薄煤层综采工作面大幅度转采工艺及技术管理

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  【摘 要】 新安煤矿12218综采工作面回采后期,由于受到断层等地质构造的影响材料巷运输巷不等长。为安全高效回收煤炭资源,减少资源浪费,提高生产效率,为此在新安煤矿12218工作面进行大幅度调采工艺的实验。对于回采过程中出现的问题,采取了针对性的措施,合理确定了调采比例,回采实践证实了该措施的可行性并取得了良好的经济效益。
  【关键词】 综采工作面;转采技术;薄煤层
  一、工作面概况及问题的提出
  12218工作面是122采区左翼深部一回采工作面,开采石炭系太原组第十二层煤下层(简称12下煤)。工作面走向平均1124m,倾斜长90~216m,初采阶段边推采边加架。煤层平均厚度1.48m,倾角3°~10°,可采储量44.2wt,开采煤层底板标高-580.3m~-506.6m,12下煤直接顶为泥岩,平均厚度2.9m,易垮落。老顶为七下灰,平均厚度2.5m,灰色,厚层状。直接底以泥岩为主,老底以八灰为主。该工作面由于受地质构造的影响,材料巷、运输巷长度不等距,相差较大,工作面临近收尾时,材料巷比运输巷多出94m,通过旋转采煤工艺的实施,大大提高了资源回收率,减少了资源浪费,收到了显著的经济效益。
  工作面平面图
  工作面主要设备参数:
  设备名称型号 数量
  ZY2400-09/20两柱支撑掩护式薄煤层液压支架 145
  ZYT2800-14/24型端头过渡支架 4
  MG200/456——WD型双滚筒采煤机 1
  SGZ-730/400刮板输送机(双中链) 1
  SZZ——764/160桥式转载机 1
  PLM-1000破碎机 1
  DSJ-250可伸缩带式输送机 2
  MRB/200型乳化泵 2
  二、转采工艺的确定
  在工作面机头推采至距停采线14米位置时,以面溜机头为圆心,对轨道顺槽进行21°旋转,可以多回收材料巷84米的煤炭资源。待转采结束后再进行正常造撤面条件工作。
  三、工作面转采措施
  1、旋转采煤前,工作面1#-20#架上齐单层金属网,以便工作面转采期间面溜的加挺。
  2、旋转采煤前,通过调采等措施尽量使工作面下滑,以在机头增加一节面溜中部槽(以机头不喝循环碳、机头和转载搭茬合理为宜),以防止造撤面条件期间正刀推进面溜上窜至上帮,同时减小调采期间机尾因支架、面溜内缩而增加的顶板维护工作量,保证机尾的支护强度和质量,增加调采推进距离。
  3、调采比例:在工作面机头距停采线8m时,以面溜机头为圆心,采用固定基本中心旋转采煤法,按20:1比例对工作面材料巷进行转采,采用顺序拔茬方式每20架(约30m)一个拔茬。同时进行造撤面条件工作,由机头向机尾方向分段上网(每个循环由机头向机尾方向上20架单层金属网),机头距停采线不足8m处,上完一片单网后,开始上双层金属网。
  4、进刀方法:调采可采用长短刀相结合的方法进行,工作面采用20:1固定中心旋转采煤法,先割长刀,后割短刀,工作面割煤程序如下:
  (1)第一刀:煤机从机头到机尾割一个通刀,然后割通机尾后退机到工作面20#架处,机头直线固定点不动,机尾直线固定点前撑出0.6m,液压支架按线由机尾向机头方向移架,然后推溜;
  (2)第二刀:煤机从20#架向机尾进刀,割通机尾后退机到工作面40#架处,机头直线固定点不动,机尾直线固定点前撑出0.6m,液压支架按线由机尾向机头方向移架,然后推溜;
  (3)第三刀:煤机从40#架向机尾进刀,割通机尾后退机到工作面60#架处,机头直线固定点不动,机尾直线固定点前撑出0.6m,液压支架按线由机尾向机头方向移架,然后推溜;
  …………
  (7)第七刀:煤机从120#架向机尾进刀,割通机尾后退机到工作面20#架处,机头直线固定点不动,机尾直线固定点前撑出0.6m,液压支架按线由机尾向机头方向移架,然后推溜;
  (8)第八刀:煤机从20#架向机尾进刀,割通机尾后退机到工作面40#架处,机头直线固定点不动,机尾直线固定点前撑出0.6m,液压支架按线由机尾向机头方向移架,然后推溜;
  …………
  (13)第十三刀:煤机从120#架向机尾进刀,割通机尾后退机到20#架处,机头直线固定点不动,机尾直线固定点前撑出0.6m,液压支架按线由机尾向机头方向移架,然后推溜;
