中厚煤层液压支架（精选八篇）
中厚煤层液压支架 篇1
1 工作面概况
越南宏泰煤炭公司的宏泰矿位于越南广宁省东潮县黄桂社, 井田东西长2.5km, 南北宽0.35km。9B-01工作面东起柔掩面切眼, 西至切眼以西58m下起640平巷, 上至680水平, 走向长度57m, 倾斜长度37m。
煤层情况:工作面开采9B煤层, 厚度为3.0m~3.5m, 平均为3.25 m, 煤层倾角为47°~62°, 平均为58°, 煤层容重为1.3t/m3。
地质构造情况:通过掘进巷道揭露, 本区域地质构造比较简单, 无断层, 无褶皱 (曲) 构造。
煤层顶底板:老顶为灰白硅质粉砂岩, 灰白色粗砂岩夹细砂岩, 厚度为10.5 m。直接顶为灰黑色粉砂质页岩, 层里明显, 节理较发育, 厚度为5m。伪顶为褐黑色碳质页岩, 软, 节理发育, 厚度为0.1 m。直接底为灰黑色泥岩, 厚度为4 m。老底为黑灰、灰白、灰色相间硅质粉砂岩, 厚度为10 m。
2 回采工作面支架选型
根据工作面煤层厚度平均3.25m, 煤层倾角47°~62°, 平均58°, 选ZRY27/35L型柔性掩护支架支护顶板。柔性掩护支架主要技术特征:
ZRY27/35L型柔性掩护支架主要由五部分组成:导向梁长度0.5m, 主梁长度1.7m;掩护梁, 长度1.1m;尾梁, 长度1.0m;尾梁千斤顶。支架宽度为0.32m, 在导向梁上设置一道链连接和一个可左右摆动的柱顶座, 主梁下部设置一个可前后摆动的柱顶座, 另外设置两处本架连接, 三道链连接以及两处限位, 柱顶座为支设球形柱头立柱所用, 支柱为辅助支撑, 掩护梁设置一道链连接, 尾梁与掩护梁之间安设一根千斤顶, 以便调整尾梁支设角度, ZRY27/35L型柔性掩护支架结构如图1所示。
3 采煤方法
采煤方法及其依据:根据9B煤层厚度为3.0m~3.5m, 平均为3.25m, 煤层容重为1.3t/m3, 煤层倾角为47°~62°, 平均为58°。通过考察论证采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法进行回采。采面回采方式为后退式, 工作面采用三八制作业, 边采边准, 正规循环进度0.7m。
4 采煤工作面巷道布置
该采面包括640区段运输顺槽、680区段回风顺槽、工作面切眼、通风行人眼、溜煤眼。该工作面区段运输顺槽、回风顺槽均沿煤层顶板布置, 区段运输顺槽、回风顺槽通过工作面切眼、运煤平巷、溜煤小眼及通风行人眼连接。区段运输顺槽沿顶向上掘进溜煤小眼及通风行人眼, 眼距中至中5m, 斜长6m。工作面巷道布置如图2。
5 回采工艺
在分段台阶处大致沿台阶 (工作面) , 坡度方向打眼、分段放炮, 每段爆破长度不超过5m, 炮眼间距0.8m~1.0m, 炮眼深度1.2m, 炮眼形式采取多排眼布置。
随着响炮煤体被松动, 被抛开和自溜, 该部位支架失去支撑而下落。
清净响炮崩落的煤炭, 用点柱或尾梁千斤顶调整好支架状态支柱。
如此重复1~3工序, 直至完成整个工作面循环。
回采顺序:由里向外后退式回采。
顶板管理:采空区顶板全部垮落法管理顶板。
(1) 回采工作面的支护形式必须遵照本回采作业规程的规定执行。
(2) 进入工作面开工前要严格执行敲帮问顶制度, 要检查工作地点的顶板情况, 支护情况及加强支护情况等, 及时提醒工人进行敲帮问顶, 发现隐患及时处理。
