大傾角厚煤層綜采放頂煤開采

大傾角厚煤層綜采放頂煤開采技術(shù)2009-01-12摘要：針對(duì)大傾角厚煤層采用分層長(zhǎng)壁炮采、П型鋼放頂煤等采煤方法存在采煤率較低，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大、高產(chǎn)高效受限、安全等諸多因素。開灤趙各莊礦業(yè)公司通過(guò)大傾角厚煤層采煤工藝的改革，實(shí)踐大傾角厚煤層綜采放頂煤工藝，收到了安全可靠、提高效益的效果。關(guān)鍵詞：大傾角；厚煤層；綜放開灤趙各莊礦業(yè)公司是一個(gè)有百年急傾斜開采歷史的礦井，礦井位于河北省唐山市古冶區(qū)開平煤田向斜的東北邊緣。煤層賦存地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，并具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，煤層傾角在26°～60°之間變化。采用長(zhǎng)壁炮采、落垛、柔性掩護(hù)支架、П鋼放頂煤、綜采分層等采煤方法。隨著礦井向深部延深，十三水平（標(biāo)高：-1100m）局部煤層賦存傾角變小，在18°～45°之間變化。經(jīng)多方論證并借鑒國(guó)內(nèi)外綜放在大傾角厚煤層中應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，在3237工作面成功實(shí)現(xiàn)了綜采放頂煤采煤，為大傾角厚煤層工作面機(jī)械化開采開辟了一條新途徑。1工作面概況1.1工作面地質(zhì)情況3237工作面位于13水平西翼二石門，為12號(hào)煤層，煤層厚度9.12～14.27m，平均10.69m，煤層傾角26°～43°，平均35°，煤層硬度系數(shù)f=0.7～1.0，工作面呈一單斜構(gòu)造，賦存較穩(wěn)定。工作面標(biāo)高-1002.1～-1055.9m，相對(duì)瓦斯涌出量11.64m3/t?；卷敒樯罨疑凵皫r，厚5.62m；直接頂為黑色腐泥質(zhì)黏土巖，厚5.46m，直接底為深灰色粉砂巖，厚2.24m,頂板為Ⅱ級(jí)Ⅱ類，屬來(lái)壓明顯、中等穩(wěn)定頂板。1.2巷道布置及巷道規(guī)格巷道布置及巷道規(guī)格見(jiàn)表1。表1巷道布置及巷道規(guī)格明細(xì)1.3工作面設(shè)備裝配工作面設(shè)備裝配情況見(jiàn)表2。表2工作面設(shè)備裝配情況表單位數(shù)量ZF4000/15·5/25架60架4臺(tái)1臺(tái)2臺(tái)1臺(tái)1部1臺(tái)1臺(tái)2臺(tái)2臺(tái)2ZFG4600/17/28過(guò)渡支架MG375刮板輸送機(jī)(前、后)轉(zhuǎn)載機(jī)液泵BRW—200/31.5泵箱XR—WS1000KBSG—630kVA—6000/1140BKZ1—800/1140～660V移動(dòng)變電站1.4基本支架主要技術(shù)參數(shù)基本支架主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。表3基本支架主要技術(shù)參數(shù)表額定工作阻力初撐力支架最大/最小高度支架中32162500～150015001420～15900.641.35305002采煤方法及采煤工藝2.1采煤方法綜合機(jī)械化放頂煤?jiǎn)我蛔呦蚝笸耸介_采。2.2頂板管理方法自然垮落式管理頂板。