大倾角不规则工作面转角、增减面、渡旧巷、渡断层等回采工艺的综合应用.pdf

第 1 期2022 年 8 月铁法科技采矿工程大倾角不规则工作面转角、增减面、渡旧巷、渡断层等回采工艺的综合应用晓南矿董崇军刘鹏赵书远摘要针对晓南矿二水平 SE1402 工作面倾角不规则的难题，提出了边采边减、加支架，转角回采，过旧巷过断层，调斜回采，运输机防窜、支架防倒及防火防瓦斯和采空区等措施，保证了安全回采。关键词大倾角不规则布置 转角回采 加减支架 渡旧巷 渡断层 支架防倒 科学缩减煤柱1地质条件1.1工作面位置SE1402 综采工作面位于晓南矿井下二水平南翼采区东南部；西部为 F23-3断层；东部为 SE1403 工作面老空区；北部为南翼回风大巷；南部为南翼采区可采边界（图 1）。图 1 SE1402 综采工作面巷道布置示意平面图1.2煤层情况SE1402 综采工作面煤层厚度 0.903.20m，平均为 2.27m，工作面两端薄，向中间逐渐变厚，14#煤层为半亮型，条带状结构，贝壳状断口，质脆，节理发育。煤层结构较复杂，夹石 09 层，厚度 01.70m，夹石岩性为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。1.3地质构造SE1402 综采工作面总体为单斜构造，走向 2455，倾向 294325，煤层倾角 718，北部较缓，向南逐渐变陡。受断层影响，SE1402 综采工作面布置成不规则工作面，具体断层参数见表 1。表 1 工作面断层情况2设备布置工作面共安装液压支架191组，其中2组ZTZ22500-19/35 型端头液压支架，2 组 ZYG6800-15/35 型过渡液压支架，102 组 ZY6800-15/35 型液压支架，85 组ZZ6400-17/35 型 液 压 支 架。采 煤 机 型 号 为MG300/720-AWD，刮板运输机型号为 SGZ800/800，转 载 机 型 号 为 SZZ-800/400，破 碎 机 型 号 为PLM-2000，乳化液泵站型号为 GRB-315/31.5。断层名称性质断层参数对工作面影响程度实见地点倾向（）倾角（）落差（m）FSE1402-1正224484.50大SE1402 二运顺FSE1402-2正224452.10大SE1402 二运顺FSE1402-3正1393322大SE1402 一运顺FSE1402-4正89330.40小SE1402 开切眼FSE1402-5正129312.50大SE1402 开切眼F21-2正2104830大SE1402 回风道窑窑11第 1 期2022 年 8 月铁法科技由于工作面坡度较大，在 ZY6800-15/35 型液压支架上安装了防倒千斤顶，在运输机上安装了防窜千斤顶。3回采工艺SE1402 综采工作面由于两顺非平行巷道，导致工作面长度出现变化，回采过程中，经历了边采边减液压支架、转角回采、边采边加液压支架，同时渡断层及渡旧巷回采，给安全工作带来了一些困难，根据实际情况，回采期间及时制定相关措施，避免了安全隐患。3.1边采边减液压支架SE1402 工作面通过图纸测量和井下实际测量计算得出工作面回顺平均推进 10m，需要抽出一组液压支架和一块中部槽，回顺巷道与工作面夹角30，运输机尾安全出口较小未达到安全标准，对此需多拆一块运输机中部槽以保证安全出口，共计拆除 96 组液压支架和 97 块中部槽。