大倾角综合机械化采煤生产工艺及安全管理的实践.pdf

总第1 3 2期 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 1 0 0 9 0 1 2 大倾 角综合机械 化 采煤 生产工 艺及 安全 管理 的实践 徐 贤毕 ( 盘江精煤股 份有限公司 老屋基矿 ， 贵州 盘县5 5 3 5 3 4 ) 摘要： 发展大倾角综采技术 ， 解决大倾角综采生产工艺和安全管理现场存在的问题， 已成为矿井， 特别是 资源枯竭的老矿井持续、 稳定、 健康发展的当务之急。介绍了老屋基矿在运用大倾角综合采煤技术过程 中， 在生产工艺和安全管理上的经验和方法， 为类似地质条件下 ， 发展综合采煤技术提供了借鉴。 关键词： 大倾角； 综合机械化采煤；生产工艺；安全管理 中图分类号 ： t d 8 2 3 9 文献标识码 ： b 文章编号 ： 1 0 0 5 2 7 9 8 ( 2 0 1 0 ) 0 9 0 0 3 3 0 2 1 1 0 1 2 1综采工作面的开采技术条件 1 0 1 2 1 采面位于老屋基矿南 采区北翼 1 2号煤 层一区段 ， 开采标高为 1 8 1 2 21 6 9 5 7 l q l ， 煤层倾 角最大 4 5 。 ， 最小 3 2 。 ， 平 均 3 6 。 ， 煤层 厚度 1 5 5 5 m， 平均 3 0 m， 伪顶为黑色页岩 ， 直接顶为粉砂 岩 ， 老顶为细砂岩夹菱铁质条带 ， 节理 、 裂隙不发育 ， 较稳定 ， 底板为泥岩 ， 厚 0 5 i n ， 直接底为细砂岩夹 菱铁质条带 ， 较稳定 ， 煤质为简单结构 ， 半亮型 、 条带 状 ， 密度 1 4 t m ， 具有爆炸性 ， 不易 自燃 。 采面设计走向长度平均 3 4 5 m， 倾斜长 度平 均 为 9 5 i n ， 采用走 向长壁后退式采煤方法 ， 全部跨落 法管理顶板， 从开采 至今 ， 共计开采 5个月 ， 平均推 进 3 7 9 r n 月， 最多全 月推进 6 8 m。该采 面采用 z f q 4 0 0 01 5 2 6型 综 采 液 压 支 架 ， mx g一2 5 0 6 0 0 q wd型双滚筒采煤机 割煤 ， 采面配备 s h z 7 3 0 4 0 0型刮板输送机 ， 运输巷采用 s z z 7 3 0 2 0 0转载机 和 s t j 一1 0 0 0型胶带输送机运输。 2 1 0 1 2 1综采工作面回采工艺 1 ) 割煤方式 。该工作面采用单 向下行割煤 ， 上行跑空的方式进行 ， 采煤机前滚筒割顶煤 ， 后滚筒 割底煤的方式进行 。每班配备 2名机组司机 ， 由于 倾角较大 ， 割煤时 ， 为防止大块煤矸滚落伤及机组司 机 ， 司机在机组侧面上方支架立柱 内， 用遥控器操作 机组割煤 ， 没有特殊情况司机不直接操作按钮 ， 本工 作面最大坡度 4 5 。 ， 机组牵 引行走在本工作面正常 ， 没有下滑现象 ， 割煤前要及时收 回支架的护帮板 ， 根 据煤层变化 ， 适当调整采高， 尽量不破顶。由于本工 作面中部 1 8号 2 4号支架段存在断层 、 构造 ， 机组 在此段运行适当割了部分岩石 ， 以达到顶底板平滑 过渡 ， 便于采面推溜移架工作安全顺利进行 ； 机组在 割煤层松软段煤壁出现片帮现象时 ， 停机维护 ， 机组 与采面刮板输送机闭锁灵敏可靠。 