547.6t/h

式中：S为输送带上原煤的最大横截面积,m2;S =0.06085m2

υ为带速,m/s;υ=2.5m/s;

ρ为原煤的松散密度,kg/m3;

ρ=1000kg/m3;

κ为倾斜系数;κ=1。

皮带机每米输送带上原煤的质量为：

qG=60.85kg/m

(2)强力皮带机重载停车时的下滑力计算。

考虑到当皮带机在满载运行时停车,是皮带机最容易发生逆转的工况,这时皮带机的反向下滑力最大,其物料的下滑力为：

F=QSsinβ=qGgH

=284142.7N

式中：F为物料重力沿带速反方向的分力,N;

QS为物料垂直重力,N;

qG为输送带上每米物料重,

qG=60.85kg/m;

H 为物料在倾斜段的提升高度,H=476m;

g 为重力加速度,g=9.81m/s2。

(3)皮带机逆转时运行阻力计算。

W=(2qb+qR+qRU)Lωg+qLωg

=10364.78N

式中：W为皮带机逆转时运行阻力,N;

qB为输送带每米质量,qG=42kg/m;

qRO为输送机承载分支每米机长托辊回转部分每米质量,qRO=24.6kg/m;

qRU为输送机回程分支每米机长托辊回转部分每米质量,qRO=19.28kg/m;

ω为托辊阻力系数,ω=0.012;

L为输送机机头、机尾中心投影长度,L=680m;

q为机尾改向滚筒中心安装中心高, q=1.6m。

根据皮带机带负荷停车是否发生逆转的条件：W＜F 即：

10364.78N＜284142.7N

所以需设置皮带机防逆止装置。

(4)逆转制动力矩的计算。

由于选用的逆止器安装在卸载滚筒上,所以只要卸载滚筒的逆转力矩小于选用的逆止器许用的逆转制动力矩即可,卸载滚筒轴的逆转力矩为：

MT=0.65D [qGH-(2qb+qRo+qRU)Lω-qGLω]g

=259123.2N·m

式中：D为卸载滚筒直径,D=1.43m。

(5)逆止器的选择。

根据卸载滚筒轴的逆转力矩MT=259123.2N.m,我们选择了具有结构紧凑、安装方便,适用于低速轴的DSN330型逆止器,其许用的逆转制动力矩为330000Nm,可以满足大倾角强力皮带机防逆转的要求。

2.2 装载处皮带机安装倾角的选择

由于该机的最大运行倾角高达35°,如果该机在机尾装载点处仍采用大倾角安设,根据原煤的动态安息角只有30°左右的实际情况,再加上装载时原煤滑落冲击及皮带机运行产生振动等因素的影响,将无法稳定装载。为解决这一问题,我们把机尾装载点到运行前方15m这段机尾架和中间架的安装角度减小到30°以下倾角安装,以使装载点的皮带机安装倾角小于原煤的动态安息角,保证装载时煤流的稳定,待装载的原煤在胶带上稳定后,才进入35°大倾角状态运行。

2.3 托辊的布置

为解决皮带机运行中原煤在胶带上下滑的问题,除选择了ST3150阻燃型花纹钢丝绳芯抗撕裂胶带以增大原煤与胶带间的摩擦阻力外,还在上胶带采用了由四节普通托辊组成的深槽形托辊组,并采取错排布置的方式,托辊上槽角达60°,用来增加煤与胶带间的侧向挤压力,保证原煤在运行时所需的摩擦力。上托辊直径为133mm,排列间距为1200mm,下托辊采用平托辊,托辊直径为133mm,排列间距为3000mm。