(3) 在工作的同时, 要时刻注意顶板变化, 一旦发现:顶板有断裂声, 甚至闷雷声;破碎掉渣, 由少增多, 由稀变密;支架迅速下沉等现象, 说明顶板压力大, 有可能发生冒顶, 应加强支护质量, 来不及支护时, 立即撤到安全地点, 待压力过后, 顶板稳定一段时间, 方可进入工作面, 支护好后, 方可继续工作。
(4) 折损的支护材料不得使用。
(5) 若工作面压力增大, 有冒顶预兆时, 要将人员撤至安全地点, 待压力稳定后、并由外向里维护好后, 方可继续工作。
(6) 超前支护:640运输巷及680回风巷超前支护:采用DW22型单体支柱配铰接顶梁正悬臂支护, 单排支护, 长度不低于20m。超前支护的铰接顶梁必须相互铰接成一条直线、单体液压支护与铰接顶梁之间用铅丝绑牢, 支柱的初撑力不低于90k N。
(7) 推采时, 提前在下运输顺槽由里向外预掘溜煤眼, 溜煤眼规格为1.0m×1.0m方形木支护, 溜煤眼斜长为6m;相邻溜煤眼中心距5m;工作面下端部小眼见三回一, 保留二个小眼, 临近切眼一侧的小眼负责溜煤, 另一个负责行人通风。工作面支架沿法线安装;上端头要及时补充支架, 保证伸入上巷 (从过渡段弧顶起) 支架长度不少于6m-8m。
6 柔性掩护液压支架效果分析
越南宏泰煤矿9B-01工作面采用伪倾斜柔性掩护液压支架采煤法进行开采, 取得了良好的技术、经济效果。其主要优点是:
(1) 消除了繁重的支架、回柱放顶等项工作, 为工作面三班出煤和加快工作面推进速度创造了良好条件。
(2) 由于工作面呈伪倾斜布置沿走向推进, 从而简化了回采巷道布置与生产系统, 降低了回采巷道掘进率。
(3) 在护架下工作比较安全, 煤沿工作面溜槽下滑, 劳动强度低。
(4) 由于支架尾梁采用液压系统, 尾梁能够随时收起, 有利于支架上部煤炭顺利放出。
(5) 支架采用液压系统, 在遇有特殊地质构造时利用支架自身液压系统可以随时调架, 遇有支架啃顶、扎顶现象能够很容易使支架实现落架。
(6) 每个架都有两个球形柱窝与双向球形柱头, 单体支柱通过销轴链接, 大大降低了工人在工作面搬运、支设单体立柱的劳动强度, 也解决了安设支柱防倒绳的麻烦, 做到了既安全又省力。
(7) 与传统的分层爆破采煤法相比, 煤炭回收率提高30%、单产量提高了40%、增加了作业人员的安全性、万吨掘进率低、生产成本低。
7 结语
伪倾斜柔性掩护液压支架采煤法在越南宏泰煤矿急倾斜中厚煤层的成功应用, 解决了传统分层爆破采煤法的产量低、安全性差、工人劳动强度大、煤炭损失率高、巷道布置及通风系统复杂、巷道掘进率高、通风运料困难等问题, 采用液压系统, 有利于支架弦长的调整, 更好地适应煤层厚度变化, 有助于维持柔性支架稳定状态, 为解决越南宏泰急倾斜中厚煤层提供了新的思路。
摘要：越南宏泰煤矿为了解决急倾斜工作面的效率低、产量低、安全性差、巷道掘进率高等问题, 适应越南煤炭矿业发展的需求, 提升企业效益, 认真探索适合于本矿煤层特点的采煤方法, 经过认真分析、仔细研究, 结合宏泰煤矿急倾斜中厚煤层赋存条件, 提出了伪倾斜柔性液压掩护支架采煤法, 采用箱板结构及液压系统, 提高了支架支护强度, 降低了工人劳动强度, 与传统的采煤方法相比, 煤炭回收率提高30%、单产量提高了40%、增加作业人员的安全性、万吨掘进率低、生产成本低。
关键词：急倾斜中厚煤层,柔性掩护液压支架,分层爆破采煤法
参考文献
[1]徐永圻.采煤学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003.
