大坡度俯采工作面综采工艺研究与实施科技奖申报书

1、- 1 -中国平煤神马集团科学技术进步奖申报书（2013 年度）一、项目基本情况一、项目基本情况专业组别成果登记号档案分类项 目 名 称jsb-8 型湿式混凝土喷浆机在九矿的研究与实施主要完成人 主要完成单位平顶山天安煤业九矿有限责任公司主 题 词湿式 混凝土 喷浆机 研究与实施任务来源31、省、市科技计划；2、集团科研补助计划；3、自筹计划名称和编号项目起止时间起始： 2012 年 11 月完成： 2013 年 10 月姓 名李元林电子邮件邮 编467000地 址平顶山天安煤业九矿有限责任公司申报单位 联系人办公电话03752739329移动电 2 -二、项目简介二

2、、项目简介当前，在煤矿巷道施工过程中，喷浆工艺主要以干喷为主，因为干喷的使用混凝土喷射机机械结构较简单，机械清洗和故障处理比较容易，但是这种喷浆工艺最大的弊端是作业现场粉尘污染严重、回弹多、混凝土品质不稳定三大顽疾大坡度俯采工作面的回采过程中将面临装煤效果差、支架易倾倒、运输机推移困难等诸多问题，给工作面回采造成极大的影响，安全管理难度增大，高产高效水平降低。如何采取科学有效的技术和方法，有效解决大坡度俯采所带来的影响安全生产的突出问题，安全高效回采此类采煤工作面，成为迫切需要解决的问题。平顶山天安煤业九矿有限责任公司 20122013 年度所回采丁5-6-22070 采煤工作面为典型的大坡度

3、俯采工作面，该采面沿走向方向坡度变化较大，平均坡度达到 18，最大坡度达到 23。在工作面回采过程中，针对俯采所出现的种种问题，进行了科学细致的分析，研究出应对调整措施，在实际生产过程中实施，并根据实施效果进行不断改进，反复实践，积累经验，研究总结出一套行之有效的综采工作面大倾角俯采管理方法，为同类型地质条件下综采工作面的回采提供了科学依据，创造出巨大的经济和社- 3 -会效益。 - 4 -三、项目详细科学技术内容三、项目详细科学技术内容1 1 总体思路。总体思路。丁 5-6-22070 采煤工作面为九矿 20122013 年度丁 5-6 采区主采工作面，2012 年 11 月份投产，2013

4、 年 9 月份回采结束。该工作面采用走向长臂后退式采煤法，全部陷落法管理顶板，综合机械化采煤工艺。由于该采面属典型的大坡度俯采工作面，回采前对生产过程中将遇到的装煤效果差、支架易倾倒、运输机推移困难、安全管理难度大等各种问题，严重影响采面正常回采。本项目针回采过程中对现的种种困难，进行了科学细致的分析研究，并在实际生产中实施。2 2 项目研究主要内容。项目研究主要内容。2.12.1 平煤九矿丁平煤九矿丁 5-6-220705-6-22070 采煤工作面地质概况采煤工作面地质概况丁 5-6-22070 采煤工作面位于九矿丁二采区东翼,上部为原丁5-6-24130 采动区，西接丁二皮带下山,东邻井

5、田边界。采面可采走向长度为 580m ，开切眼斜长为 160m，倾斜面积 91800 平方米，可采储量 39.93 万吨。煤层平均厚度为 2.9m，倾角 831，平均为18。无伪顶，直接顶为泥岩或砂质泥岩，直接底为泥岩及砂岩。- 5 -工作面回采范围内地质构造情况较为复杂，整个工作面受区域地质构造影响正断层多发育，煤层底板等高线发生变形，致使切眼坡度异常、切眼附近煤层走向坡度加大，增加施工难度。机巷和切眼揭露的五条正断层会对采面造成一定影响，特别是 f3、f4 正断层组成地堑构造对采面回采影响相对较大。工作面沿走向方向坡度变化较大。切眼以外 80 米范围坡度为下山 15，80190 米范围坡度

6、为下山 18，190230 米范围坡度为下山 23、230 米350 米范围坡度为下山 15、350m 以外坡度为下山 8。里段俯采坡度较大，且变化异常，外段基本趋于平缓。风 巷 剖 面 图切眼2.22.2 综合机械化采煤可行性分析综合机械化采煤可行性分析综合机械化采煤工艺在平煤股份九矿已得到普遍推广和应用，取得了较好的效果，技术管理水平和施工操作水平已基本具备，曾- 6 -创出月产原煤 10 万吨的好水平。但大坡度俯采条件下采用综采工艺还未尝试过。丁 5-6-22070 采煤工作面煤层较厚，倾斜长度较长，且从高产高效的方面考虑，不适宜炮采。经研究决定，选择下表一套对工作面倾角有一定适应能力的

7、综机设备，但该设备对工作面俯采坡度的适应能力并没有明确参数，借鉴集团兄弟单位开采同类条件工作面的经验，该设备适用于俯采坡度较大的工作面。表一 综机设备投入情况设备名称设备型号主要技术特征液压支架zy4000-17/37zy5000-18/38断面距 260360，移架步距0.6m采煤机mg250/600-awd截深 0.63m，截割电机功率250kw，总功率 600kw。刮板运输机sgz-764/500槽宽 764mm，电机功率 500kw桥式转载机szz-764/200槽宽 764mm，电机功率 200kw乳化液泵站brw400/31.5流量 400l/min平煤股份九矿采煤系统在认真总结综

8、采工艺的生产基础上，借助集团公司兄弟同类条件采面的回采经验，经实地考察，分析论证后，认为配套设施满足使用要求，由俯采坡度较大而带来的回采工艺上的技术难题，通过对采煤工艺的调整和采取特殊的技术措施，- 7 -完全能够得以解决， 丁 5-6-22070 采煤工作面综采工艺可行。2.32.3 回采工艺回采工艺该采面采用走向长臂后退式采煤法，综合机械化采煤，全部陷落法管理顶板。- 8 -1、胶带输送机2、szz-764/200中双链 刮板转载机3、破碎机4、mg250/600-awd采煤机5、sgz-764/500运输机6、zy5000-18/38(8架)和zy4000-17/37（98架）液压支架7