2.3采煤工藝（1）落煤方式：使用MG375采煤機(jī)，配SGZ—730/320型刮板輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)工作面的落煤、裝煤和運(yùn)煤。（2）進(jìn)度:采煤機(jī)每割1刀進(jìn)度為0.5m。（3）采高:控制在2.4m左右。（4）進(jìn)刀方式:在工作面兩端自開切口，斜切進(jìn)刀。（5）移架方式:割煤后，先移架，后移前溜，頂板不好時(shí)，要超前帶壓移架。（6）支架操作方式:鄰架操作，即上架操作下架。2.4放頂煤工藝過(guò)程(1)采用兩刀一放，待兩刀煤割完后，再進(jìn)行放頂煤作業(yè)。(2)自下而上拉后溜—采煤機(jī)下行割煤—移架—采煤機(jī)空刀上行—自下而上頂前溜—自下而上拉后溜—采煤機(jī)下行割煤—移架—采煤機(jī)空刀上行—自下而上頂前溜—放頂煤。（3）按液壓支架編號(hào)，第1架、2架、61架、62架、63架、64架不放頂煤。（4）間隔放煤，分兩個(gè)放煤點(diǎn)，每個(gè)放煤點(diǎn)自下向上隔一架放一架，兩個(gè)放煤點(diǎn)前后各有一單數(shù)架和雙數(shù)架同時(shí)放煤，兩個(gè)放煤點(diǎn)間隔不少于10架。（5）選擇3輪放完全部頂煤。（6）每架單輪放煤時(shí)間掌握在10min左右。3幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題3.1運(yùn)輸機(jī)及支架下滑與傾倒由于工作面傾角較大,前輸送機(jī)易下滑,前輸送機(jī)下滑往往牽動(dòng)支架及后部輸送機(jī)的下滑，使輸送機(jī)機(jī)頭和轉(zhuǎn)載機(jī)不能正常搭接。同樣，工作面傾角大及煤頂抽冒，極易造成支架失穩(wěn)、傾倒，給工作面帶來(lái)安全隱患，生產(chǎn)組織難度增大。3.2采煤機(jī)上行割煤行走困難，上滾筒甩出的煤塊易傷人如采用雙向割煤，由于傾角大，采煤機(jī)上行割煤時(shí)，相對(duì)下行割煤牽引力增大，牽引速度低，割一刀煤比下行割煤多耗時(shí)1/3，另外，上滾筒割頂煤甩出的煤塊易傷人造成重大事故。3.3支架梁端冒頂由于工作面傾角大，工作面頂煤松軟破碎，極易發(fā)生支架梁端及上、下端頭腮角煤頂抽冒，時(shí)有劈幫現(xiàn)象發(fā)生。加之人工處理冒頂也非常困難，因此頂板管理成為能否安全采煤的關(guān)鍵問(wèn)題。3.4瓦斯和煤塵治理由于工作面煤體瓦斯含量高，采煤時(shí)有大量瓦斯涌出，并且放頂煤煤塵較大，能否有效地對(duì)瓦斯、煤塵綜合治理成為安全生產(chǎn)、發(fā)揮工作面生產(chǎn)能力的關(guān)鍵所在。4主要對(duì)策及措施4.1液壓支架及輸送機(jī)安設(shè)可靠的防倒和防滑機(jī)構(gòu)每組液壓支架頂梁上設(shè)有防倒千斤頂，其底座前端及尾部設(shè)有防滑千斤頂，底座前端架腳間設(shè)有似月牙狀導(dǎo)向塊，保證推移千斤頂前端在架腳間的滑鐵位置穩(wěn)固，有利于輸送機(jī)防滑。后輸送機(jī)上、下機(jī)頭設(shè)有防滑錨固裝置，每隔4節(jié)溜槽有與液壓支架底座相連的防滑千斤頂機(jī)構(gòu)，控制其下滑。當(dāng)后部輸送機(jī)下滑量較大時(shí)，同時(shí)打開14個(gè)防滑千斤頂,將后輸送機(jī)往上拉。4.2改進(jìn)采煤工藝4.2.1單向割煤為防止輸送機(jī)下滑及滾筒甩煤塊傷人，解決上行割煤耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，采煤機(jī)采取下行單向割煤，上行空刀返回，上端頭斜切進(jìn)刀方式。