中厚煤层液压支架 篇2
关键词：薄煤层；液压支架；压力监测；周期来压
中图分类号：TD355.3 文献标识码：A 文章编号：1006—8937（2012）23—0165—02
综采液压支架是综采工作面的大型装备，数量多且管理困难，在工作面推进过程中经常遇到歪斜、倒架、挤架等失稳现象，造成整个工作面条件恶化，使得工作面推进困难，不得不投入大量时间和精力去调整，如果调整不当，将严重影响工作面安全生产和高产、高效。薄煤层综采受工作面布置、煤层厚度、断层等条件以及管理因素的影响，支架支护性能低，且随着工作面设计走向长度的不断增加，液压支架初撑力、工作阻力往往达不到要求，进一步增加了支架的管理难度。本文分析了薄煤层综采工作面液压支架管理遇到的常见难题，结合现场管理经验，研究了液压支架倒架、挤架、调斜产生的原因，并提出了提高液压支架管理水平的具体措施。此外，采用红外监测系统对液压支架初撑力、工作阻力进行了监测，通过数据分析，初步确定了工作面周期来压步距，为控制支架支护性能的稳定提供了理论指导。
1 工程概况
该矿井薄煤层可采区域含煤面积约占全井田的71%，储量为58.03 Mt，约占矿井总储量的15%，煤层位于山西组中、下部，平均厚度1.37 m，不稳定系数为5.09，属不稳定型煤层，且该煤层为典型的“三软”煤层，顶板松软、煤壁松软、底板松软，煤壁对顶板支承力差，工作面易发生片帮、漏冒，工作面支护较难管理。目前该矿井已回采完3个薄煤层工作面，正在回采的31118工作面走向长度944 m，倾斜长度195 m，平均煤厚1.56 m，最小煤厚0.10 m，直接顶为砂质泥岩，老顶为香炭砂岩，平均总厚度为13 m，直接底为砂质泥岩，老底为大占砂岩，平均总厚度为18.6 m，煤层整体呈单斜构造，局部底板起伏较大。工作面采用走向长壁后退式采煤方法，全部垮落法管理顶板，工作面支护采用ZY3400/12/23型掩护式液压支架，共计129架，端头支护采用整体顶梁液压支架，工作面液压系统由乳化液泵站提供动力，型号为：BRW315/31.5，额定压力31.5 MPa。
液压支架主要技术参数为：支护展开高度2 300 mm，收缩高度1 200 mm，额定工作阻力（P=40.4 MPa）3 400 kN，初撑力（P=25 MPa）2 616 kN，平均支护强度0.4～0.48 MPa，对底板前端平均比压0.97～1.63 MPa，支架中心距1 500 mm，适应工作面的倾角：≤15°，支架宽度最大（伸出侧护板）1 600 mm，最小（收回侧护板）1 430 mm，移架步距600 mm，操作方式为邻架手动操作，及时支护。
2 液压支架失稳的原因及对策
2.1 引起支架失稳的因素
根据现有的研究结果和已回采的薄煤层工作面经验，液压支架支护的稳定性主要受以下几方面的影响：
①工作面倾角影响。由于工作面均采用走向伪倾斜布置，即运输巷（下付巷）标高低于回风巷（上付巷）标高，受工作面倾角的影响，支架在拉移过程中必然受重力的作用，存在自然下滑的趋势。
②工作面刮板输送机影响。液压支架与工作面刮板输送机通过推溜油缸、推杆、十字头等连接，互为基础前后推拉，在工作面推进过程中，一但输送机出现了上窜下滑的趋势，势必带动支架发生歪斜，相互挤压，甚至倾倒。
③顶板垮落的影响。由于采用全部垮落法管理采空区，工作面推进后，支架尾部受到的顶板压力相对于支架前段减少，移架时极易造成支架尾部下摆，底座前段则相对上摆，同时，采空区跨落的煤岩在重力作用下向采空区下段滚落，将加大对支架尾部向下的冲击。