9、、乳化液泵站8、变电站9、设备列车10、绞车123 采煤机割煤方式 为双向割煤。进刀方式 为端部斜切进刀，其程 序为： 1、采煤机割至端头。 2、回返斜切进入煤 壁，使采煤机进入溜子 直线段，然后推进机头 机尾及机头上段或机尾 下段至煤壁。 3、采煤机反刀割三 角煤，再次割至端头后， 反刀开始正常割煤。采煤机进刀推进设计说明书设 备安装布置示意图机械装煤回采工艺工序 内容说 明12345678910102.3.3 支护：采面使用 zy5000-18/38 和 zy400017/37 型支架对采面进- 9 -行支护。采煤机割煤后，支架依次随机前移支护顶板，然后推移运输机。移架滞后采煤机后滚筒 3

10、-5m，推移运输机应与采煤机保持10-15m 距离，弯曲段长度不得小于 15m，严禁出现陡弯，移后输送机要成一条直线。2.3.4 处理采空区：随着采面向前推进，采空区顶板暴露面积不断增大，压力也逐渐增大，使顶板自行垮落，充填采空区。2.42.4 关键问题分析及处理关键问题分析及处理丁 5-6-22070 工作面在回采初期，俯采坡度就已经较大，采面在推进过程中割煤、拉架、推溜三个主要工序及风两巷设备均出现因坡度较大而带来的技术难题，并且相互制约，严重影响了工作面的安全和产量，生产比较被动，其突出表现在以下几个方面：（1）装煤效果差，煤墙侧浮煤多。（2）推溜步距小，溜子推不到位，并出现上漂现象。（

11、3）煤机滚筒升起后割支架顶梁，无法挑顶。（4）拉架时支架向煤壁侧倾倒，支架顶梁下扎，并有老塘矸石自顶梁下滑，落入机道。（5）机巷转载破碎机和皮带机尾出现自动下滑现象。- 10 -（6）设备列车拉移难度大。（7）设备易损坏。（8）安全管理难度大以上几个问题的存在，究其根本原因在于俯采坡度太大所致，同时也有回采工艺的不合理因素，通过现场观察，根据设备配套尺寸关系，分析其具体原因和如下：（1）由于煤层俯采坡度太大，煤的重力作用，致使部分煤不能被滚筒推入溜槽，造成煤机本身装煤能力大大降低，而在推溜过程中，溜子又处于满负荷运煤状态，溜槽上无存煤空间，致使铲煤板也不能将遗留煤炭顺利装入溜槽运出，最终造成大

12、部分余煤被挤在溜槽与煤壁之间和溜槽下面。（2）由于装煤效果不好，溜槽和煤墙之间浮煤多，致使在运输机推移过程中，部分煤炭进入溜槽下面，抬高溜槽，造成运输机出现上漂现象，实际推移距离不够，并且若是未得到有效处理，将恶心循环，愈演愈烈。（3）溜子上漂和推不到位，使三机配套尺寸关系发生变化，煤机滚筒移向了采空区，支架端面距出现负值，致使滚筒割顶梁。如图所示：- 11 -运输机溜槽采煤机滚筒采煤机滚筒位移示意图（4）俯采倾角太大，造成支架在自重作用下的下滑分力增大，同时作用于支架的采空区，矸石的下滑分力也增大，二者合力作用使支架所受合力矩不为零，前移时使支架倒向煤壁侧。g重心支架受力示意图- 12 -（

13、5）俯采倾角太大，自重作用下，造成机巷转载机和皮带机尾受力不平衡，出现向低洼处下滑的现象。（6）同样由于俯采倾角太大，自重作用下，设备列车外移时易下滑，难度增大。（7）大坡度俯采，造成各设备受力方向发生变化，特别是采煤机关键部件和运输机槽子，易损坏。（8）工作面大坡度俯采，在自重作用下，人员和设备受力分解后，比正常工作面多出一个向煤墙方向的力，使得安全管理难度增大。根据以上对大坡度俯采综采工艺问题的分析研究可知，关键在于解决好两个方面的问题，方能实现工作面的正常回采。一是减少浮煤，二是改变支架和设备受力状况。通过采取对采煤工艺的调整和操作程序的改变等一系列措施后，较好的解决了问题的存在，取得了

14、明显效果。 （1 1）解决装煤效果差问题）解决装煤效果差问题为解决装煤效果差，煤墙侧浮煤多的问题，决定改变采煤工艺，采用煤机单向割煤，增加装煤工序，煤机下行割煤，上行空刀拾煤，往返进一刀的采煤工艺，其回采工艺流程为： 割煤拉架返空刀装煤推溜 。将煤机由机头向机尾返空刀装煤工序与推溜工- 13 -序同步进行的作业方式，改为返空刀装煤工序完成后，停煤机再由机尾向机头推溜的作业方式， 这样使推溜方向与运煤方向一致，实行推移空溜，铲煤板铲起的煤能被顺利运走，而不被挤向煤壁和留在溜槽下面。除此之外，采取机械装煤和人工装煤相配合，当工作面个别地段由于底板起伏原因，采取上述措施效果不明显时，辅之以人工装煤措

15、施，也是非常有效的办法，有效解决了装煤效果差，浮煤多的为问题。（2 2）防止运输机推移步距不够和上漂措施）防止运输机推移步距不够和上漂措施采面浮煤清理问题的解决，同时也很大程度解决了运输机推移困难的问题。为更好的控制运输机，采取如下要求，加强运输机管理。 加强架间浮煤清理，及时掏清支架架脚煤，保证支架和运输机在一条直线上。 采煤机司机按要求操作采煤机，根据俯采倾角情况，控制采煤机割煤范围，严禁留过多底煤，使运输机推移后出现上漂现象。 出现运输机上漂的地段，采取人工掏底槽煤，下落运输机。（3 3）防采煤机滚筒升起时易割顶梁的问题）防采煤机滚筒升起时易割顶梁的问题解决好运输机推移不到位，上漂情况后

