复杂条件下多断层簿煤层综采工作面适应性技术

第一篇：复杂条件下多断层簿煤层综采工作面适应性技术

复杂条件下多断层簿煤层综采工作面适应性技术

张志新 周小林

(贵州徐矿矿业有限公司)摘 要 主要探讨了复杂条件下多断层簿煤层综采设备在贵州徐矿花秋矿业有限责任公司的成功应用，并对其配套设备进行了技术改造，使综采工艺适应断层变化。

关键词 三机配套 簿煤层综采工艺 海德拉滚筒 断层

一、工作面概括

贵州徐矿花秋矿业有限责任公司1302工作面+550水平东一采区，走向长度1250m，倾向长度166m，煤层平均厚度0.98m，煤层倾角10~25度，平均16度，揭露落差1.5m以上断层分别为轨顺23条，运顺29条，切眼8条，工作面三机配套为：MG-2×125/571-WD型电牵引采煤机，SGZ-730/400型刮板运输机，ZY3300/09/21型液压支架。

二、簿煤层综采工艺适应性技术 解决液压支架适应性技术

（1）支架为支撑掩护式，采用了整体顶梁，二柱支撑满足了大伸缩的要求，工作面支架带有伸缩梁，对顶板破碎带能起到有效支护。

（2）为减少支架尾梁连接处摩擦力和漏矸，支架下井前对支架进行了加焊厚度50mm的钢板覆盖在连接处，保证了支架的稳定性。

（3）选用直径35mm，承载工作面压力35mpa，对支架管路进行重新改造，合理布置液压管路系统，安装在立柱与尾梁之间，加大了人、机空间。

（4）对支架推拉杆进行了技术改造，安装了抬高千斤顶，可以有效防止支架钻底，便于工作面俯采与仰采

（5）用厚5mm的钢板，对支架底座箱进行覆盖，对推移千斤顶进行了保护，减少了支架浮矸遗炭的清理工作，解决采煤机装煤效果问题 结合薄煤层开采的技术特点，对采煤机以下几个方面进行了改造：

（1）调整了煤机滚筒的一轴、二轴，提高了煤机滚筒的旋转速度，提高了装煤效果。（2）采用了海德拉滚筒和刀型截齿，提高了装煤效果好；提高煤炭块煤率；喷雾降尘效果好、抑制发生摩擦火花的风险，延长截齿寿命；减少了截割阻力，降低功率消耗；齿座、截齿、喷嘴、耐磨块由德国进口，刀形截齿滚筒只消耗截齿，不消耗齿套、齿座，降低了成本，提高了性价比；强力矩形齿座焊接在端盘、叶片内，与叶片边缘齐平，并有耐磨板、耐磨块保护，强度高于镐形滚筒，可切割夹矸以及过断层；截齿和喷嘴可快速更换，减少维修时间；刀形截齿切割深度大于镐形截齿，割煤效果好，可提高牵引速度；对采煤机摇臂及整机起到保护作用；海德拉刀形截齿滚筒还可以在一套滚筒上通过改变截齿的安装排列，成为强力破岩滚筒和割煤滚筒，增加了使用功能。

（3）安装了可调整的煤机档煤板，适应了煤层倾角变化，调整采高。解决运输机适应性多坡度变化问题

对刮板输送机主要在以下几个方面进行了改造：（1）采用了SGZ-730/400薄煤层刮板输送机中双链传动结构，使工作面出现矸石漏顶现象的大负荷输煤条件得以改善；

（2）降低机头、机尾过度槽高度，改善了采煤机对机头、机尾煤壁的截割条件；（3）加强了铲板、电缆槽架、牵引排销等处的联接结构，适应了地质变化，刮板运输机多倾角现象。解决液压支架与刮板运输机下滑技术方法（1）若支架重量G沿倾角的分力大于支架与底板间的摩擦力F,就产生侧向移动，下滑力F可以按以下公式计算：

F=G（sinα-fcosα)式中：α为煤层倾角；

f为金属沿岩面的摩擦系数，可取0.27。

当煤层倾角大于临界值α支架就要下滑。

（2）为解决这个问题，采用调斜工作面，具体公式： t=Ltg2/5α

式中：t为下巷超前上巷距离； L为工作面的倾向长度；

α为煤层倾角。

工作面下巷超前上巷，使其伪斜开采，使工作面支架和刮板运输机的下滑力与上推力平衡，减少支架和运输机的下滑幅度。

（3）在工作面的下方第一个支架用2根单体打支撑柱，工作面运输机说第三、第六节溜槽用单体打压柱，利用支架间侧护板保证支架不下移。5 调采比例的确定

（1）合理地确定工作面的调采比例,对于保持工作面的工程质量, 顺利达到调采目的是一个不可忽视的重要因素,依据调采公式选取调采比例: B = LK /D = 166×0.5 /15 = 6 其中 L为工作面长;166m，D为相距两次拉茬点的距离，取15m;K 为顶板完整系数, 由于工作面断层较多, 顶板变化越多系数越小，k为0.5,.因此,工作面调采初期比例为1：6, 即工作面上端头每推进1 m,下端头推进6 m。