  …………
  (19)第十九刀:煤机从120#架向机尾进刀,割通机尾后退机到20#架处,机头直线固定点不动,机尾直线固定点前撑出0.6m,液压支架按线由机尾向机头方向移架,然后推溜;
  (20)第二十刀:煤机从20#架向机尾进刀,割通机尾后退机到机头处,机头直线固定点不动,机尾直线固定点前撑出0.6m,将全面液压支架按线随直、推溜,整个工作面完成一个调采循环。
  依次类推,逐步按循环完成调采工作。
  在调采过程中,严格执行调采程序,保持工作面“三直、两平”。移溜顺序要从机头向机尾方向逐架推溜。
  四、旋转采煤中对液压支架的调整和控制措施
  随着调采,工作面的推进方向发生改变,受液压支架自重及布置方式等因素影响,液压支架跟随不上工作面转向的速度,因而在调采过程中容易出现液压支架歪、斜、挤架现象。为此,旋转调采工作中,抓好液压支架调整工作,保证液压支架支撑状态,是调采成功的关键之一。液压支架的调整工作可采取如下措施和方法:
  在调采过程中,工作面每割一刀都要将支架往机头方向调整架向,降架后用单体液压支柱配合侧护板对液压支架进行调向,每次调整支撑状态后,必须保证液压支架垂直于工作面运输机及顶底板±5°,可按此方法要从机尾向机头方向逐架调整。调采期间,加强对支架初撑力的检查、验收,保证液压支架对顶板的支护质量,端尾架与正巷的空顶间距大于500mm时,必须使用大板、液压支柱一梁三柱支设走向大棚支护,间距每增加500mm增加一排大棚。   五、造撤面条件技术措施
  1、工作面距停采线10m时,全面要增加采高至1.7-1.8m,全面上单层金属网(在调采机尾期间从机头向机尾方向上单层金属网),当随工作面的推进,当单网超过工作面液压支架的立柱后,上完一片单网后,开始上双层金属网。
  2、工作面上网前每2架安一台手拉葫芦以吊网专用,移架前必须先放下金属网,以防止支架戳网、撕网。煤机运行时割网,撕网的地方,必须及时补齐。
  3、停采前,停采线以外两巷采用钢梁(或大板)配合单体液压支柱一梁三柱进行超前支护,超前支护距离不小于10m,棚距1.0m,材料巷排距:人行道≥1.8m、电缆道≥0.8m;运输巷排距:人行道≥0.7m,转载机道≥1.4m,两巷超前要支正支牢,确保直线性。
  4、为加强工作面回撤期间的顶板管理,停采前在液压支架上方、金属网下方铺设3根报废钢丝绳(保证破断力不低于10T),铺设方法:
  (1)工作面采至距停采线4.0m处时,沿工作面倾向方向铺设第一道钢丝绳,随着工作面向前推进,每1.2m上一根钢丝绳,共上3根钢丝绳,每一道钢丝绳的两头必须在两巷帮上生根,且要生根牢固。
  (2)用14#扎丝将钢丝绳固定在双层网下,扎丝扣距0.3m,钢丝绳要拉直,严禁盘窝。
  (3)当钢丝绳不够长需接绳时,要用两道绳卡卡紧,确保接绳处的拉力强度。
  5、工作面双层网采用鱼鳞式搭接,新网铺在旧网之上,网片走向搭茬不少于0.5m,倾向搭茬不少于0.2m,双网不准出现对缝、戳网、网洞、单网等现象,网扣每米4扣,扎结不少于2.5圈。支架停止前移后,梁端以下联不少于1.6m长金属网。
  6、当工作面采至距停采线1.6m,且金属网双网落地后,将工作面采直采平,面溜采成一条直线,开始停止移架,把支架联接头全部摘掉后用单体液压支柱推溜进行扩帮。
  7、摘掉液压支架联接头后,应先支护后推溜,割煤支护方式如下:
  (1)煤机每割20架停机,用单体支柱跟机移溜,每峒行程不低于0.6m。上10架支架的走向板梁支护新暴露的顶板:即在液压支架顶梁上方,卧穿2.0×0.18×0.15m的走向大板,一架两根大板,大板的间距应均匀保持在0.75m左右。上完大板后,将液压支架升实,保证大板支撑有力。然后煤机返机割煤后再返回原来位置并停机,用单体支柱移溜,开始联网并逐个向煤帮处前窜大板、移架,直至保证液压支架顶梁前端到煤壁的净宽度不少于1.5m,大板下到底板的净高度不低于1.6m(见下示意图)。
  (2)然后将液压支架升实,在煤壁侧的每个大板端头下打上一棵贴帮柱;在老塘侧紧贴电缆槽处,每架支架下打一棵单体液压支柱作临时支护;所有支柱必须达到初撑力。