16、，三机配套尺寸关系也恢复正常，煤机滚与顶梁平行，支架端面距正常，有效解决了煤机- 14 -滚筒升起时易割顶梁的问题。（4 4）防支架向煤墙侧倾倒措施）防支架向煤墙侧倾倒措施 工作面支架。拉架时采取先将支架伸缩梁伸出，顶住煤壁，同时将邻架侧护板撑紧，然后再采取带压擦顶的移架措施，移架的同时慢慢收伸缩梁，这样由煤壁对支架产生的支撑力和侧护板及顶板对支架产生的摩擦力均指向采空区，以抵消支架自重和降架后冒落矸石重量产生的下滑分力， 改变了支架的受力状态，而制止了支架的倾倒和翻转。 端头支架。端头支架由于处于巷道之中，梁端前无煤壁，因此存在问题更为突出，靠支架本身操作程序的改变无法解决，只有采取特殊措施

17、才能解决。拉架时在支架顶梁上斜打一根单体柱，顶住支架，然后再采取带压擦顶的移架措施，随支架拉移慢慢升柱，配合拉架，以抵消上述下滑分力，达到制止支架倾倒和翻转的目的。（5 5）机巷转载机和皮带机尾防滑措施）机巷转载机和皮带机尾防滑措施大坡度俯采不仅给回采工艺带来困难，也给机巷运输设备带来防滑要求。在转载机两侧的底板上，沿走向方向各打一排高强锚杆作为锚固装置，将转载机和皮带机尾用钢丝绳牢固的固定在地锚上，锚杆间距等于转载机的拉移步距，倾角垂直底板，同时将转载机尾- 15 -与端头架用大链相连，起到加固作用，有效防止了设备被拉跑现象的发生。（6 6）解决设备列车外移难问题）解决设备列车外移难问题设备

18、列车总重约40 t，在综采工作面倾角段设备列车的安全非常重要。所遇到的问题：提升方面有绞车牵引，但牵引力不能满足要求；使用的32 mm钢丝绳破断力不能满足要求；设备列车硬连接强度不满足要求；挡车设施不满足要求，因此针对这些问题，采用提前放下设备列车的办法，使上述问题都迎刃而解，具体措施如下： 设备列车移放前，要准备绞车压柱、挡车圆木、各种电缆、液管、控制线等移放设备列车需用的材料和台回柱绞车。所用圆木直径要大于200 mm。 设备列车移放前，首先检查作业地段瓦斯浓度，瓦斯浓度低于1时，方可操作。 放移设备列车时，必须检查设备列车各部联结完好情况和绞车钢丝绳有无磨损过度和破损。 设备列车移放时，

19、首先将2台移变分闸，且高压侧隔离开关手把拉开，并将设备列车上所有开关手把打在零位，在变电所停风巷高压，严格执行停送电和放电制度。停电后，从各台开关上将采煤机、运输机、转载机、破碎机的负荷线共7根电缆拆下，拉开并加- 16 -长电缆。将2台移变低压侧接线甩开。 设备列车移放时，分3部移放。首先放2台移变，再将剩余部分分2次移放。在移放中，在车尾坡下10 m处打2根挡车戗木，当放到戗木前，停车移戗木直至坡底。 设备列车移放时，绞车要安设在合适位置，防止方向不正落道，回柱绞车必须用2根戗木固定牢固，钢丝绳绳径不小于32 mm。 设备列车移放时，挂钩位置要合适，连接要牢固。拆除原连接装置和钢丝绳时，稍

20、拉以能摘开为原则，并将绞车抱闸抱紧。 绞车司机要持证上岗，精力集中，随时注意移放情况；移放要平稳，不能猛拉猛拽。 移放过程中，坡下严禁有人，并在坡下躲闭洞设一人警戒，禁止所有人进入；正下放的设备列车后及两侧至回柱绞车严禁站人，除作业人员外，无关人员要远离移放现场，以防设备列车跑车、翻倒或钢丝绳弹起、崩断伤人。 设备列车放到位后，将电缆、液管延长并接好，挂设整齐。将设备列车按作业规程规定连好挡牢。 所有电气设备恢复后，送电试演，发现问题及时处理，直至所有设备正常运转。（七）（七）设备管理措施设备管理措施- 17 -在大倾角俯采段，设备管理的好坏，将直接影响到大倾角俯采的成效，为确保大倾角俯采顺利

21、进行，改变原有的维修方法，变事后维修为事前检查、事后维修相结合，变静态维修为静态维修和动态检查相结合。对回采设备做如下管理：加强对采煤机维修，对在大倾角俯采时，防止采机倾倒的关键部位(导向滑靴和平面滑靴)加强维修。 派人负责检查固定在工作面运输机上的销排情况。发现问题立即停机处理，严防采机落道。 在检修班检修采煤机时，特别注意检查采煤机牵引部传动系统销轨轮与销轨的齿合情况，发现问题及时更换。 加强对各大部件连接的液压螺母及其它螺钉的检查，看是否紧固齐全，发现松动及时拧紧。 加强对各部位油位的检查，及时注油。 加强对机器运转时的检查，各部位的油压、油升及声响是否正常、段间连接是否有松动。 检查各

22、操作手柄、按钮动作是否灵活可靠。 加强对液压支架的维修工作，防止因支架原因引发事故。（八）安全管理措施（八）安全管理措施由于工作面俯采倾角过大，给安全管理带来很大难度，在生产- 18 -过程中，对各种不安全因素进行预测和采取措施预防，除了执行一般工作面的安全措施外，另做出如下要求： 工作面及两巷单体柱防倒。要求风机巷超前支护、采面临时支护及配合拉架使用的单体液压支柱全部采取防倒措施。风机巷超前支护统一使用进购的 dzfd-1 型防倒器进行防倒，采面临时支护和配合拉架的支柱全部要求用铁丝与顶梁固定。 由于俯采倾角过大，采面架间人员行走站立不稳，要求采面从风巷到机巷拉一条粗麻绳，拉紧，供人员行走攀