2.4 装载设备的选择

35°大倾角强力皮带机由于原煤的动态堆积角較小,在装载点的煤流极不稳定,虽然我们在装载处将皮带机安装倾角进行了降低,使其小于原煤的动态堆积角,但装载时落煤速度及煤流的稳定,对皮带机的装煤效果会产生较大影响。为保证皮带机在原煤装载时煤流下落稳定,防止撒货、跑货等现象的发生,除在皮带机装载处安设固定围挡装置外,还要选择和设置好装载设备。根据输送能力选择K-4往复式给煤机,每小时给煤能力440t。电动机功率18.5kW。给料斗是在皮带机和给煤机安装后,根据现场实际情况制做的,为了保证落煤的平稳,在保证与K-4给煤机连接的条件下,料斗给煤角度的确定原则是在保证原煤通畅滑落的前提下尽量减小,以将煤流对皮带机的冲击影响降到最低。

2.5 电气控制形式

皮带机启动控制形式,对大倾角强力皮带机的平稳运行具有很大的影响,为保证皮带机启动时运行平稳,该机的电控系统使用ABB12脉动直接转矩控制交-直-交变频控制,主电机供的电电压690V,控制电压380V,保证了皮带机启动和运行的平稳。

2.6 挡货装置

为防止皮带机由于倾角太大,造成原煤在运行时撒货和滚货,上皮带全程设置了封闭的防撒货钢网防护装置,并每间隔10m装有一个挡煤装置,防止块煤向下滚动和跳动。下皮带在中部设置了封闭的挡货刮板,防止落货滚向机尾。大倾角皮带机机尾的防护十分重要,如果防护不好,在运行中进入杂物或大块矸石等,会造成胶带跑偏等故障,严重时可造成机尾拉翻损坏、断带跑车等重大事故,所以在装载点到机尾采取完全封闭的形式,上、下胶带间采用钢板封闭,两侧也全部密封,并在机尾滾筒前和机尾架与中间架过渡处的上、下胶带间安设高度以不阻碍上、下胶带运行的挡、刮货板,确保杂物不能进入机尾。装载点除采取有效措施保证原煤的平稳装载外,还在皮带两侧设置了固定密封挡板,特别是料斗的后侧一定要封闭好,以防止撒货进入机尾造成事故。

3 其他措施

为确保大倾角强力皮带机的安全平稳运行,我们除在设计上对影响平稳运行的主要参数进行了优化选择,同时我们还对其他影响因素采取了有效的改进措施。

3.1 原煤粒度的控制

由于皮带机的运行倾角达到35°,所以原煤粒度的大小对煤流稳定性影响很大,较大粒度的块煤在皮带机运行时很不稳定,特别是在煤流表层的粒度较大的块煤基本是在不断向下滚动,在煤流很小或断续的情况下尤为明显,严重时可造成跑煤事故。为防止这种情况发生,我们采取的措施：一是增大井下煤仓容量,至少其容量要达到每班的最高产量,用以减少皮带机的频繁运行,保证皮带机满载运行;二是在煤仓的入口设置筛板,控制待运原煤的粒度,保证大于100mm粒度的原煤不能进入系统。

3.2 原煤水分的控制

原煤水分过大对大倾角皮带机的运行十分不利,会造成溜货和跑货。要严格控制原煤水分,除为保证安全生产进行喷雾降尘等必要的煤水混合外,要杜绝其他生产和运输环节中的煤水混合,确保原煤中的水分在10%以下。

3.3 胶带花纹磨损修复

经理论分析和实际观察,35°大倾角皮带机在匀速运转时,由于原煤与胶带摩擦阻力的存在,理论上在胶带的原煤是静止的。但由于其运行倾角超过了原煤的动态安息角,所以胶带上的原煤在机械震动等因素的影响下会产生下滑,其下滑的速度与原煤距胶带接触面的距离成正比,表面原煤滑动的速度最大。实际上,与胶带接触的原煤也不是静止不动,而是缓慢地蠕动下滑,这就造成了胶带花纹部分撕裂磨损。被磨损的胶带花纹如不及时修复,会造成胶带不能运煤的严重后果,所以胶带花纹部分磨损后,要采取橡胶条料冷粘的方法及时修补。

参考文献

[1]运输机械设计选用手册[M].化学工业出版社.2005,9.