  (3)对于三角区域新暴露的顶板必须及时进行维护,在每架支架顶梁上卧穿2.0×0.18×0.15m的走向大板,随着面溜的前移及时向前窜大板,确保支架端面距不大于340mm。
  (4)贴帮柱后单网联到底板的长度不低于1.6m,每棚后用不少于两块半圆或枇子均匀布置腰帮腰实。按此程序从机尾向机头造撤面条件。
  8、随机向煤帮前窜大板前,施工人员要先在煤帮打带帽单体支柱作临时支护护帮,支护顶板,保证安全,否则不准窜大板。
  9、贴帮柱要打成一条直线,支正支牢,沿煤壁用单层网联到底板,把单体液压支柱用防倒绳拴好,防止歪倒;煤壁网外侧与单体液压支柱之间要用板材、小料均匀布置腰好帮。
  10、如造撤面条件期间工作面局部顶板破碎,压力大,难以管理时,可用2.0m长11#矿用工字钢代替大板进行支护,以提高支护强度,确保撤面期间的安全。
  11、顶板破碎、空顶时,必须采取接顶措施,压力异常区工字钢梁必须伸入顶梁不少于0.2m。
  12、扩帮后,对压力异常区内支架要用单体支柱在顶梁下每架一棵打加强点柱,支柱要采取防滑措施,迎山有力,拴齐防倒绳。支架因阀件原因自动卸载时,必须及时更换处理。全面支架升实升平,支架进行二次注液,达到初撑力。
  13、扩帮后,要将两巷及工作面杂物清理彻底,并将架前及铲煤板上浮煤清理净;采煤机要放在机尾处,便于拆运。
  14、扩帮完成后,在工作面端尾下帮,正对液压支架运输中心线处,打一个绞车窝,尺寸为:深×宽=3.0×2.5m,高度与巷道等高,绞车窝内至少下两架抬棚维护,一梁两柱。
  15、在工作面机尾犄角处,放炮做三角缺口,抹角尺寸为:2.0×2.0m;以抹角中心处为发散点,端尾下三架扇形抬棚,棚用11#矿用工字钢,一棚四柱,棚头各两柱,具体长度视现场情况而定;抬棚支柱要支设在抹角内以免影响支架调向(见下示意图)。
  16、工作面停采后,在工作面端头(端尾)切顶排处用大板或道板各打一个木垛,宽度及用料规格根据现场情况而定。
  17、加强停采前的工程质量管理,确保支架支撑状态良好,架架达到初撑力,支架不歪、不挤、不咬,不出现台阶错茬等现象。
  18、加强机械设备维修,保证设备完好运转,支架构件完好齐全,液压阀件正常工作,不出现“跑、冒、滴、漏”现象。
  六、安全技术措施
  1、在进行每项工作之前都必须对工作现场安全情况全面检查,严格执行“敲帮问顶、专人观察顶板、严禁空顶作业”制度,发现问题及时处理。保证顶板完好,工作区域无片帮漏顶,无悬岩危矸,无空顶。
  2、加强机头旋转中心的顶板管理及端头维护,加大支护密度,端头回料必须先支后回,确保该处顶板完整和安全,杜绝折帮、冒顶事故。
  3、随着工作面的调采,面溜会出现上窜(工作面运输巷高,材料巷低),支架缩进面内,当工作面端尾排头架距离正巷超过500mm时,走向使用钢梁或1m一字梁一梁一柱进行维护,宽度每增加1m增加一排支柱或点柱。
  4、使用单体支柱调架时,必须将单体液压支柱支在实底上,并且采用远方供液。进行调架工作时,不得有与调架工作无关的工作,其余人员必须躲至支柱可能蹦及范围以外,离被调支架不得少于10m安全地点。
  5、应及时调整端尾支架方向,确保与面内支架同向。根据巷道方向及面溜与转载机的搭接及时过转载机,确保方向一致,防止给拖移转载造成困难。
  6、严格现场管理,管理人员要跟班指挥,做好现场交接班,下一循环要紧跟上一循环,并填写好记录。
  7、穿、窜大板时,必须逐架进行,即升实一架支护好顶板后方可降下一架穿、窜大板。每次穿、窜大板时,都必须从机尾方向向机头方向顺序依次进行。
  8、确保工作面造撤面条件的高度与宽度,便于下步工作面安全顺利撤除支架及其他设备。
  9、进行维护工作时,左右15m不得有与维护工作无关的工作,需要动作液压支架时,必须安排专人进行操作,且工作人员要闪开被动作液压支架,躲入安全地点后,才可进行操作。
  七、结束语
  通过实施以上技术措施,该次旋转调采较为成功,很好地解决了在工作面机头基本不动的情况下,控制调采过程中支架的推拉、输送机的上窜下滑,为今后的综采工作面调采工作积累了宝贵经验,同时通过对工作面进行旋转采煤,回收预留的煤柱,经济效益明显,缓解了我矿生产接续紧张的局面。
  参考文献:
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