综合机械化采煤工作面过大拐角技术的探索与实践样本.doc

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综合机械化采煤工作面过大拐角技术的探索与实践
郭金明1 张仲春2
( 平顶山工业职业技术学院 平顶山煤业集团四矿 河南 平顶山 467001)
内容提要 由于地质构造复杂, 在使用综采时造成一定难度, 经过分析综采工作面过大拐角开采技术的影响因素, 提出了对策和现场管理措施, 经过实施证明了综采工作面过大拐角的可行性, 保证了回采工作面进度, 提高了回采率, 取得了较好的效果。
关键词 综采工作面 过大拐角 考虑因素 技术可行性
随着矿井开采时间和开采深度的增加, 大块的煤田逐步减少, 且地质构造越来越复杂, 利用原有巷道回收边角煤柱已成为延长矿井服务年限、 提高回采率的主要方法, 这样回采顺槽会出现拐弯折线, 而综采过拐点又比较困难, 容易出现挤架、 倒架、 爬架, 运输机难以管理, 顶板难以控制等困难。为此必须对综采工作面过大拐角技术进行探索与实践。
1 工作面概况
四矿己一采区西翼己15煤层大部分不可采, 下部局部可采, 为了回收己一西翼西部可采的己15煤, 我们采用了己三采区第一个己15工作面己15-23020的巷道向上拐55°到西翼下部(巷道布置如图1所示)。工作面采长200m, 拐点以里煤炭储量18.9万t。该工作面地质构造简单, 煤层赋存稳定, 该面下覆已16-17, 煤层已经回采结束, 为上行开采, 且煤层间距较薄, 因而工作面机风两巷及工作面顶板破碎, 支护难度较大。工作面支架选择ZY2600-10／22型掩护式支架, 采煤机采用MG-132／320-W型, 运输机选用SGZ-630／264WS型封底式, 转载机选用一部桥式40T型转载机。

图l巷道布置图
2 过拐角调斜确定旋转角度较小应考虑的因素
调斜的位置应选择在煤层稳定、 顶板中等稳定以上, 不受临近工作面采动影响, 地质构造少, 无老巷的缓倾斜以下煤层中, 以减少调斜的工艺难度。另外, 设备的可靠性要强, 进入调斜区域之前, 对设备进行预检 加强工作面技术管理, 制定周密的调斜计划。综采工作面调斜的关键设备是液压支架, 支架的架型要适宜, 可靠性要强, 架间有一定的间隙, 有良好的侧向调节机构。
2．1调斜旋转中心的确定
调斜旋转中心分固定旋转中心和不固定旋转中心。固定旋转中心分为实旋转中心和虚旋转中心。实旋转中心就是旋转中心设在扇形块段的顶端, 即巷道转折点处, 在巷道内能确切地测出其位置。虚旋转中心即旋转中心设在扇形块段之外, 只能用做图法在图纸上画出其确切位置。
2．1．1 旋转角度较小时, 应考虑的因素
一般旋转角度较小的, 能够绕一个固定中心旋转。主要考虑以下因素:
(1)最好以工作面下机头端为旋转中心, 旋转上机头, 以保证旋转期间工作面运输机头与顺槽转载机能正常搭接, 运输畅通。若以上机头为旋转中心时, 应采取措施, 保证运输正常。
(2)旋转中心处的顶板要稳定, 无地质构造, 不受周围其它工作面的采动影响。
(3)旋转中心位于工作面上端时, 能够防止旋转中心支架挤向中心, 有利于从下端移输送机, 克服输送机下滑现象。
2．1．2旋转角度较大时, 应考虑的主要因素
过大拐角旋转角度较大时, 一般采用不固定旋转中心。选择不固定旋转中心主要考虑以下因素:
(1)旋转中心附近工作面无推进度或推进度很小, 但为了调向, 必须原地重复支撑顶板, 很容易使旋转中心附近的顶板破碎、 跨落。
(2)由于旋转中心附近无推进度或推进度很小, 旋转中心容易出现支架下滑、 上窜、 挤架、 散架现象, 很难调整。
(3)根据顶板稳定性, 选择旋转中心形式。当在顶板稳定、 地质条件好时, 可选择实旋转中心, 顶板经得起支架原地重复支撑。
(4)若顶板经不起支架原地重复支撑, 则应采用虚旋转中心, 使工作面距旋转中心近的一端也有一定推进度, 以便在推进中调整处于不正常状态的支架; 或者采用非固定式旋转中心, 即将工作面的总旋转角分为若干小角度, 每个小角度设一个旋转中心, 以缩短旋转中心在一处固定的时间, 保持旋转中心附近顶板完整性。
3 工作面主要调斜参数的计算公式
(1)提前量T
T=nfB……………………………………(1)
(2)每循环的割煤刀数m
……………………( 2)
(3)扇形块段小端(靠近旋转中心一端)与大端之间的推进度之比i
……………………( 3)
(4)每循环调斜或旋转的角度α
α………………………(4)
式(1)、 (2)、 (3)、 (4)中
n一调斜或旋转一个扇形块段所需的循环数, 个;
f一每循环割通刀数, 一般f=1～3;
B一每割一刀截深, m;
L一工作面长度, m;
W一输送机合理弯曲长度, m;
d1、 d2一输送机机头、 机尾(包括过度槽)长度, m:
g一采煤机机身长度, m;
m一扇形大端进刀数。
4 参数的确定与生产现场应注意的几个方面
根据己15-23020综采工作面拐角较大的实际情况, 确定该工作面为虚旋转中心, 采煤机割煤时, 无论是割通刀还是短刀, 截深始终不变。运输机可弯曲长度15m, 每循环刀数11刀, 即每循环割1个通刀、 10个短刀, 相邻两刀长度差15m, 工作面两端长度各为30m, 以便于端头作业。确定循环数16次, 调斜提前量为16。在实际工作中主要做到以下几点:
(1)经过做图法作出虚旋转中心位置后, 在上下顺槽内准确测出并标定各点, 严格按照各点标定的进度调斜。
(2)为防止运输机上窜, 严格掌握推移与调直运输机的顺序。
(3)除割通刀外, 支架的移架方向保持不变, 一组通刀短刀割完之后, 将输送机沿全工作面调直, 并割齐煤壁, 将全工作面的支架排成直线, 而且垂直于煤壁, 为下一循环打好基础。
(4)由于大端为机巷, 因此工作面输送机与机巷转载机搭接处经常变动, 难于保证搭接要求, 易造成运输困难, 首先我们在拐角处掘了一条90m长的补机巷(见图2所示), 接着在每循环过完后对下机头进行接掐运输机槽子, 调斜完毕共掐接运输机各8次, 确保了机巷运输正常。