23、扶。进人工作面的所有人员要走支架脚踏板，并抓好麻绳，扶好立柱，以防摔伤； 拉机头、机尾架时，无关人员不得在两端头停留；回撤密集柱时，必须做到先支后回；回柱人员要用长柄工具，站在安全区域并找好退路，防止落山矸石滚下伤人。坡上有人工作，坡下严禁站人。 风机巷设置档矸装置，自工作面向外，每隔 30 米设置一道挡矸装置。所有施工地点以外 5 米处设置一道挡矸装置。挡矸装置使用单体柱支撑，金属网和半拉挂配合搭设牢固，高度不低于 1 米。防止矸石和材料设备等意外滚下伤人。3 3 解决的关键问题和创新点。解决的关键问题和创新点。- 19 -3.13.1 解决的关键问题：解决的关键问题：（1）解决了装煤效果差

24、，煤墙侧浮煤多。（2）解决了推溜步距小，溜子推不到位，并出现上漂现象的问题。（3）解决了煤机滚筒升起后割支架顶梁，无法挑顶的问题。（4）解决了拉架时支架向煤壁侧倾倒，支架顶梁下扎，并有老塘矸石自顶梁下滑，落入机道的问题。（5）解决了机巷转载机和皮带机尾自动下滑的问题。（6）解决了设备列车拉移难度大的问题。3.23.2 创新点创新点（1）采用单刀割煤，空刀返刀拾煤，很大程度上解决了工作面装煤效果差的问题。（2）风机巷超前支护使用 dzfd-1 型防倒器，方便有效解决单体液压支柱易卸载滑倒问题。4 4 实施效果实施效果大坡度俯采工作面综采工艺研究技术在九矿丁 5-6-22070 采面的实施较为成功

25、，取得了良好的效果。在安全管理上，该采面开采期间，未出现较大工伤事故。在生产管理上，有效解决了大坡度俯- 20 -采工作面的种种技术难题，保证了正规循环作业，采面产量保持稳产高产，顺利在 2013 年 9 月份回采结束。5 5 取得的经济、社会效益。取得的经济、社会效益。大坡度俯采工作面综采工艺研究技术在九矿丁 5-6-22070 采面的成功实施，解决了大坡度俯采工作面的诸多技术难题，使得采面稳产高产的，月产达到 5 万吨以上，创造出巨大的经济效益，同时也是的安全管理上了一个新台阶，杜绝了工伤事故，保障了职工安全，大大改善了作业环境。- 21 -四、发明点和创新点四、发明点和创新点大坡度俯采工

26、作面综采工艺研究与实施项目在平煤股份九矿丁 5-6-22070 采煤工作面的成功实施，在取得了可观的经济效益和社会效益的同时，也有不少发明点和创新点。（1）采用单刀割煤，空刀返刀拾煤，很大程度上解决了工作面装煤效果差的问题。（2）风机巷超前支护使用 dzfd-1 型防倒器，方便有效解决单体液压支柱易卸载滑倒问题。（3）机巷设备采用锚杆固定和与支架联锁的防滑技术。 五、专利授权情况表五、专利授权情况表国 别申 请 号专 利 号项 目 名 称- 22 -六、经济效益情况表六、经济效益情况表经济效益 296 单位：万元(人民币) 项目总投资额432.5 万元栏目年份新增利润新增税收创收外汇(美元)节

27、支总额201244.42013251.6累 计296各栏目的计算依据：丁 5-6-22070 采面自 2012 年 11 月份中旬开采至 2013 年 9 月份中旬结束，共计 10 个月时间，开采至结束，共计出原煤 459200 吨，平均月产达到 45920 万吨。我矿综采队原工作面月产水平为 4 万吨，新技术实施后，月多产原煤 5920万吨。我矿 2013 年度丁组煤销售均价为 471 元/吨。成本为 421 元/吨所创经济效益为：（ 实际总产量 原工作面单产 施工月数 ）（吨煤销售价格 吨煤成本）= （ 459200 吨40000 吨10 个 ）（471 元421 元）= 2960000

28、元= 296 万元单位总会计师或财务负责人（签 字）：单位财务部门（盖 章）： 年 月 日- 23 -七、社会效益情况表七、社会效益情况表大坡度俯采工作面综采工艺研究与实施项目，经过全面科学的分析和反复实践，有效解决了大坡度俯采所带来的诸多问题，保证了工作面安全顺利回采。此项目经过推广，在集团公司同类地质条件的工作面实施，为开采此类大坡度俯采工作面提供了技术支持，创造出较大的社会效益。八、申报单位意见表八、申报单位意见表申年 月 日申报单位意见 申 报 二 等 奖 申报单位领导签字：申报单位（盖章）：年 月 日- 24 -九、主要完成人员情况汇总表九、主要完成人员情况汇总表序号姓名性别年龄文化

29、程度职务职称工作单位对本项成果做出的主要贡献内容1李元林男29大专助理工程师九矿研究设计、资料整理2赵自红男42本科工程师九矿组织策划3杨来平男50本科高级工程师九矿组织策划4何保红男43本科助理工程师九矿组织实施5鲁国成男40本科工程师九矿研究设计、组织实施、6徐延渠男32本科工程师九矿现场指导7李学照男40大专助理工程师九矿组织实施8杨 凯男28本科助理工程师九矿现场指导9黄要雨男27本科助理工程师九矿组织实施10王向阳男32本科助理工程师八矿现场指导项目负责人（签字）： 年 月 日- 25 -十一、集团副处级以上领导参加项目研发情况表（一）十一、集团副处级以上领导参加项目研发情况表（一）