2 ) 拉架作业。本工作面共安设 z a q 4 0 0 0 1 5 2 8型液压支架 6 7架 ， 该支架与其它支架相 比， 具有以下 特 点 ： 四立柱 支 撑 掩 护式 ， 最 小 高 度 1 5 0 0 m m， 最大 高度 2 6 0 0 mm， 工作高度 2 0 0 0 2 6 0 0 m m， 额 定 工 作 阻 力 4 0 0 0 k n， 外 形 尺 寸 6 3 0 0 m m1 4 3 0 m m1 5 0 0 m m， 外形 比普通支架 长 ， 为此 ， 安装回收运送支架 时， 转弯地点巷道宽度 要求较高 ， 回采过程 中， 由于控制顶板 面积较大 ， 矿 压显现比较明显 。本工作面支架本身带有防倒防 滑装置 ， 加上支架为放顶煤开采用 ， 后部设有放煤孔 及尾部放煤装置 ， 因此 ， 本支架与普通支架相 比， 重 量增加 ， 运送过程 中对提升设备 的提升能力要求较 高。由于本工作面倾角较大 ， 割煤后 ， 移架位置距 机组 2 0 m以上 ， 为防止拉架时机组割煤滚矸伤人 ， 移架时 ， 采用从下往上的顺序进行 ； 为防止支架前移 过程 中产生歪倒下滑现象 ， 有时采用间隔移架方式 进行 ， 移架前利用本身带有 的防滑油缸在上方支架 后 ， 带压前移 ， 操作移动端头支架时 ， 先移 2号 、 3号 支架 ， 待 2号 、 3号支架前移 固定牢靠后 ， 再移 i号 支架 ， 为防止移架造成顶板滚矸伤人 ， 采面每隔l o 1 5 1t i 设道挡矸栏 ， 阻挡上方滚落 的矸石 ， 并将被 移 支架的下方全封闭 ， 人员全部撤 到支架立柱内安全 躲避。 3 ) 支架的防倒防滑装置， 是保证其它设备正 常工作 、 工作 面正 常开采 、 作 业人员安全 的主要前 提。本工作面支架防滑装置主要有 ： 顶梁防倒装置、 底座防滑装置 、 侧护板防滑装置及输送机防滑 。其 中顶梁防滑主要是 当下方支架有倾倒倾 向时， 通过 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 5 1 1 作者简介 ： 徐贤毕( 1 9 7 3一) ， 男 ， 贵州盘县人 ， 工程师 ， 从 事技术管理工作 。 3 3 2 0 1 0年9月 徐贤毕： 大倾角综合机械化采煤生产工艺及安全管理的实践 第1 9卷第9期 收缩上方支架千斤顶拉倾倒支架顶梁复位 ； 底座防 滑主要是当相邻支架底座有下滑倾 向时 ， 通过收缩 上架或伸下架的防滑千斤顶拉或推底座复位 ， 千斤 顶控制 的活动侧护板 ， 主要是保证支架顶梁问没有 间隙， 使支架没有倾倒空问， 相互紧靠 ， 防止倒架。 4 ) 移架操作方式 。该工作面均采用本架操 作方式 ， 只有遇煤层片帮严重、 顶板漏 冒等特殊情况 时 ， 通过改动供液管路 ， 实现邻架操作 ， 一般采用高 地势位置的支架为主控制架 ， 低地势作为受控架 ， 拉 架时， 一般采用带压移架 ， 边降边移 。 5 ) 人员安全工作。为防止采面滚矸伤人 ， 要 求采面机组割煤和采 面溜子启动前 ， 必须通过采面 声光信号将所有人员全部撤离机道 ， 进入采面支架 立柱内躲避。 3 推移刮板输送机 本工作面采用 s g z 7 3 0 4 0 0型刮板输送机 ， 铺 设长度 9 4 m， 该输送机 由机头部分 、 中间部分 、 机尾 部分组成。