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复杂地质条件下综采工作面旋转回采技术研究

时间:2015-06-17  作者:张万华

摘要:针对综采工作面在复杂煤层地质条件下的不利局面,以中煤集团大屯公司煤矿综采回采为例,研究高效的旋转回采技术,并具体介绍了该技术在实际中的应用。
论文关键词:综放工作面,旋转回采技术,复杂地质条件,煤层

随着煤炭的不断开采,煤炭资源的逐渐减少,煤层开采条件也变得更为复杂,虽然采掘设备不断更新,但是若没有在复杂地质条件下成功的适宜的回采技术,一是造成煤炭资源的永久丢失,二是不能实现安全回采,造成事故,并且随着最近几年煤炭价格回升,如果能够对复杂地质条件下的煤炭资源进行安全顺利的回采,找到一套成功的回采技术,将会给国家带来巨大的经济效益和社会效益。

工作面综采回采技术是回采工艺的一个重大变革,但在复杂地质条件下很难发挥综采综放设备的优势,为了能在复杂条件下尽可能地采用综放工艺,发挥出综放工艺高产高效、安全低耗优势,需要研究针对复杂地质条件下的综采回采技术。旋转回采技术是解决复杂地质条件下综采的一种高效技术,通过多年的应用与实践,已取得良好的效果。本文中煤集团大屯公司煤矿的回采实践为例,具体介绍该技术的特点和应用。

1 工作面旋转回采技术

1.1综采工作面概况

综采工作面位于某采区七层煤下层,采深较大,且上部七层煤为水采工作面,由于火成岩侵入等原因,留有煤柱,下层回采时会导致应力集中。此外采用水力采煤,巷道需要有一定的坡度,才能溜煤。工作面西部受村庄压煤和皮带保护煤柱影响,走向较短,如果使上下两平直布置,势必造成工作面左上部形成三角煤无法回采,造成资源浪费。为了最大限度的回收资源,唯有调斜开采(小幅度旋转),旋转中心位置原计划定在工作面平巷折向的弯点。该工作面由于条件限制,旋转中心点在材料道三岔门处,地质情况优为复杂,且有一条联络巷,要过其它6条老峒子,运输通道受上覆采空区及溜子道压力影响,旋转中心处的顶板非常破碎,难以管理。

1.2工作面旋转参数确定

根据工作面地质条件,选取普通综采沿顶回采。将旋转中心由工作面材料道三岔门处移至工作面外面即以虚中心进行旋转,提前20米(材料道为准)进入虚旋转,完成一个循环后,再采用实中心完成一个循环,后平行推一峒,完成一个大循环。整个旋转过程始终以机头为基准来控制支架上窜下滑,尽可能使小面出现在机尾,便于加架。这需要边旋转边调整,割煤及推溜方式。实中心旋转机尾尽可能不动,只拉机头回采,采用“能旋即旋,不能旋平推”的原则,直到旋转结束。保证安全顺利通过如此复杂的工作面条件,使工作面在大倾度情况下由俯采开采过度到仰采开采。虚中心调斜每循环割煤刀数为12 ,长短刀数比为1:5。工作面调斜过程中每次调斜架数为20架,使在调面过程中支架的各种参数基本保持一致。根据支架的几何尺寸,计算得调架时,每次机头调向6度。整个旋转过程中,以机头为基准,把小面留到机尾,便于加架,达到2架长度加一次支架。旋转结束共加4架。

2 工作面旋转的技术措施

2.1旋转前准备

材料道在推进至旋转实心点前20米进入虚旋转,开始上头进一刀,下头进三刀。逐步过渡到上头进一刀,下头进四刀,即工作面下部(工作面溜子机头)每推采4刀,然后割一通刀,全面推溜子移架子,完成一调斜循环。严格从下往上推溜子。尽最大可能机头与溜子道上帮齐,调面茬要顺,工作面要做到“三直、二平、二畅通”。