30、 第 二 完成人姓 名赵自红性 别男民族汉工作单位平顶山天安煤业九矿有限责任公司办公电话2739192职务、职称生产副经理参加本项目的起止时间自 2012 年 11 月 至 2013 年 10 月创造性贡献风机巷超前支护使用 dzfd-1 型防倒器，方便有效解决单体液压支柱易卸载滑倒问题。提出机巷设备防滑采用高强锚杆联锁转载机和皮带机尾，有效防止设备因坡度大下滑问题。本人签名： 年 月 日- 26 -集团副处级以上领导参加项目研发情况表（二）集团副处级以上领导参加项目研发情况表（二）第 三 完成人姓 名杨来平性 别男民族汉工作单位平顶山天安煤业九矿有限责任公司办公电话2739191职务、职称采

31、煤副经理参加本项目的起止时间自 2012 年 11 月 至 2013 年 10 月创造性贡献提出采煤机单刀割煤，返空刀拾煤的回采工艺，有效解决了装煤效果差的问题。本人签名： 年 月 日- 27 -十二、成果应用证明十二、成果应用证明项 目 名 称大坡度俯采工作面综采工艺研究与实施应 用 单 位平顶山天安煤业九矿有限责任公司通 讯 地 址 平顶山天安煤业九矿有限责任公司应用起止时间2012 年 11 月2013 年 10 月经 济 效 益（万元）年 度2011 年2012 年2013 年2014 年新 增 产 量8880 吨50320 吨新 增 产 值418.2 万元2370.1 万元新增利税（

32、纯收入）年增收节支总额44.4 万元251.6 万元所列经济效益的计算依据：丁 5-6-22070 采面自 2012 年 11 月份中旬开采至 2013 年 9 月份中旬结束，共计 10 个月时间，开采至结束，共计出原煤 459200 吨，平均月产达到 45920 万吨。我矿综采队原工作面月产水平为 4 万吨，新技术实施后，月多产原煤 5920 万吨。我矿 2013 年度丁组煤销售均价为 471 元/吨。成本为 421 元/吨所创经济效益为：（ 实际总产量 原工作面单产 施工月数 ）（吨煤销售- 28 -价格 吨煤成本）= （ 459200 吨40000 吨10 个 ）（471 元421 元）

33、= 2960000 元= 296 万元应用情况及社会效益：大坡度俯采工作面综采工艺研究与实施在平顶山天安煤业九矿有限责任公司丁 5-6-22070 采煤工作面的成功应用，不仅有效解决了大坡度俯采所带来的各种技术难题，而起保证了施工安全，该项目对同类条件工作面开采提供了技术支持，创造出较大的社会效益。应用单位负责人签名：（公章） 年 月 日- 29 -十三、附十三、附 件件 目目 录录1、技术评价资料2、研究报告3、知识产权证书、查新报告等证明材料（复印件）4、其它证明- 30 -项目编号： 平顶山天安煤业股份有限公司平顶山天安煤业股份有限公司科研项目计划任务书科研项目计划任务书项目名称：项目名

34、称： 大坡度俯采工作面综采工艺研究与实施大坡度俯采工作面综采工艺研究与实施 主管单位：主管单位： 平平 煤煤 股股 份份 公公 司司 承担单位：承担单位： 平顶山天安煤业九矿有限责任公司平顶山天安煤业九矿有限责任公司 起止年月：起止年月： 20122012 年年 1111 月月20132013 年年 1010 月月 项目负责人：项目负责人： 李李 元元 林林 - 31 -一、一、 立项依据和目的意义立项依据和目的意义当前，在煤矿巷道施工过程中，喷浆工艺主要以干喷为主，因为干喷的使用混凝土喷射机机械结构较简单，机械清洗和故障处理比较容易，但是这种喷浆工艺最大的弊端是作业现场粉尘污染严重、回弹多、

35、混凝土品质不稳定三大顽疾，虽然有防尘、除尘、捕尘设备，但效果不明显，工人长期在此环境下工作，大量吸入粉尘很容易引起矽肺病；并且回弹率大造成回弹料多，浪费材料；品质不稳定容易造成浆皮开裂、脱落；给施工带来安全隐患，同时安全管理难度增大，高产高效水平降低。如何采取科学有效的技术和方法，有效解决巷道混凝土喷浆所带来的影响安全生产的突出问题，安全高效地提高巷道工程的施工效率，成为迫切需要解决的问题。（工作地点的介绍）平顶山天安煤业九矿有限责任公司20122013 年度所回采丁 5-6-22070 采煤工作面为典型的大坡度俯采工作面，该采面沿走向方向坡度变化较大，平均坡度达到18，最大坡度达到 23。在

36、喷浆过程中，针对原有喷浆工艺所出现的种种问题，进行了科学细致的分析，研究出应对调整措施，- 34 -在实际生产过程中实施，并根据试试效果进行不断改进，反复实践，积累经验，研究总结出一套行之有效的湿式混凝土喷技术方法，为不同类型、不同岩性的巷道提供了科学依据，创造出巨大的经济和社会效益。二、研究内容和考核指标二、研究内容和考核指标主要研究内容：主要研究内容：1、工作面地质概况2、湿式喷浆工艺参数3、工艺流程4、关键问题的分析及处理 主要考核指标：主要考核指标：1、湿式喷浆机确实具有喷射回弹少2、保证了喷射质量稳定，提高了效率3、确定混凝土材料配比4、降低了巷道的喷射成本5、喷射过程中粉尘的降低情

37、况三、三、jsb-8jsb-8 型湿式混凝土喷浆机的应用效果分析型湿式混凝土喷浆机的应用效果分析- 35 - （1）使用湿式混凝土喷浆工艺可以很好地解决粉尘过多的问题，解决了多项技术难题，比如回弹率、混凝质量等。能够有效地保障混凝土的质量，使得混凝土的物料配比、强度、质量等关键技术指标符合相关施工标准。（2）采用湿式混凝土喷浆工艺，可以促使混凝土的坍落度范围在5cm-20cm 内，具有良好的塑性。尤其是在风管压力的作用下，可以控制好受喷面，具有良好的可扩展性。可以解决人工拌料容易出现物料配比失衡、不均、计量失准等技术问题，从而保证混凝土的质量。（3）存在的问题1、湿式混凝土喷浆机主要使用液体速