SE1402 工作面牵引液压支架采用回柱绞车和滑车配合，液压支架拖运使用特制铁板，液压支架外移前，由于后安全出口不满足外移条件，工作面需要先拆除一块运输机中部槽，然后才能外移支架，运输机尾缩进后，原位置与巷道底板存在高差，采柈用编织袋装货和大组成“过桥”，使用手拉葫芦将铁板牵移至液压支架柱脚前，采用自抬柱脚方式上铁板，并使用自身推拉千斤固定在铁板上移步至铁板中心，回柱绞车通过牵移铁板外移液压支架至指定位置分解并装车。3.2转角回采SE1402 工作面运顺逆时针旋转 31，旋转回采分为准备、初调、第一次调整、调采、第二次调整五个阶段，运顺、回顺的推进度分别按合理的比例进行，将工作面分割成若干个小扇形转向斜切回采，采用长短刀结合的切割方式（图 2）。图 2SE1402 综采工作面转角回采平面图准备阶段：做好相关生产管理记录（工作面高差变化记录、工作面日角度变化记录，运输机头窜动记录），准确掌握工作面推进度；将相关材料、设备准备到位，防止输送机窜动的液压缸及相关连接件、运顺两盘 40T 刮板输送机等设备安装、调试好；工作面采高保持平稳，防止采高起伏大造成顶板不稳定；加强设备检修，尤其是液压支架的管路、立柱、侧护板等，以保证工作面旋转回采顺利进行。初调阶段：运顺推进 38m，回顺推进 37.6m。按照生产进度及工作面尾架情况，进行拆除中部槽和抽出支架作业。并在回采过程中逐渐调整转载机位置，保证转载机通过运顺拐点时按照设计行走，本阶段重点是掌握好转载机的推进方向，控制住输送机的前后窜动，调整好转载机与运输机搭接、转载机头位置、替棚支架位置，同时也要防止支架挤、咬现象发生；控制回顺进度，保证两次抽支架和中部槽施工日期的间距。调整阶段：工作初次调角后，工作面高差发生变化，工作面坡度发生变化，及时对支架、运输机进行调整，此阶段以平推调整为主，调采为辅。工作面按照进度排好回顺抽支架时间，防止调采期间工作面抽支架作业密集，造成人员不足检修不到，出现其他严重后果。调采阶段：工作面调斜回采，运顺和回顺按 1:2、窑窑12第 1 期2022 年 8 月铁法科技1:3、1:4、1:5 比例推进，工作面以机头为旋转中心，运顺推进 18.4m，回顺推进 64m，拆除全部小刮板输送机，恢复转载机与皮带输送机搭接之后结束调采阶段。本阶段重点是机头割通不推进，工作面前半部推进量小、支架调整频繁，顶板采取铺网、打锚杆、铺钢丝绳等方式加强顶板维护（作业人员在调整支架底座时，架间空隙过大易出现掉块伤人）；防止工作面输送机窜动量过大，及时使用液压缸拖拽输送机；调整好转载机与输送机搭接，保证出货正常；及时调整支架状态，防止支架挤、咬现象发生，同时控制好转载机位置，保证替棚可牵移空间。过渡阶段：以一般调采为主，工作面调整到正常推进后结束调整阶段。期间工作面主要掌握好运回顺推进量，根据运、回顺高差，及时将工作面调整到正常状态，同时调整好运输机与转载机的搭接，并按照现场实际情况进行边采边加支架作业。转角回采期间，运顺推进 76.8m，回顺推进140m。运回顺实际推进比为 1:1.82。在工作面开始转角前工作面与运顺夹角为 92，工作面在不断调整时，及时收集好运回顺高差、坡度及运输机窜动量变化，用于转角使用，同时原定运顺替棚支架在转角前外移至指定位置，但在实际中通过不断的测绘，井下现场实际测量，最终确认替棚支架可随着回采一起与转载机位移。节约了大量工时，减低了作业人员劳动强度，提高了工作效率。3.3边采边加液压支架SE1402 工作面边采边加的液压支架是将正常回采期间边采边减的液压支架按照图纸和实际情况在回顺巷道中依次摆放，根据推进度，提前将待加液压支架拽进超前支护内替换单体铰接梁，形成新的超前支护，随着工作面回采推进，当运输机尾安全出口宽度不小于 1.8m 时，直接将待加的液压支架拽进工作面与正常液压支架一齐，共计边采边加支架 19 组。