[2]带式输送机工程设计规范.GB50431-2008[S].

大倾角工作面 篇11

该工作面为平煤八矿己16.17-14060采面, 该工作面位于己四采区中下部, 东起己四回风上山, 西至平煤八矿井田边界, 北邻己15-14080采空区, 南部己16.17煤层未开采。

己16.17煤层直接顶为厚2.5～5.1 m砂质泥岩, 其上覆己15煤层已经开采, 顶板破碎。该工作面切眼在掘进期间曾出现多次冒顶, 冒顶高度最高5 m, 长8 m。

己16.17-14060采面风巷走向长1 180 m, 共设5个错车场。切眼倾角24°～34°, 且呈上缓下陡之趋势, 局部倾角达34°以上。切眼采用梁×腿=5.2 m×2.6 m加套2.6 m×2.6 m的工钢梯形棚进行支护, 铺设24 kg/m轨道。

2 准备工作

该工作面选用ZY2600-10/22型液压支架, 支架长×宽×高=4.26 m×1.43 m×1.3 m, 重量8.5 t。切眼设计采长136 m, 安装支架89架。

把JH-20型绞车采用强度不小于C20混凝土浇注基础固定, 切眼内JH-20型调架绞车用φ18×64 mm链条固定在距安装地点上方15～20 m处可弯曲刮板运输机上, 绞车绳径φ24.5 mm。

在切眼铺设24 kg/m轨道, 道木规格长×宽×高=1 600 mm×300 mm×200 mm;排好高压油路, 从泵站开始, 排φ32 mm远距离供液管, 切眼排φ25 mm高压管, 并接好油枪以备安装支架使用;准备好导向轮, φ18×64 mm链条、链环、DZ-22 (25) 单体柱、扳手等工具。

3 安装方法及技术要求

工作面支架安装采用自下而上的顺序进行。安装前在扩切眼采空区侧工钢棚下用3.8 mΠ型梁配合DZ-28单体柱打抬棚, 摘掉抬棚梁下工字钢腿, 然后将支架调正接顶升紧。Π型梁抬棚下全部安装支架后, 依次降架抽出Π型梁, 进入下一轮次打抬棚调架工作。下一轮次打抬棚时, 可直接将2根Π型梁下头插入已安支架前梁200 mm, 托起顶梁, 2根Π型梁间距1.0～1.2 m, 上面仍打单体柱。支架就位前, 在就位地点拆除5 m轨道, 清理就位处浮煤和杂物。随支架向上安装, 不断拆除轨道和上移绞车, 轨道下端头距待安装支架位置不大于15 m, 并在卸架位置安装一道挡车装置。运输支架及提升空车时都要闭合挡车装置。工作面支架安装示意图如图1所示。

3.1 下架

利用切眼上口JH-20绞车把支架车从机尾平台运到安架地点。

各部绞车地锚 (压柱) 必须齐全、牢固。绞车本身完好, 绳及钩头符合规定, 声光信号齐全, 灵敏可靠。“一坡三挡”装置必须齐全牢靠, 并正确使用。支架车停车地点, 必须用木楔和“十”字架挡牢固, 以防跑车。下架时, 必须使用专用保险车销, 支架车下方严禁有人作业和行人, 防止跑车伤人。

3.2 调架

调架方法, 切眼调架绞车用φ18×64 mm链条固定在距安装地点上方15～20 m处运输机上。通过导向轮导向, 进行调架。

调架前, 先对调架空间进行维护, 用不少于2.4 m的工字钢, 在已安装支架短工字钢梁煤墙侧位置打好顺山抬棚, 抬棚不能少于2架, 调架空间维护好后才能调架安架, 需要改柱时要分次改柱以防冒顶。