（2）合理控制溜子的超前量，调整支架与溜子的角度，保证采煤机工作面割直、割平。（3）合理控制采高，保证三直两平，加强顶板控制，防止冒顶。

（4）推溜时，确保顶溜千斤顶的行程达到标准要求；工作面若出现局部不直现象时，应及时移架或移溜。6工作面过断层方法。

（1）调整工作面与断层间夹角；采煤机割煤过后及时移架，管理好顶板；工作面支架进行超前支护；控制好工作面周期来压；若端部出现局部冒顶时，要及时挑顶护顶；带压擦顶移架；煤壁打设木锚杆，以防片帮；必要时，在支架上安设工字钢作前探梁。

（2）调整两侧的坡度，调整运输机上下变化坡度适应构造变化，适当破底，确保轴向两侧坡度平缓；随时调整支架，防止支架歪斜。

（3）顶板为灰岩，普氏系数为8.5，煤机不能硬过，采用风钻打眼，放炮进行破岩，利用煤机进行装矸。

三、结论

(1)通过采取以上技术改造,杜绝了工作面输送机和液压支架的上窜下滑,工程质量动态验收达到优良标准.（2）保证了工作面各工序最佳匹配，提高了工作面开机率，实现了安全有序生产，极大减少了生产事故。

（3）优化回采工艺，针对现场断层多特点，提高了综采工艺在多断层薄煤层的适应性，实现最高日产1504t.

第二篇：大采高综采工作面切眼大断面支护技术论文

【摘要】大断面切眼成巷的关键是支护技术。本文总结了特大断面成巷掘进工艺及顶板支护技术的先进做法和成功经验。

【关键词】大断面 切眼 支护技术

神华宁夏煤业集团羊场湾矿于2008年6月装备了一套6.2m大采高综采设备,根据设备配套要求,按照先摆支架后稳输送机、上采煤机的顺序进行切眼设备安装。这就使切眼断面一次达到宽×高=8400mm×4050mm的要求。宽断面一次成巷最关键是顶板控制技术。工作面概况

大采高首采工作面Y120201位于2#煤层12采区,总走向长度3720m,工作面倾斜长350m,煤厚6.85～7.37m,平均厚7.0m,煤层倾角3°～14°,平均为8°。2#煤层伪顶岩性为泥岩,直接顶岩性为粗砂岩,老顶为粉砂岩。切眼施工工艺

2.1 掘进工艺

(1)受掘进条件的限制,8400mm宽的切眼不可能一次掘够宽度。采用先导硐施工4700mm宽,成巷后再扩帮370mm宽的方式。

采用ABM20S型掘锚机及配套设备施工。使用ABM20S型掘锚机来完成割煤和装煤及临时支护、永久支护工序,破碎机破碎、转运。具体为:每次掘进前,司机将掘锚机调整到巷道前进方向的中间位置,按由左向右,由上向下的顺序割煤,逐步扩大到设计断面的要求。循环截割深度不大于1000mm。截割下的煤落在装煤铲板上,同时圆盘耙杆连续运转,将煤炭装入中部运输机,运输机再将落煤转载至破碎机处,再利用带式输送机转运至运输大巷处的带式输送机上。采用掘锚机自带顶护板完成临时支护,最大控顶距离为2300mm。每一循环截割完毕后施工人员将钢筋网及钢带放在顶板液压支撑架横梁上,然后靠两个液压缸顶起液压支撑架到顶板。两个尾部液压稳定架缸稳定住掘锚机,并且辅助支撑顶板。在液压缸顶起液压支撑架到顶板的同时,锚杆机开始永久支护工作。截割结束并进行临时支护后,开始进行顶、帮永久支护。顶锚杆及两帮最上两排锚杆紧跟迎头,两帮锚杆中最下两排锚杆滞后迎头不得超过15m。锚索永久支护滞后工作面迎头不得超过30m。

(2)在距离4700mm导硐成巷施工50m之后(综掘机滞后掘锚机的距离不小于50m),采用S150J型综掘机进行3700mm的扩帮施工,采用由下向上左右循环截割。通过综掘机二运皮带将渣运输至切眼导硐掘进使用的刮板输送机运出。采用金属前探梁(1.5寸和2寸的钢管各三根,每根5.0m,φ20mm的圆钢三根,每根长500mm,卡子6个,每个前探梁2个)临时支护,循环进度为150mm(两片网),最大控顶距离为1800mm。截割结束并进行临时支护后,开始进行顶、帮永久支护。锚索永久支护滞后迎头不超过30m。

2.2 顶板控制

(1)支护形式

采用“锚网+钢带+锚索”联合支护。支护材料为顶板采用螺纹钢锚杆、工作面推进方向煤帮采用玻璃钢锚杆锚杆、扩帮侧老空煤帮采用圆钢锚杆、钢绞线锚索、铁托板、槽钢托梁、金属网、木托板,塑钢网。

