急倾斜煤层综合机械化开采经验介绍

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　　矿业集团
　　（2011年6月）
　　矿区位于省中北部，面积3000平方公里，煤炭资源量285亿吨，占省74，华东地区的50。
　　矿业集团是百年老矿。1903年开矿，1930年成立煤矿局，1950年成立矿务局，1998年5月改制为矿业（集团）有限责任公司。2011年，矿业集团所属生产矿井12对，在建矿井2对，产量计划6700万吨。
　　矿业集团开发煤田的三个区，三区均分布在省淮河两岸。矿区的老区是舜耕山和八公山区，两区被鸭背埠新断层分开，分别由九龙岗、大通矿、李一矿、李二矿和谢家集一、二、三矿以及新庄孜、李嘴孜、孔集等矿来开采（其中九龙岗、大通等七个矿已经采完报废）；矿区的新区在淮河北岸，分别由潘集一、二、三矿和潘北、谢桥、张集、顾桥、顾北、丁集等矿以及正在建设中的朱集、潘一东开采，其中谢桥矿、张集矿、顾桥矿为千万吨级特大矿井。矿区煤层倾角090，局部煤层倒转，且大部分均为三软煤层，开采急倾斜煤层主要有老区李嘴孜矿井和新区的潘北矿等。
　　下面就矿区急倾斜煤层开采的概况及取得的经验等内容，汇报如下：
　　一、矿区急倾斜煤层开采概况
　　自1956年开始，矿区对急倾斜煤层的开采技术进行了长期的研究和探索，积累了一定的经验。1965年，大通煤矿试验成功了开采急倾斜煤层的伪倾斜柔性支架采煤法，并推广应用至今。随着生产发展，先后在不同工作面又使用过木支柱、摩擦支柱、单体液压支柱和铰接钢梁、组合钢梁、悬移支架炮采等。但在生产过程中，存在劳动效率低，工人体力劳动强度大的缺陷，同时，在顶板管理上也存在着安全隐患。
　　2002年以来，集团公司从发展生产，保障安全的角度出发，对此类煤层开采提出了更高的要求。首先，在大倾角煤层工作面进行综合机械化开采试验。2006年在新庄孜矿56104工作面（32）首次采用综采获得成功，2008年潘北矿首采面1111（3）大倾角工作面（942，工作面自东向西倾角逐步增加）采用综采，月产12。7万吨，最高月产17。7万吨（2008年8月份），全年出煤152。8万吨，创全国同类工作面最高单产纪录。
　　2008年集团公司组成专题组专程前往到四川华莹山绿水洞煤矿调研急倾斜煤层综采，进一步坚定了急倾斜煤层上综合机械化开采的信心和决心。积极与科研院所及设备制造厂家就急倾斜综采工作面设备选型与配套进行论证。同时，把急倾斜煤层机械化开采作为集团公司20092010年十大技术创新项目之一，落实责任，择李嘴孜、潘北矿作为试验矿井，以李嘴孜矿3232（3）和潘北矿12128工作面为典型范例，介绍急倾斜综合机械化取的成绩。
　　李嘴孜矿3232（3）工作面位于该矿东二采区东翼二阶段，走向长850～1113m，平均981m，倾斜长度为90m。标高为：440～530m。工作面煤层倾角31～53，平均45，收作位置全工作面达53。煤层厚度为3～7。5m，平均5。2m。工作面直接顶板为8。3m砂质粘土岩。老顶为3。6m中细粒砂岩。采用急倾斜综采，沿C13顶板回采，全部垮落法管理顶板。采用双滚筒采煤机单向割煤，采高3。0m，端头斜切进刀，下行割煤，往返一次进一刀，循环进度为0。6m，最高日产3200吨，最高月产6万吨。
　　潘北矿12128工作面为西一采区8煤层第一块段，工作面沿走向布置。走向长560m，倾斜长度为105m。标高为：459～388m。工作面煤层倾角28～30，平均29。煤层平均厚度为2。8m。工作面老顶为8。3～19m细砂岩。平均月产5。53万吨，2010年元月份最高月产达10。23万吨。
　　二、急倾斜煤层综合机械化开采经验
　　通过李嘴孜和潘北矿三年来的急倾斜煤层机械化开采实践，我们积累了一定的经验，具体内容如下：
　　第一、设备选型配套
　　在设备选型方面，我们结合现场实际，积极和生产厂家商讨，旨在选择一套有利于急倾斜煤层开采可靠、轻巧的综采设备。下表为李嘴孜、潘北矿急倾斜综采工作面设备配套。表一综采工作面设备装配表
　　设备名称
　　李嘴孜矿3232（3）工作面
　　潘北矿12128工作面
　　设备型号
　　数量