在1# (自下向上编号, 保证已安装最上方支架) 支架的前梁或四连杆上挂好导向轮, 调架绞车绳通过导向轮用φ18×64 mm链条拴住支架前梁孔或立筋板, JH-20型绞车刹住闸, 把固定支架的四条螺丝去掉。启动调架绞车进行调架。一次调不正时, 可用通过变换导向轮和拴绳头位置来逐步调整支架, 直到把支架调正。挂导向轮和拴钩头位置不固定, 但必须是支架本体上的牢靠部位。

使用调架绞车不能调正支架时, 可以用机尾下架绞车进行帮助。使用2台绞车同时调架时, 班组长要命令无关人员全部躲到安全地点, 2绞车绳道三角区严禁有人, 切眼上口设专人进行警戒, 防止断绳伤人。

切眼上口JH-20型绞车司机听清信号, 并时刻观察钢丝绳变化情况, 严禁强拉硬拽。

3.3 升架

使用调架绞车, 抽出支架下面的假底。去掉侧护板销子, 打开侧护板。接通支架主油路, 抽出加高段, 并升紧支架。

3.4 支架安装质量标准

安装一架完好一架。支架就位后要垂直顶板升紧, 及时打开侧护板且架间距偏差不超过100mm。工作面支架安装后要站正, 排列整齐, 垂直运输机成一条直线, 工作面支架就位过程中, 要严格按照测量放线位置就位, 且5架调整1次。进、回油管接通, 液压系统完好。支架与运输机要连接紧固、牢靠。

3.5 安装注意事项

安第一架时, 在机巷打戗柱挂导向轮, 挂导向轮的戗柱和导向轮必须牢固可靠, 第一架支架下车时, 必须设专人在机巷下口设警戒, 禁止任何人进入;导向轮必须挂在升紧的支架上, 绳和滑轮运行、摆动时不得磕碰支架管路、千斤顶等;支架调向时撞倒的支柱, 在支架就位后要及时扶正;调架时, 用废皮带捆绑下邻架立柱, 防止绞车钢丝绳磨损伤立柱镀铬层;绞车调架时, 设专人看管导向轮, 绳道及其三角区禁止有人;用单体柱配合调架时, 斜顶支架底座或侧护板等部位时, 柱头必须垫上木板或废旧皮带;必须采用远距离供液操作;防止单体柱滑动伤人;支架就位前, 绞车始终拉紧支架底座, 司机要集中精力, 听清信号, 严防误操作;安装支架地点顶板压力大时, 应采取措施对顶板进行维护, 在采空区侧长工字钢梁下方及已安装支架上方附近10 m段加打抬棚维护, 在调架前在已安装支架上方短工字钢梁煤墙侧位置和采空区侧长工字钢梁下打抬棚, 防止在调架过程中长梁翻滚, 支架调正后, 应在支架上方加打抬棚, 进行维护。

4 回撤工字钢

回撤工字钢腿子原则上采用软回, 人工挖出工字钢腿子。个别棚子压力大, 软回困难时, 可用调架绞车帮助回撤, 但严禁强拉硬拽。

在回撤工字钢长梁时, 如果顶板碎、压力大, 有出现冒顶危险时, 应立即停止回撤工作, 马上把支架升紧, 防止冒顶事故。

回撤过程中, 如果顶板压力大, 应及时对支架安装地点及上方10 m段打抬棚进行维护, 来保证施工安全。

5 结语

通过采用合理的人员组织及安装工艺, 该采面支架安装总共用了8 d, 为采面提前投产节约了一周时间。工字钢回收率达到80%, 节约了材料消耗。杜绝了安全事故的发生, 实现了快速、安全、高效安装。

摘要：介绍了大倾角复合破碎顶板工作面支架安装技术的实施过程, 对安装技术工艺进行了详细的论述, 实现了安全、快速、经济的安装, 为今后类似条件综采支架更为高效、快捷、安全地安装有一定的借鉴作用。