2.2旋转开采控制措施

(1)从提前调面开始,选用虚中心短刀斜切,先零后整的方法进行回采,上行跑空刀,由下往上移溜,拐点处多到10-15米,以便顺好茬,实现1:4目标。接着沿实中心割一刀,只拉机头,最后割一通刀,将面调直,将架整好后,再循环如此往复,直到旋转完毕。(2)工作面调面回采到溜子道采过转弯点后,工作面机头位置超前机尾15m左右,同时要达到工作面溜子相对于溜子道呈静止状态,即工作面溜子机头既不下滑也不上窜时为止。(3)工作面调面期间如果工作面溜子上窜严重时,每次移架、推溜从上往下进行,同时在机尾用两棵单体打戗柱,控制工作面上窜幅度;每次移架前必须对支架进行调整,确保支架垂直于工作面溜子,保证支架不挤不咬;调整合适的伪斜超前开采长度,当工作面支架溜子出现上移时,采取了调机尾多进方式,缩小伪斜超前开采长度,来达到控制支架、溜子上窜。(4)在调面过程中一般每一刀都要割通机尾,机尾端支架稍微移动即可,以不挤架、不咬架为准,机尾段溜子根据实际情况进行推拉,保证溜子成直线,以利于工作面溜子管理。(5)调面回采期间每次移架前必须对支架进行调整,确保支架垂直于工作面溜子,保证支架不挤不咬。(6)调面过程中若出现挤架、咬架、调斜时,必须及时调整并割通刀,全面推溜移架,在移架过程中认真调整。(7)调面过程中支架最大仰俯角不得超过7°,支架歪斜角度不得大于5°,否则必须进行调整。(8)调面过程中每次拉茬不要在同一地点,且拉茬要长一些,保证工作面成直线,决不得出现死弯,拉茬段的支架要适量前移,确保支架不挤不咬。(9)调面过程中工作面面长将逐渐加长,最大可延长10m左右,到调面结束后工作面面长将比调面前增加4m;同时工作面溜子还要上窜,煤壁影响移机头机尾,必须放炮做机窝,保证拉移机头机尾时不受影响,炮采做机窝倾斜长度不得大于1m,否则必须延工作面机头或机尾。(10)工作面两段头无支架段采用迈步长梁支护方式(前后双套4m-∏梁支护),∏梁一梁三柱,成对使用,∏梁小档0.3m、大档0.6m,前后∏梁交错1m,∏梁下使用2.5m单体支柱;∏梁支护段必须铺设金属网,同时每刀穿两块1m长板皮。

3 工作面旋转技术效果分析

3.1 实施结果

工作面通过一系列的技术措施安全成功的完成了复杂地段的综采推采工艺,由下山俯斜开采转变为仰斜开采。溜子道超前材料道55米。总旋转度数达27度,整个旋转过程中,有一条10年前施工的老峒子与工作面斜交长160米,老峒子变形严重,顶板层位相差1米,工作面逮煤顶过老峒子,加大了旋转的难度,且工作面成功的完成过老峒中的底部穿层石门、顶部老峒及穿7煤顶部石门,材料道总推进20米,溜子道总推进120米。

3.2 技术效果分析

从开采全过程中来看,理论计算与现场差别不大,主要原因是二道设计成弧形。机头、机尾加溜、缩溜多次,机尾共加支架5架,面延长8米。回采参数收集与应用起了举足轻重作作,客观上控制了工作面,工作面支架上窜下滑主要靠割煤方式、移溜方式和调上下头来控制。机尾小面每够2架距离就加架。整架每天早班进行。来不及延长机头、机尾就放炮做缺口。适当时延机头机尾,整个过程实现安全回采。

3.3 经济效益分析

工作面经过旋转,多回采三角煤达4508平方米,跨采老峒子回收煤煤炭资源面积达9705平方米,多回采煤炭5.7万吨,每吨煤按目前的市场销售价格按600元计,可创效益1795万元。并减少了重打切眼和搬家倒面费用150万元。总计为1945万元。

4 结论

通过采取工作旋转技术,综采工作面调斜采用虚中心设计控制方案,成功地进行调斜(小幅度旋转)开采。工作面避免了二次搬家,并且尽最大限度保证国家煤炭资源的回收,取得了较为明显的经济效益和社会效益。该技术为类似条件的工作面回采积累了宝贵的经验。

 

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