采用机头电机驱动 ， 电机功率 2 0 0 k w， 该输送机输送 能力 为 4 0 0 t h ， 由于采面倾 角较大 ， 推移刮板输送机时， 滞后机组割煤 2 0 m进行 ， 从机 头向机尾方 向或从机尾 向机头方向顺序移溜 ， 不得 从两头向中间移溜 ， 为防止移动过程中， 中部槽子脱 节 ， 造成卡链 ， 移动时， 溜子正常运行 ， 停运时不准移 溜作业 。由于刮板输送机与支架连接牢固可靠 ， 操 作过程中， 即使大倾角也 未出现溜子下滑现象 ， 相 反 ， 随支架防滑防倒装置的使用 ， 出现 了2次溜子上 窜现象 ， 使采面溜子与顺槽装 载机搭接不合理反 回 头货严重 。 作时 ， 主要采取防单体柱顶滑 ， 防单体柱三用 阀弹 出， 防止架间漏顶等措施 ， 确保人员安全。 5 回采的顶板管理 由于煤层倾角较大 ， 回采过程 中顶板管理难度 大， 煤壁受 自身重力影响， 容易产生片帮， 从而导致 综采支架端面距超大 ， 引发煤壁顶板没有支护而跨 落， 导致漏顶事故发生 ， 特别是采面下出口超前上 出 口的情况下 ， 片帮更为严重 ， 因此 ， 合理掌握采面上 下出 口的超前或落后 的距离， 对采 面顶板管理极其 重要 ， 通过几个月的回采说明， 在 1 0 1 2 1采面的地质 条件下， 下出口超前上出 口的距离不得大于 1 5 m， 大于 1 5 m时 ， 采面容易片帮引发漏冒顶事故 。 6 预 防滚矸 大倾角采煤工作面 ， 由于倾斜方 向煤层坡度较 大， 机组割煤后 ， 大煤块或矸石将沿倾斜方 向滚落 ， 为防止大矸石滚落伤人或砸坏设备及管线， 必须采 取有效措施防止矸石滚落或限制矸石滚动距离。在 机头往上 5 m， 机尾往下 5 m位置各设置一道刚性 挡矸栏 ； 在采面机道中部每隔 1 5 m打设一组刚性挡 矸栏 ， 挡矸栏 的一端伸抵煤壁， 另一端伸入支架 内， 中间用钢板 固定插入输送机齿轨 内， 在采面沿倾斜 方向设柔性挡矸栏 ， 将机道和人行道分开， 柔性挡矸 栏采用尼龙网或 d 6 3 mr n钢丝绳网做成 ， 长度 6 8 i l l ， 顶部挂在支架顶梁上 ， 下部 固定在 电缆架上 ， 防止大煤块 、 矸石窜人人行道， 通过调查 ， 普遍认为 ， 该挡矸栏设置 比较繁杂 ， 但效果较好 ， 有待施工过程 中进一步简化。 4 支架调整的安全工作 7 上下安全出口与端头支护 由于地质构造的原因， 回采期间， 采面不可避免 需要推过断层 ， 受断层 牵引 ， 采 面煤层 走 向起伏较 大， 回采过程 中， 有 时局部段需挖底 回采， 局部段挑 顶回采 ， 以适应地质构造引起的煤层变化 ， 在挑顶或 挖底过程 中不可避免 出现支架歪斜 、 倾倒及咬架现 象 ， 对歪斜 、 倾倒支架 的处理 ， 成为综采正常 回采必 不可少的工序， 为此 ， 施工队组配备 2 3人的专职 调架工， 负责对采面支架进行调整。