④移架操作影响。工作面采用跟机移架的方式，在拉移过程中易受人为因素的影响，如伸缩梁未及时伸出而引起煤墙片帮、架前冒顶，拉架后支架超高、过低引起架间漏冒，使得支架不再接顶、架间受力不均，这些因素都将加剧支架间的挤、咬甚至倒架、死架的发生。
⑤其他因素影响。工作面液压系统特别是长距离供液压力损耗、乳化液浓度不合格、管路密封及阀组损坏引起的漏液窜液、操作时供液不足等，使得支架初撑力往往达不到要求，导致支架支护性能及稳定性降低。此外，工作面在回采过程中遇到断层、钻场、老巷等工程地质条件变化时，尤其是遇到直接顶初次跨落、老顶初次来压和周期来压时，支架也极易失稳甚至被压死。
2.2 处理液压支架失稳的措施
该矿井薄煤层工作面倾角在1°～16°之间，仅局部有较大起伏，由于支架本身的稳定性，其下滑力不足以对其造成较大的倾倒，因此，现场采用的措施主要有以下几个方面：
①控制工作面伪斜量。工作面伪斜量控制不当引起刮板输送机上窜下滑的趋势时，应立即采取措施调整，可通过机尾、机头加刀来增加或减少工作面伪斜量，控制住输送机的窜动，同时利用侧护板、单体柱及抬底座油缸及时调整支架方向。
②加强移架等现场管理。支架工必须严格执行带压擦顶移架，采煤机过后及时伸出伸缩梁，移架后持续注液保证支架初撑力合格；采煤机司机、推溜工应严格按照正规循环方式作业，保证工作面煤壁和运输机平直，改善工作面支护条件，减少支架尾部受到采空区煤岩的冲击作用。
③加强液压系统管理。必须保证乳化液配比浓度合格，检修工要及时更换损坏的管路、接头、密封等元件，及时处理油缸、阀组等支架故障，架间的浮煤必须清理干净，避免液压管路长期暴露在恶劣的环境下，从而减少支架拉移时底座的受力不均。
3 液压支架监测分析
3.1 压力监测系统
采用KBJ红外矿压监测系统对薄煤层工作面液压支架进行了同步监测，该系统由压力监测记录仪、红外传输数据采集仪、红外通讯适配器、数据处理软件构成，压力监测记录仪有两个压力测孔，通过液压管路与支架立柱相连，每个采面安设有10～14块压力监测记录分机，每隔5 min自动记录1次支架压力数据，通过数据采集仪收集监测分机的数据，传至地面上通过红外通讯适配器将数据传送到计算机处理，如图1所示。
3.2 支架受力及工作面矿压规律分析
在31118薄煤层综采工作面回采过程中，从工作面端头液压支架起每隔10架安装一台压力监测记录仪，共布置14台，自2012年2月5日～2012年6月1日，监测得到了支架的初撑力和末阻力数据，部分初撑力数据如图2所示，根据工作面日推进度，对监测的支架末阻力数据通过时间加权处理，得到了随工作面推进的液压支架整体末阻力变化曲线，如图3所示。
由图可知，实测支架平均初撑力12.11 MPa，最大初撑力为52.42 MPa，初撑力不足10 MPa的约占30%。为降低液压系统的负荷便于维护，液压泵站压力一般为
20 MPa，因此，支架初撑力多未达到额定值80%的标准，支架初撑力普遍较低，仅在来压期间较高。支架末阻力加权平均值为20.57 MPa，最大值为54.04 MPa，支架安全阀开启值设置为40 MPa，开启率低，说明工作面来压时支架工作阻力总体达到要求。
根据现场观测和图2可知，该薄煤层工作面初次来压步距为8 m，基本顶来压步距25 m，周期来压步距平均为18 m，工作面来压期间，支架工作阻力突然增大，工作面容易发生片帮、冒顶事故，支架容易被压死。因此，当工作面推进到周期来压步距的倍数时，应加强工作面顶板管理，必须保证支架有足够的初撑力，使支架处于良好的工作状态。