3.4渡旧巷回采SE1402 工作面回采期间，需要渡过南翼西材料上山旧巷，根据回采渡过旧巷的位置，提前在南翼西材料上山相对应的位置打木顶子、钉砂门并充填，同时考虑好可能影响回采的相关因素，加大瓦斯抽放量，控制旧巷内瓦斯浓度，当回采至旧巷位置时，检查瓦斯等有毒有害气体，备好相关的支护材料，防止液压支架倾斜不能有效支护而发生顶板事故。3.5渡断层回采SE1402 工作面受断层的影响，从而布置成不规则的工作面，正常回采期间，由于运顺临近断层，煤层变化较大，根据煤厚的变化，及时调整回采层位，工作面断层影响区域顺好底板，保证运输机平稳过渡，同时加强运输机机头与转载机尾搭接的管理，防止运输机头“上翘或者低头”而影响正常生产。3.6调斜回采科学缩减保护煤柱SE1402 工作面收尾期间，根据地表建筑综合分析，为最大限度回收煤炭资源，采用调斜回采工艺，科学缩减保护煤柱，经过运顺调采方式，平均多推进 57m，多回收煤炭资源 4.7 万 t，创造经济效益 300多万元。4技术管理4.1运输机管理4.1.1运输机变化情况SE1402 工作面初采时，运输机长度 270m，随着推进工作面长度不断缩短，最短时 130m，之后增加至 162m，在末采期间工作面又拆除一块中部槽，剩余长度 160.5m。SE1402 工作面采用单向割煤方式进行回采，运输机向下山方向出货，运输阻力较小，但是当工作面长度和坡度变化时，易造成运输机链松紧变化，一旦链松极易在运输机尾堆积损坏设备，对此在生产过程中，加强观察，发现链松及时窑窑13第 1 期2022 年 8 月铁法科技汇报，让白班及时处理，减少设备故障中断生产。4.1.2运输机防窜管理本次工作面坡度在 5至 23，在回采期间受地质条件变化，支架位置变化，也出现运输机向外窜动的危险情况，对此采用几个方法，具体情况如下：首先确定运输机头窜动情况，采用了 2 种方法判定，第一种是在运顺巷道硬帮拉一根铁线，测量运输机头距铁线距离变化，以此判断运输机窜动情况，但是由于采动压力影响巷道变形，此测量方法不是所有时间适用；第二种以巷道掘进期间的中心线为准线，采用激光定位的方法，定位运输机头位置，此方法较为准确，并且在转角期间提供了十分有利的帮助。其次运输机调整情况，通过调整工作面运输机头和运输机尾相对位置，让运输机头超前运输机尾，给运输机推移时分出一个向上的力，以此稳定运输机位置。同时调整液压支架柱脚方向，向高处方向排支架，并调整运输机推移方式，当运输机头向巷道窜动时，由运输机头开始推移，并逐渐向运输机尾推移运输机，配合使用工作面防窜液压千斤顶拉移来控制运输机窜动。4.2采煤机管理由于工作面倾角较大，采煤机正常割煤至前后三角煤时、停机后或正在检修时，采煤机容易通过惯性向下窜动，造成人身伤害或损坏设备，直接制约着安全生产，根据现场实际，每天交接班时必须对采煤机的液压制动器进行试验，确保灵活可靠使用，同时在运输机前后最后一块销排上各安装一个限位装置，当采煤机割煤前后三角煤时，通过限位装置，保证采煤机不窜动，采煤机正常检修停机后，在采煤机前后行走部销排孔各安装一个限位装置，保证检修安全。4.3液压支架防滑、防倒管理在日常生产过程中，先拉移坡度较高处的液压支架，使其达到初撑力，再拉移相邻的液压支架，拉移坡度较低处液压支架时，通过操作防倒千斤顶辅助装置的配合，保证液压支架不倒、不挤，操作人员要互相配合好，保证液压支架支护状态。