其工序?yàn)椋翰擅簷C(jī)下行割煤—移架—采煤機(jī)空刀上行—自下而上頂前溜。采取這種割煤方式，保證輸送機(jī)由下往上推移，克服了輸送機(jī)的下滑分力，下行割煤時(shí)下滾筒割頂煤，避免了煤塊的甩出。4.2.2及時(shí)移架移架順序自上向下進(jìn)行，移架前先將伸縮梁伸出，打開拉架手把后再降支架前、后柱，使支架頂梁不與頂煤脫離，保持帶壓擦頂移架。然后慢慢收回伸縮梁，使支架前移，支架到位后，把拉架手把復(fù)位，將支架升起。如果需停止采煤機(jī)割煤移架，先將采煤機(jī)空刀上行，使采煤機(jī)放在下滾筒距被移支架3組的位置。這種移架方式保證了及時(shí)支護(hù)頂板，避免冒頂發(fā)生。4.2.3均勻放頂煤采用由下向上多輪間隔放頂煤，放煤步距1.0m，放煤時(shí)各支架放煤要均勻，掌握好所放煤量，保證頂板均勻下沉，防止因支架頂梁局部煤頂放空而造成支架前梁端冒頂及支架失穩(wěn)倒架事故。4.2.4工作面?zhèn)涡遍_采將工作面調(diào)成偽斜，即下端頭超前上端頭，始終保持支架垂直煤壁。拉架時(shí)由于偽斜而使支架上移，用以抵消下滑。頂溜時(shí)推移千斤頂?shù)耐屏ρ毓ぷ髅嫦蛏戏至εc輸送機(jī)下滑力相抵消，從而防止輸送機(jī)下滑，操作時(shí)及時(shí)使用防輸送機(jī)下滑千斤頂。通過(guò)實(shí)踐，當(dāng)工作面下端超前調(diào)成和正傾斜呈8°～9°的偽斜時(shí)，與其他措施相配合，就消除了支架、輸送機(jī)滑移，較好地解決了大傾角煤層液壓支架及輸送機(jī)下滑的問(wèn)題。4.2.5應(yīng)用煤體固化技術(shù)針對(duì)工作面頂煤松軟破碎，極易發(fā)生支架梁端及上端頭腮角煤頂抽冒，利用準(zhǔn)備班時(shí)間，采用聚氨脂固化及水力膨脹錨桿技術(shù)預(yù)先對(duì)前方煤體進(jìn)行處理，增加煤體的穩(wěn)定、整體性，再配合移架前及時(shí)在支架前梁端打傾斜木托板的方法，較好地控制了工作面的冒頂，提高開機(jī)率，保證工作面正常生產(chǎn)。4.2.6瓦斯與煤塵綜合治理高位巷布置在工作面上賦巖層的裂隙帶內(nèi)，經(jīng)論證布置在11號(hào)煤層中，使用瓦斯抽放泵抽放采空區(qū)及臨近圍巖層的瓦斯。開采初期采面裂隙帶尚未形成，開采前將管路鋪設(shè)在本煤層瓦斯抽放巷及與回風(fēng)道上幫貫通的聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)，隨開采使用抽放系統(tǒng)隨采隨抽。保證瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)正?？煽?，嚴(yán)格落實(shí)瓦斯管理的各項(xiàng)制度規(guī)定。開采前煤層注水，安設(shè)架間、上隅角及回風(fēng)道降塵系統(tǒng)，采煤機(jī)使用好內(nèi)、外噴霧，各設(shè)備轉(zhuǎn)載點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴塵，相關(guān)巷道每班派專人灑水滅塵，做好個(gè)人對(duì)煤塵的防護(hù)工作。5結(jié)論綜放開采技術(shù)在大傾角煤層的實(shí)踐成功，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效（1）工作面月產(chǎn)達(dá)到5.67萬(wàn)t，工作面最高日產(chǎn)2730t