38、凝剂，价格比较贵，价格是普通干粉的四倍左右，按照现有掺量的配比，无疑提高了生成成本，增加了喷浆作业的整体成本。2、现有湿式喷浆机的混凝土输送距离比较短，水平距离为 40m 左右，垂直距离为 18m 左右，这在煤矿使用的时候具有相当的局限性，有待进一步改进和提高。总之，通过首次采用 jsb-8 型湿式喷浆机，能使我矿在实现机械化、自动化程度上又更进了一步。通过利用先进的喷浆设备和技术，能加快施工进度，有效的节约了材料消耗，大大改善了作业环境，符合国家绿色生产的- 36 -指导方针。具有明显的经济效益、社会效益。四、计划进度四、计划进度1、2014 年 3 月4 月组织相关作业人员在厂家基地进行喷

39、浆机使用培训。2、4 月份组织进行方案比较，确定采用施工方案、施工地点、运输系统。3、4 月中旬7 月在丁组轨道下山使用 jsb-8 型湿式混凝土喷射机进行施工，巷道全长 450 米。4、8 月9 月撰写研究报告，项目结题验收。五、实现本项目目标具备的条件五、实现本项目目标具备的条件1、全套 jsb-8 型湿式混凝土喷浆机设备及材料费用投入。2、大量生产时间经验积累和生产实践。3、研究人员长期深入现场，随地质条件变化对采面做出相应的技术调整。4、矿领导对该项目的大力支持。- 37 -六项目研究人员名单六项目研究人员名单姓名性别年龄职称承担内容负责人李元林男29助理工程师研究设计、资料整理赵自红

40、男42工程师组织策划杨来平男50高级工程师组织策划何保红男43助理工程师组织实施鲁国成男40工程师研究设计、组织实施徐延渠男32工程师现场指导李学照男40助理工程师组织实施杨 凯男28助理工程师现场指导黄要雨男27助理工程师组织实施王向阳男32助理工程师现场指导项目参加人- 38 -七经费总概算七经费总概算费用名称金额(万元)一、科研资金1、科研人工费552、开发试验设备租赁费1103、开发用材料与用品、半成品2.54、水电费及其他能源消耗265二、配套资金1、2、经费总概算合计432.5经费支付方式自筹- 39 -八经费支出明细预算表八经费支出明细预算表金额(万元)费用名称小计2011 年2

41、012 年2013 年科研人工费55科研设备仪器折旧开发试验设备租赁费110开发用材料与用品、半成品2.5中间试验费试验矿的开挖费技术交流费技术培训费水电费及其他能源消耗265技术图书资料费科研开发设备调整费技术咨询费委外科研试制费开发机构办公费关键设备仪器摊销额（10 万下）科研用无形资产的摊销项目前期论证费与技术开发相关其他费用合计432.5- 40 -九、技术创新点九、技术创新点1、配套使用了先进的综机设备。2、创新的采用单刀割煤，空刀返刀拾煤，很大程度上解决了工作面装煤效果差的问题。3、机巷设备防滑，采用高强锚杆打地锚，用钢丝绳与设备固定的方法，有效解决了设备下滑问题。十、十、技术成果

42、形式与技术成果形式与验收标准：验收标准：1、技术成果形式：、技术成果形式：提交论文及科研报告。2、验收标准：、验收标准：按计划任务书中规定的研究内容和考核指标，通过主管部门组织的验收。- 41 -十一、十一、项目承担单位申报意见项目承担单位申报意见 单位负责人（签字）：（盖章） 年 月 日 十二、公司审批意见十二、公司审批意见 负责人（签字）：（公章） 年 月 日- 42 -附表 1：开发用租赁主要仪器设备情况 序号设备名称设备规格数量（台）单位月租费（元）租赁月数(个)租赁费（元）备注1液压支架zy4000-17/372922621655902液压支架zy5000-18/3863049118

43、2953液压支架zy4000-17/3750209411046854液压支架zy4000-17/372419991479805乳化液泵站brw200/31.513118131176乳化液泵站brw200/31.512954129547刮板输送机用调速器qjt250/1140(660)11644116448矿用隔爆兼本质安全qjt400/1140(660)11546115469真空电磁启动器qjz-400/1140.660z2271154210真空电磁启动器qjz-400/1140472128911液压支架zy4000-17/37294661227036012液压支架zy5000-18/3865

44、28426340713液压支架zy4000-17/37502094220936914液压支架zy4000-17/37243991219156115乳化液泵站brw200/31.5132372647316乳化液泵站brw200/31.5132582651617刮板输送机用调速器qjt250/1140(660)120622412518矿用隔爆兼本质安全qjt400/1140(660)119202384019真空电磁启动器qjz-400/1140.660z2494298820真空电磁启动器qjz-400/1140457821155合计1004438.3注：对自有设备在备注栏说明，租赁费以其应计提折旧

45、费计算 - 43 - 44 -附表 2：开发用需自制或新购设备情况序号设备名称设备规格数量单价金额备注1单体液压支柱防倒器dzfd-15005025000234567891011合 计74附表 3：开发用主要材料情况（不含中间试验）序号品名规格计量单位数量单价金额12345678910合 计74附表 4：中间试验主要材料情况序号品名规格计量单位数量单价金额12345678910合 计45大坡度俯采工作面综采工艺研究与实施大坡度俯采工作面综采工艺研究与实施 研研 究究 报报 告告平顶山天安煤业九矿有限责任公司平顶山天安煤业九矿有限责任公司2012013 3-10-10-303046研研 究究 报