当拉移液压支架向下倾倒不严重时，也可以使用液压支架侧护板调整支护状态，要求液压支架侧护板“一正一反”或者侧护板分开供液，从而保证调整液压支架的质量。4.4回采期间瓦斯和防灭火管理4.4.1瓦斯抽采管理每个钻场 1#、2#钻孔孔口内下 15m 套丝管正常封孔，用于向采空区内注水。根据现场实际情况，确定合理风量，以控制采空区漏风。加强工作面煤壁瓦斯检查，采煤机割煤至工作面后 50 架时，瓦斯检查员跟机检查瓦斯浓度。在工作面“见方”位置，提前增补瓦斯抽采钻孔数量，加大钻孔及埋管抽采量。施工单位在工作面回顺加、减支架期间要对瓦斯抽采管路进行有效维护，严禁损坏瓦斯抽采管路。4.4.2灭火管理在回顺形成激光火情监测系统，对采空区气体、温度情况进行实时监测。加强回顺侧煤体松动圈防火观测，组织施工单位在回顺巷道顶板和硬帮施工防火观测孔，保证观测孔距离不得小于工作面50m，顶板间隔 20m 布置 1 孔，硬帮间隔 10m 布置 1孔，每孔孔深 2m，使用聚氨酯封孔。每班向回风隅角铺洒阻化剂。组织相关单位将阻化剂调运至回顺，每班生产结束后将保安区需要铺洒的数量搬运至回风隅角处，由瓦斯检查员进行铺洒并浇水溶解。保证工作面不得留顶煤，减少采空区遗煤。4.4.3采空区管理进入采空区前，两顺锚杆、锚索托盘必须卸净。前后隅角采空区根据垮落情况，及时施工挡风墙，减少采空区漏风。根据采空区顶板（下转第 85 页）窑窑14（上接第 14 页）第一作者简介：董崇军（1973-），男，高级工程师。2013 年毕业于辽宁科技学院采矿工程专业，现任晓南矿副矿长。联系电话：[phone]。冒落情况，如发现冒落不好需要及时在工作面两顺施工切顶预裂爆破钻孔进行爆破，确保采空区充分冒落。工作面前 45m 至运顺硬帮，用两层风筒布遮严，减少采空区漏风。每天利用水管清洗支架时，同时向架后采空区洒水。保证采煤机内喷雾压力达到雾化效果。采煤机回采至距回风隅角 20m 时，利用架间高压水管对 20m 范围内的煤壁进行浇水、湿润。采煤机割机尾时，架子不许移动；待采煤机向机头方向切割 20m 后，方准移架。准确掌握周期来压时间和垮落步距，每次来压前一个班要对回风隅角进行封堵，减少采空区内瓦斯涌出量。在回风隅角处安设喷雾向架后持续洒水。5小结复杂条件的综采工作面，需要结合多种工艺保证顺利回采，要及时总结、归纳各种生产工艺的特点，根据现场实际情况，采用最合理的生产工艺，既能提高劳动效率，还能提高安全系数，同时要不断加强作业人员技能提升及相关经验的积累，从而保障煤矿安全高效回采，针对 SE1402 工作面采用多种生产工艺结合回采的研究与总结，为以后相似的采煤工作面顺利回采提供一定的借鉴意义和参考价值。第一作者简介：张基名（1967-），男，高级工程师。1999年毕业于辽宁工程技术大学通风与安全专业，现任大兴矿抽采一队技术主管。联系电话：[phone]。第 1 期2022 年 8 月铁法科技窑窑85多参数计量信号、视频信号、设备编程自动控制信号、水封阻火泄爆信号、喷粉抑爆自动控制信号、供液远程监视报警信号、瓦斯泵及抽采立孔运行状态信号，以及瓦斯泵操作流程、应急预案管理等（图 3）。图 3可视化终端大屏显示主画面3结 语大兴矿中央瓦斯泵站自动化技术的应用，达到了大型瓦斯抽采泵站运行安全、高效、协调，填补了地面永久抽采瓦斯泵站智能化技术的空白，做到了监控管理调度全过程覆盖。通过现场实际应用中央瓦斯泵站自动化技术性能稳定可靠，可视化集控化成果明显，相比老泵站设备、管网、阀门的数量及抽采能力、复杂程度均增加了两倍，但是通过自动化技术的应用，做到了安全可控、减人提效。