4 结 语
通过对薄煤层综采工作面液压支架失稳原因的分析，在已回采的薄煤层工作面和31118工作面中，通过控制工作面伪斜量，降低了运输机对支架失稳的影响，采取加强移架、液压系统维护等现场管理的措施，能够较好地改善支架初撑力不足、稳定性差等问题，根据液压支架压力监测的分析，在工作面推进到18 m的倍数时，支架受力将大幅增加，此时应加强工作面顶板管理，保证充分发挥液压支架的支护性能。
参考文献：
中厚煤层液压支架 篇3
1. 在中厚倾斜煤层开采中推广伪斜柔性掩护支架采煤法的原因
中厚倾斜煤层指煤层厚度为1.3~3.5m, 倾角25°~45°的煤层。在中厚煤层开采中选择伪斜柔性掩护支架采煤法是由其优缺点决定的。
优点: (1) 这种采煤法采用伪斜工作面, 其倾角不超过35°, 所在工人实际上是在倾角不大于35°的工作面中进行操作, 相当于使煤层缓倾化, 工作面煤能自溜, 减少机械出煤环节。 (2) 工作面沿走向推进, 与走向长壁采煤方法相似, 所有系统简单, 工作面连续推进时间长, 搬迁次数少, 降低掘进率, 且在中厚煤层中用此方法进行开采回采率高。 (3) 工人在掩护支架下工作比较安全, 特别是简化了支架与顶板管理工序, 大大减轻了繁重的劳动, 减少了顶板事故, 也减少了支护材料的消耗。 (4) 护架安装和回收工作, 在空间上是与工作面的正常回采工作分开, 三者可以平行作业互不影响, 回采工艺简单。
缺点: (1) 支架不能适应煤层厚度太大的变化, 因掩护支架的结构固定, 不能调宽, 对煤层厚度、倾角等产状变化的适应性差。尤其是当煤层中有夹矸时, 工作面中无法排除矸石, 影响煤质。 (2) 当煤层较薄时工作面空间小, 工作面环境差。
因此这种采煤方法最适用的条件就是煤层埋藏稳定, 倾角及厚度变化较小, 没有夹矸的中厚中斜煤层。在目前煤矿安全、经济压力较大的情况下, 在中厚煤层开采中应优先选择伪斜柔性掩护支架采煤法。
2. 具体应用
(1) 合理的掩护支架设计。
设计掩护支架结构的原则是:使掩护支架重心高且使支架顶端可以绕底端转动的力臂增长;避免掩护支架扎底;减少掩护支架下放移动的摩擦阻力。目前在中厚倾斜煤层开采中应用最好的是多边形掩护支架结构。该支架采用11#工字钢制作, 根据煤层赋存条件, 有内空1.6m, 2.0m, 2.2m多种型号, 其中内空2.2m掩护支架。
(2) 采煤系统。
该采煤法工作面长度取决于区段高度、煤层倾角大小、沿倾斜变化情况及采煤技术条件。区段垂高一般为30m左右。在区段范围内, 工作面运输平巷和回风平巷掘到采区边界后, 沿伪斜方向掘进贯通两巷的开切眼, 由工作面下端向上安装掩护支架, 形成伪斜采煤工作面。在正常回采过程中, 不断在回风平巷接长支架, 同时在工作面下端掩护支架放平地点拆除一段支架。为保证工作面的运煤和通风, 随着工作面的推进, 在工作面运输平巷内沿走向每隔5~6m掘进溜煤小眼。为了使溜煤、通风和行人互不干扰, 同时维持的溜煤小眼应不少于3个。当工作面推进到采煤上山附近时, 在该处开掘一条收作眼, 逐步将掩护支架下放成水平位置, 然后全部回收。
(3) 采煤工艺。
伪倾斜柔性掩护支架采煤法的采煤工作主要分安装支架、正常回采、下放支架及支架回收。