46、报 告告1 1 绪论绪论1 九矿公司简介 九矿公司矿井井田位于平顶山矿区西部，井田范围东起 47 勘探线与平煤集团五矿相邻；西至 51 勘探线以西 120 米与平煤集团十一矿相邻，浅部以各煤层露头线为界，深部分别以丁 56 煤层-750米，戊 910 煤层-800 米及己 1617 煤层锅底山断层-1000 米水平为界。井田东西走向长约 3.1 公里，面积 5.2 平方公里。平煤九矿，于 1958 年 8 月 21 日破土动工，1959 年 11 月 30 日简易投产，设计生产能力 0.21mt/年。前后因多种原因停产，1970年开始复矿生产；1989 年由原平顶山矿务局九矿转为平煤香山多种经

47、营公司。2004 年在集团公司领导的正确指导下，九矿进行矿井技改，以发展煤炭多元化为思路，更名为平媒九矿。为了优化矿井的开拓布置，盘活资源存量，提高矿井的机械化装备水平，彻底解决九矿公司安全生产被动局面，提高矿井经济效益。根据平顶山煤业(集团)的统一规划2002 年 4 月的平煤总字200210 号文件，将平煤十一矿东部以 50 勘探线为界-500 水平以下到锅底山断层（-900 水平） ，五矿西部以 4849 勘探线中间（原丁戊四采区大巷保护煤柱）为界，-500 到-900 水平，以及十一矿原己七采区剩余储量划拨给九矿公司开采。2002 年 10 月平煤总字200220 号文件规定，将平煤五

48、矿原丁、戊四采区的剩余资源划拨给九矿公司开采。47 2003 年，九矿公司的核定生产能力达到 0.30mt/年。2004 年12 月 1 日，九矿公司进行矿井技术改造，竣工时间 2008 年 11 月 1日，矿井改造后设计生产能力 60 万吨/年，地质储量 26mt，可采储量 16.67mt。2011 年九矿公司开始进行产业升级改造，项目完成后，矿井生产能力达到 90 万吨/年。2 九矿公司地质概况简介平煤股份九矿井田位于淮阳地盾之北的凹陷区，秦岭地轴之沉降区域。由前震旦系深变质岩系构成的褶皱基底，属地槽型沉积建造；震旦系至三叠系为一套稳定的地台型沉积建造，总厚为 2680 米。两构造层间因受

49、吕梁运动影响，呈角度不整合。煤田总的构造形态为一系列北西方向的褶皱，以李口集向斜和灵武山向斜为主，其间为尖山背斜。李口集向斜为东南端收敛,西北端呈扇型展开的宽缓褶曲，向西北方向倾伏。香山寺井田和龙山庙、平顶山等矿区均为此向斜之西南翼。区内断层主要是一组平行褶曲轴向的正断层及逆断层，如锅底山断层及白石沟逆断层等。区内地层除缺失石炭系本溪群外，其它时代地层与华北相似。石炭系和二叠系煤系分布于矿区南部的红石山焦宝岩以南、北部的九宫山一带，位于李口集向斜的两翼。煤系地层大部为新生界疏松砂砾层及粘土层所覆盖。广泛出露于矿区中部地带的是二叠系顶部的平顶山砂岩及三叠系石千峰群的红色砂岩。奥陶系白云质灰岩及寒

50、武系泥质条带灰岩、紫色页岩夹泥灰岩及鲕状灰岩，在矿区的西南部较广泛出露。地层走向基本与褶曲轴向一致，倾角由东向西、48由新至老逐渐变陡。区内没有岩浆活动。本井田含煤地层时代属二叠、石炭纪。煤系地层总厚约 800 米，共含煤七组。其中二叠系含煤六组（甲、乙、丙、丁、戊、己煤组） ；石炭系太原群含煤一组（庚煤组） 。共含煤有 60 余层。煤层总厚为31.59 米，含煤系数达 3.94。可采煤层有丙3、丁5、丁6、戊8、戊9、戊10、己15、己1617、庚20、庚21、庚22，共计 11 层，可采煤层总厚度 19.74 米。其中主要可采煤层有丁 5-6、戊 9-10 和己16-17 三层。2 2 丁

51、丁 5-6-220705-6-22070 采煤工作面概况采煤工作面概况2.1 采面位置丁 5-6-22070 采煤工作面位于九矿丁二采区东翼,上部为原丁5-6-24130 采动区，西接丁二皮带下山,东邻井田边界。2.2 回采范围风巷走向可采长度为 585m ，机巷走向可采长度为 575m，开切眼斜长为 160m，倾斜面积 81800 平方米。2.3 与邻近煤层采区的关系上部为原丁 5-6-24130 采动区，西接丁二皮带下山,东邻井田边界。2.4 与地面相对位置地面标高平均为+138m,风巷标高介于-373m-414m,机巷标高介于-431m -472.98m。2.5 采面与地面建筑物的关系4

52、9开采时对地面设施无任何影响2.6 工作面地质条件涌水方式正常涌水量最大涌水量1涌水渗、淋3.04.0m3/h8.0m3/h2顶底板水丁组顶底板砂岩裂隙水发育，但连通性较差。采面局部顶底板会出现少量涌水.丁 5-6-22070 风巷中部穿过五矿丁 5-6-24130 机巷，丁 5-6-22070 机巷中部从五矿水仓下部穿过，预推采面中部距五矿水仓最近垂距4-6m，具有一定动水补给量。3钻孔裂隙水 对采面无影响水文地质4地质构造 推断风巷测点f12和f15之间揭露的薄煤带在采面内沿走向向外延伸至停采线，对回采影响严重。机巷揭露的f1、f2正断层，由于受采面薄煤带的强吸收影响，其延伸长度无法控制。