操作时 ， 有一名 班队长在现场指挥， 负责安全工作 ， 使用单体柱 、 大 链 、 绳扣等工具配合使用 ， 调架时 ， 先将无关人员撤 到 1 0 m外安全地点 ， 多采用远方操作方式 ， 用单体 柱将歪倒的支架扶正， 根据底板情况 ， 确定是否在底 座下垫木料 ， 将底座垫平 ， 调架时 ， 一般采用从上到 下 的顺序 ， 从被调架往上 3 5个 支架 开始逐架进 行 ， 以确保被调支架有可活动的足够空间为原则 ， 操 3 4 采面上下出 口均采用 4 2 m 4对 8根长钢梁和 1 组端头大梁配合单体柱迈步支护， 并在切顶线 打 设一排密集单体柱加强挡矸 和切顶 ； 上下巷超前煤 壁 1 0 m采用单体柱和长钢梁替棚 ， 替棚后打设双排 托棚加强支护 ， 高度不小于 2 2 m。 8 其它安全管理事项 1 ) 采面布置及 回采过程中， 应尽量使采面上 下巷坡度平缓 ， 避免上下巷突然起伏过大 ， 而带来机 电运输设备管理上的困难 ， 减少煤炭运输 、 材料运输 过程中的巷道因素所带来的影 响， 为采面正常推进 创造条件 ； 采面推进过程中， 尽量将采面推成上出口 超前的伪倾斜状态 ， 减少采场的实际坡度， 为综采工 艺正常发挥创造条件 。 2 ) 采面上下巷替棚工作， ( 下转第 3 7页) 郭生勇： 古韩镇联营煤矿水采高压系统升压改造 第1 9卷第9期 表 i 管路壁厚计算结果 3 高压水的澄清净化流程 由于升压更换了 3 0 0 0 r m i n高压泵， 该泵对高 压水质要求较高 ， 一般要求水 中悬 浮物浓度不超过 1 0 0 mg l ， 需要对原有煤水净化系统进行改造 ， 使原 有一级加药沉淀变成二级加药沉淀 ， 为此需要将高 压泵储水池改造成二级斜管沉淀池 ， 由于在水采设 计时考虑到可能出现此类 问题 ， 储水池结构是 按斜 管沉淀池设计的， 改造只需另建一钢结构储水 池即 可， 即将原有储水池变成二级沉淀池。 新建的钢结构储水 池为 圆形 ， 直径 6 i i 1 ， 容积 3 0 0 i n 。 改造后的高压水澄清净化流程见图 2所示。 4 经济效益 高压系统改造后 ， 落煤能力大大提高 ， 升压前每 天高压系统需 要开 1 8 h ， 升压后 ， 由于落煤能 力提 高， 高压系统每天仅开 1 2 h ， 每天少开 6 h ， 由于升压 前高 压 泵功 率 为 8 0 0 k w， 升 压 后 高压 泵 功 率 为 1 0 0 0 k w， 由此可计 算出系统 改造后年节 电( 1 8 8 0 01 21 0 0 0 ) 3 3 0=7 9 2万 k w h ， 每度电按 0 7元计算 ， 年经济效益约 5 5 5 5万元。 此外 ， 由于落煤 时间短 ， 减少 了老空 的控顶 时 间， 回采率也随之提高。经济效益和社会效益显著。 堡 图 2 改造后高压水澄 清净化 流程 5 结语 古韩联营煤矿根据煤层 的变化 ， 进行的水力采 煤高压系统升压改造 ， 取得 了较 好的经济效益和社 会效益， 为其他类似矿井提供了宝贵的经验， 值得借 鉴 。 责任编辑： 李月成 ： s每 希 s习 ( 上接第3 4页) 严重制约采面的推进 ， 上下巷在采面 采工艺 的决定因素。 超前应力影响范围内， 原巷道断面失修后 ， 替棚速度 2 ) 大倾角条件下割煤机组的爬坡能力将决定 跟不上， 未及时扩大巷道断面将严重制约采面的推 工作面是否具备综采条件 ， 即机组 的爬坡能力将决 进速度 ； 采面上巷原掘进过程中采用树锚支护 ， 沿煤 定综采工 作 面的最 大倾 角， 研 制 开采 真正 大倾 角 层顶板掘进 ， 由于煤层倾 角较大 ， 巷道下 帮煤在底 ( 4 5 。 以上) 综采机组将成为发展 大倾角采煤技术 的 板 ， 回采过程