　　设备型号
　　数量
　　采煤机
　　MG300700QWD
　　1
　　MG4501020QWD
　　1
　　液压支架
　　ZZ42001838
　　80架
　　ZZ64001838
　　70架
　　刮板输送机
　　SGZ764630
　　1部
　　SGZ8001050
　　1部
　　转载机
　　SZZ800250
　　1部
　　SZZ800250
　　1部
　　乳化泵
　　BRW20031。5
　　4
　　BRW40031。5
　　2
　　第二、防滑、防倒装备及措施
　　1、液压支架、刮板机防倒防滑。
　　普通方法是将工作面调成仰斜，即下端头超前上端头，抵车时由下而上顺序进行，但针对三软煤层，仰斜开采必然会带来工作面片帮掉顶。因此必须从设备本身解决，我们同设备生产厂家积极探索，在设备的细节上充分考虑防倒防滑要求，精细加工，基本满足要求，主要体现在液压支架侧护板强度加大，采用整体推移杆并加装限位装置等。其次，采取部分辅助措施，如工作面每5架支架安装一组防滑千斤顶，以控制刮板机的下滑，并使用单体液压支柱辅助抵车；1～3架作为生根支架，加装一套生根千斤顶，将下端头支架连成整体，确保下端头支架稳固不侧倾，工作面移架时采用少降快移、带压移架一次到位，并保证支架初撑力不少于24Mpa，每班对支架进行二次加压不少于三次，使支架能有效支撑顶板。严格控制采高，确保支架垂直顶、底板不歪斜。工作面支架还安设了稳固的防倒、防滑机构。下图为刮板输送机辅助防滑装置。
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　　图一：工作面刮板机防滑装置
　　2、采煤机及其电缆防滑措施。
　　采煤机采用四象限电控变频技术，使电牵引采煤机更适应急倾斜工作面采煤；采用电液压力继电器，使采煤机制动更可靠。下行割煤时，采煤机滚筒始终处于实体煤中，能有效地阻止煤机的下滑。停煤机前，使煤机两滚筒全部落地，增大煤机与底板的摩擦力，并将煤机的牵引速度控制在3～4mmin。加工特殊装置，人工放置电缆，使电缆不因重力自滑。
　　第三、安全可靠防飞矸装置
　　为防止从上方掉落的煤（矸）伤人，根据现场实际情况，制定了多项防飞矸设施。
　　1、每台支架前立柱之间安装防护网，防护网采用工作面联网用菱形金属网。用来阻挡小块矸石和飞煤，保护支架操作者的安全。煤机割煤时煤机下方严禁有人作业。煤机司机站位严禁超过下滚筒截割电机。
　　2、人员进入煤壁侧作业要在上方设置挡矸装置。挡矸装置由现场施工人员和技术人员共同研制成功，采用液压系统，自动打开和收回，杜绝设置和作业过程中受飞矸威胁，该项装置目前正申请国家专利。
　　第四、过地质异常带
　　工作面过断层等地质异常区前，针对不同地质条件，超前编制可操作、针对性强的安全技术措施，通常在上下风巷施工钻场，在钻场内对断层面及顶板、煤帮破碎地点深孔化学材料加固顶板及煤壁，并在回采时采用金属网（12镀锌铁丝菱形网5。01。0m，网孔规格：4040mm）背顶，防止掉顶。必要时采取人工使棚，强化顶板管理。
　　第五、切实解决急倾斜综采工作面安装拆除难题
　　1、打破常规，通道内采用双绞车牵引支架，一部绞车牵引支架上部，一部绞车拉支架下部，较好的解决了设备平稳拖移的问题。
　　2、创新工艺，采用四部绞车配合进行支架拖移拐弯，起到了较好的平衡、防倒防滑作用。见图二所示。
　　说明：图中3、4、6、7为支架拐弯绞车
　　二绞车布置图
　　3、针对底板松软易抽底现象，不利于设备安装、拆除施工的问题。工作面上出口及调向地点采用多排工字钢配合喷浆锚固的方法人造底板，工作面每隔20米对底板进行加固，其它地点钉四排道作为支架的滑道。下图三为未采取措施时抽底示意图，图四为底板加固示意图。
　　三施工中产生的抽底现象
　　四上口绞车窝及人造底板示意图
　　4、工作面分段设立三道防飞矸装置，在支架前铺设行人阶梯并同步设置扶手绳以及护绳网，上下严禁同时作业，消灭了飞矸威胁和行人安全。
　　以上是矿业集团近年来在急倾斜煤层综合机械化开采方面所做的探索和实践，还存在着很多不足，与兄弟单位相比还有较大的差距，我们有信心与时俱进、开拓创新，为我国急倾斜煤层开采闯出一条新。