53、切眼揭露的f3、f4正断层向采面内延伸分别为45m和50m，对回采影响较为严重。项目序号内容说 明1产状走向9941倾向20倾角831，平均 18 2煤层坚硬系数 f1.0-1.23瓦斯绝对涌出量1.6 m3/min牌号硫分灰分挥发分自然发火期煤层赋存条件4煤质肥煤0.2%19-23%33-36%13 个月1工业储量405800t储量2可采储量399300t1顶板岩性及其关系顶板往上依次为泥岩及砂泥岩直接顶初次跨落步距基本顶初次来压步距基本顶周期来压步距2顶来板压跨步落距8m20m815m直接顶类型基本顶类型3顶分板类二类ii 级顶底板特性4底板特性底板往下依次为泥岩及砂岩502.7 煤岩综合

54、柱状图2.8 地质构造工作面内地质构造情况较为复杂，整个工作面受区域地质构造影响正断层多发育，煤层底板等高线发生变形，致使切眼坡度异常、切眼附近煤层走向坡度加大，增加施工难度。机巷和切眼揭露的五条正断层会对采面造成一定影响，特别是f3、f4正断层组成地堑构造对采面回采影响相对较大，回采时需编制过断层措施并加强瓦斯、顶板管理，确保安全生产。另根据勘探工程处物探结果有以下几点在回采工程中需提前采取安全措施，确保回采安全。 推断风巷测点f12和f15之间揭露的薄煤带在采面内沿走向向外延伸至停采线，对回采影响严重。 机巷揭露的f1、f2正断层，由于受采面薄煤带的强吸收影响，其延伸长度无法控制。 切眼揭

55、露的f3、f4正断层向采面内延伸分别为45m和50m，对回采影响较为严重。2.9 水文地质及其它 丁组顶底板砂岩裂隙水发育，但连通性较差。采面局部顶底板会出现少量涌水，涌水量在 1 -2m左右。 丁5-6-22070风巷中部穿过五矿丁5-6-24130机巷，五矿丁5-6-24130工作面未回采，经探放现揭露老巷处有3-4m /h动水补给量。 丁5-6-22070机巷中部从五矿水仓下部穿过，五矿水仓内积51存有大量积水，预计积水水位线-416m，水头高度11m，积水量5100m。机巷与五矿水仓最近点处两巷平距7m，高差39m，预推采面中部距五矿水仓最近垂距4-6m。根据上部工作面揭露老巷情况分析

56、，水仓积水与五矿轨道下山、皮带下山等巷道积水相连，积水具有一定动水补给量，预计补给量在6-8m /h。 五矿水仓积水对巷道掘进影响较小，对采面回采影响较大。为保证采面回采安全，已编制丁5-6-22070机巷探放水设计，在采面回采前彻底疏放五矿水仓积水。 预计风巷正常涌水量3-4m /h，最大涌水量5-6m/h。机巷正常涌水量2-3m /h，最大涌水量3-4m /h。预计采面回采至五矿水仓附近时，受水仓影响正常涌水量会增加至6-8m/h。3 3 采煤方法采煤方法3.1 采煤工作面巷道布置523.2 回采工艺1、胶带输送机2、szz-764/200中双链 刮板转载机3、破碎机4、mg250/600

57、-awd采煤机5、sgz-764/500运输机6、zy5000-18/38(8架)和zy4000-17/37（98架）液压支架7、乳化液泵站8、变电站9、设备列车10、绞车123 采煤机割煤方式 为双向割煤。进刀方式 为端部斜切进刀，其程 序为： 1、采煤机割至端头。 2、回返斜切进入煤 壁，使采煤机进入溜子 直线段，然后推进机头 机尾及机头上段或机尾 下段至煤壁。 3、采煤机反刀割三 角煤，再次割至端头后， 反刀开始正常割煤。采煤机进刀推进设计说明书设 备安装布置示意图机械装煤回采工艺工序 内容说 明12345678910103.2.1 割煤：采面使用 mg250/600-awd 型采煤机进

58、行单向割煤，单向拾煤。采煤机沿工作面全长割完一刀煤后，再反向全长拾煤，完成一割一53拾后，采用端部斜切式进刀法， 进行割下一刀煤。采煤机司机割煤时，严格执行操作规程，保证 施工安全。割三角煤时，根据运输机弯曲及截深要求，返刀长度不低于 25m，直到后滚筒截深达到600mm。3.2.2 运煤：采煤机割下煤后，采面使用 sgz-764/500 型输送机把煤运输到机巷 szz-764/200 型转载机上，经转载机及胶带输送机运到地面。在生产期间，必须保证各个地点运输设备完好，确保正常运转，防止影响采面正常生产。3.2.3 支护：采面使用 zy5000-18/38 和 zy4000-17/37 型支架

59、对采面进行支护。采煤机割煤后，支架依次随机前移支护顶板，然后推移运输机。移架滞后采煤机后滚筒 3-5m，推移运输机应与采煤机保持10-15m 距离，弯曲段长度不得小于 15m，严禁出现陡弯，移后输送机要成一条直线。3.2.4 处理采空区：随着采面向前推进，采空区顶板暴露面积不断增大，压力也逐渐增大，使顶板自行垮落，充填采空区。3.3 支护管理3 3. .3 3. .1 1 工作面支护设计（1）采面 8 倍采高顶板岩石对支架的压强p=8mrg =82.9m2.5103kg / m 310 n/ kg 54=5.8105pa式中 m-采高，取 3m；r -顶板岩石综合密度，取 2.5103 kg

60、/ m 3g-常数，取 10n/ kg（2）采面 8 倍采高顶板岩石作用在支架上的力f =ps =5.81056.45=3741kn式中 s-支架支护面积 s=顶梁长支架中心距=4.3m1.5m=6.45m2（3）支护工作阻力验算 f =3741 kn 4000kn（支架工作阻力）由于计算得出的支护工作阻力小 于 zy4000-17/37 支架的技术参数，能够满足工作面支护顶板的安全要求。支架主要技术参数如下：额定初撑力： 3090kn额定工作阻力：4000kn支架高度： 1700 mm3700 mm 支架中心距： 1500mm 泵站压力： 31.5 mpa支架重量： 17900 kg操作方式