第1次导硐掘进4700mm宽巷道时,巷帮布置φ20×2000mm的玻璃钢锚杆,间排距为1000×1000mm,每根锚杆安装2节φ35×350mm树脂药卷;顶板采用φ20×2500mm的螺纹钢树脂锚杆,锚杆间排距为750×750mm,每根锚杆安装4节φ23×350mm树脂药卷,每根锚杆使用一块150×150×10mm铁托板。

第二次切眼宽度扩够后,扩帮侧老空煤帮使用φ18×1800mm圆钢锚杆,间排距为1000×800mm,每根锚杆安装2节φ35×350mm树脂药卷,每根锚杆使用一块400×200×50柳木托板配合一块150×150×10mm铁托板;顶板采用φ20×2500mm的螺纹钢树脂锚杆,锚杆间排距为750×750mm,每根锚杆安装4节φ23×350mm树脂药卷,每根锚杆使用一块150×150×10mm铁托板。

锚索为φ17.8mm(1×7)钢绞线长8300mm,锚索间排距为2000×2000mm,锚索托梁长度为2400mm,在切眼正中和左右各2000mm补打锚索,锚索间排距为2000×2000mm, 锚索托梁长度为4400mm,每根锚索装6节φ23×700mm树脂药卷;2400mm的锚索托梁支护距离迎头不超过30m, 4400mm的锚索托梁支护距离迎头不超过50m。金属网规格为3700×900mm(网格150×150mm的钢筋网, φ6.5mm圆钢加工而成),顶部每排锚杆压一根钢带,钢带为φ18圆钢焊接加工而成,长度3700mm;巷道扩帮侧老空煤帮挂设塑钢网,网子为15m×2.5m, 网格50×50mm。在巷中支设1排单体液压带帽点柱,间距为1000mm。最终成巷后巷宽8400mm,总支护布置为:顶板锚杆12排、两帮锚杆各4排、锚索7排、单体液压支柱1排,如图1、2所示。

(2)支护机理

导硐每掘进2.3m后采用锚杆进行及时支护,扩帮每掘进1.8m后采用锚杆进行及时支护,顶板短时暴露尚未下沉或未出现离层时就及时安装上锚杆,进行悬吊、挤压加固,保持了浅部顶板的完整性及相对稳定性。

锚索支护弥补了锚杆长度的不足,预应力大,承载能力强。其实质就是把锚索深入到深部稳定岩石中,对被加固的岩体预先施加压应力,限制岩体的松动变形,从而保持围岩稳定。

当锚杆支护形成的压缩圈厚度小于松动圈厚度时,锚杆支护的悬吊作用减弱,顶板会离层脱落。再采用预应力锚索补强加固,锚索长度大、预应力高、快速承载能力强,形成压缩圈厚度大,在较大预应力的作用下,把上部稳定岩层和下部组成的岩层梁再组合在一起,每根锚索周围形成的压缩区域彼此重叠,在复合顶板中形成一个厚度更大的均匀连续压缩带,各岩层面互相挤压,层面摩擦大大增加,使复合顶板形成拱梁,从而有效的提高了顶板的整体性、稳定性,加强了顶板的自承能力。支护效果和经济分析

过去,羊场湾矿在围岩应力集中、顶板破碎的巷道中均采用锚杆加钢棚支护,支护费用高,工人劳动强度大,工序复杂,单进低。近几年来,根据顶板赋存条件开始大面积推广锚杆、锚索联合支护技术替代钢棚等支护形式。到目前为止,所有掘进巷道全部采用这种支护形式,覆盖面达100%。

(1)用锚网、锚索联合支护,每米巷道支护费用降低1000多元,每年节约支护费用近4000多万元,创造了客观的经济效益。

(2)用锚网、锚索联合支护,其运输量、运输环节及消耗量少,工人劳动强度大大降低。短掘短锚做到及时支护,消除了空顶作业,改善了安全环境,带来显著的社会效益。

(3)用锚网、锚索联合支护,巷道断面利用率提高17%,通风阻力下降10%,明显的改善安全生产环境。结论

(1)在34.03m2的特大断面切眼的掘进工艺过程中,最难的是支护技术。利用锚杆、锚索联合支护形式是最好的一种选择。锚索长度大、预应力高、快速承载能力强,不占巷道空间。既能满足支护强度要求,又能保证安装设备时不受支护影响。

(2)大采高工作面除切眼外的其它巷道,如顺槽、盘区等大断面巷道的支护均采用锚网、锚索联合支护形式。从切眼来看,从巷道开掘到设备安装结束的4个月时间里,巷道顶板没有出现大量下沉或冒顶事故。从工作面开采过程来看,现已推进了1400多米,两顺槽超前段采用较简单的超前维护即可保持顶板完整、无明显下沉。由此证明,所选锚网、锚索联合支护形式,规格、参数等均能满足现有顶板管理要求,这种支护技术是非常成熟有效的,值得全面大力推广。