图2补机巷位置示意图
(5)由于上机头旋转中心推进度很小, 必须原地重复支撑顶板, 端头段顶板破碎, 易抽条掉顶, 在上机头处打木垛加强支护, 确保了顶板安全。
5 实施效果及结论
5．1实施效果
经过在顶板破碎情况下对综采大拐角旋转开采的探索与实践, 根据工作面的具体情况, 分析了工作面过大拐角时应考虑的因素和工艺, 掌握了综采工作面过大拐角开采的技术, 成功回采出已15煤15万t, 月均5万t以上, 既保证了安全生产, 又取得了显著的经济效益和社会效益。
5．2结论
(1)综采工作面以风巷上段为旋转中心过大拐角旋转开采是可行的, 能够实现安全、 稳定高效的开采。
(2)在顶板较破碎的条件下, 过大拐角旋转开采, 应采用虚拟旋转中心或加大甩斜提前量, 增大旋转半径, 同时重点加强工作面直线段的管理, 及时调整支架, 加强顶板动态监测, 确保支架初撑力是管理重点。
(3)从工作面上段(风巷外)为旋转中心的过大拐角开采应根据工作面布置支架数量, 在保证过拐角期间不扩帮或少扩帮, 运输机最少的延长和缩短量及最少的掐接次数的前提下, 提前设计折线拐角巷道, 以避免生产过程中开掘补机巷。
(4)综采过大拐角开采要实现正规循环和安全高效, 必须合理确定甩斜比例和周期。

郭金明, 男, 1956年7月, 河南周口人, 副教授, 毕业于中国矿业大学采矿工程专业; 现在平顶山工业职业技术学院从事煤矿开采技术专业的教学和教科研工作; 发表论文10余篇。联系电话:

Research and Practice on How to Deal with the Extra Turn in Digging Coal by Comprehensive Machine
GUO Jin-ming1 ZHANG Zhong-chun2
(Pingdingshan Industrial College of Technology The 4th Coal Mine of Pingdingshan Coal Industry Group, Pingdingshan, Henan, 467000)
Abstract: The complex geological construction causes great difficulties in mechanical diggings. The article, through analyzing the factors that affect the mechanical diggings in extra turn, lists the methods as well as the management measures on the spot. The practice demonstrates the availability of mechanical diggings in extra turn, guarantees the progress of the back stoping and betters the percentage of recovery. All of these make an ideal effect.
Keywords: mechanical diggings; extra turn; factors concerned; technical availability