(1) 铺架。首先在开切眼的下口沿开切斜坡摆好4根直径为26mm的钢丝绳, 然后在开切斜坡口的煤壁外安装第1架掩护架, 用夹板及螺丝将钢丝绳逐根固定在此掩护支架上后, 再在钢丝绳上放置第2架掩护支架, 再用夹板及螺丝将钢丝绳逐根固定在此架上, 在两架之间放置长短相适应的卡心料后, 向下将掩护支架撞拢, 并将螺丝拧紧, 掩护支架使用单体液压支住进行支护, 控架支柱间距1.5~2.0m。上述工序完成之后照此办法依次安装直到安装完毕, 一般1m安装6架支架, 这样, 钢梁与钢丝绳卡紧结成一个柔性的整体, 将采空区与工作面隔离开。在开切斜坡内安装过程中, 超前1.5~2.0m卧出地沟, 地沟成倒梯形, 上宽1.0m, 下宽0.6m, 深0.6m, 地沟布置在偏底板侧, 在安装好的掩护支架内安设搪瓷溜槽并保持搪瓷溜槽到掩护支架1.4~1.6m的空间高度, 搪瓷溜槽滞后掩护支架1.0~1.5m安设。在开切眼安装支架至上口后, 即进行风巷支架安装。在风巷安装首先必须施工卧地沟, 其规格为:上宽0.8m, 下宽0.6m, 深0.5m。掩护支架在地沟上安装好后, 应保证掩护支架至地沟的空间高度不低于1.2m, 地沟超前最未掩护支架2m。在风巷安架形成平架, 首次长度不可少于8m, 待工作面正常回采几个循环后, 可根据实际情况增长或缩短风巷的平架长度, 但其最短不得低于3m, 并打好控架支柱。
(2) 落煤。在掩护支架下的落煤工作, 以爆破落煤为主, 包括打眼、装药、放炮、出煤、调架等, 风镐落煤为辅。落煤后, 自下而上铺设溜槽, 煤从溜槽自溜到下部运输平巷中。
(3) 下放支架。随着出煤, 支架自动下落, 或采用单体液压支柱以迈步式的方法移架, 使支架落到预定的位置, 采用点柱控制支架, 使支架在工作面中保持平直。单体液压支柱以迈步式的方法放架。
(4) 收架。当架子落至水平超过3个小眼时, 开始拆收架。拆架时, 先将螺丝压扳拆出, 后用回柱绞车回拉出钢梁支架。
3. 在实际应用中经常出现的问题及解决办法
(1) 当出现煤层倾角变化、支架控制不当以及顶底板松软等情况时, 使支架在下放过程中产生切入顶板或底板。处理方法:将局部底板岩石打掉, 并加大切入端支架的下放距离, 注意每次的下放距离不应过大, 需经几次调整逐步使支架回到正常位置。
(2) 支架安装时, 钢绳拉紧程度不一致, 未拧紧螺栓, 支架控制不当, 造成支架钢梁经常悬空以及支架发生切入顶板或底板后, 都易造成支架扭斜。发现扭斜现象, 应用点柱支撑, 逐步把扭斜调整过来。
(3) 在支架安装过程中, 钢绳绳卡数量不够, 未卡紧、钢绳质量不符合要求、强度不够以及在采煤放架过程中煤壁线 (伪斜角) 控制不当, 造成支架受力不均、钢绳拉紧程度不一致, 都易造成钢丝绳断绳, 一旦发现钢丝绳断绳, 必须用专用材料背护;断绳使用直径28m的短钢绳重新连接, 使用拉杆边接, 并有专用材料背护;断绳处要根据情况加打支柱进行支护。届时根据现场情况另行编制专门措施。
(4) 在倾斜煤层的伪斜柔性掩护支架工作面, 由于采空区充填较差, 矸石体对支架产生的载荷小, 架头及其以下地带相对于工作面其他地点来说, 支架所承受载荷小, 支架下放最困难。
4. 结语
中厚煤层液压支架 篇4
1.1 工作面自然概况
新发煤矿东一采区29#右三片, 工作面上巷平均标高-40.2米, 下巷平均标高-129.8米。工作面西部为F25断层、落差为60米, 东部为轨道上山, 煤层平均倾角30°, 工作面长度为180米, 走向长度400米, 采高2.8米, 可采储量28万吨。工作面有二个倾斜断层, 落差分别为1.2米和1.5米。工作面采用“U”型通风, 采煤机为MG-150/375-W, 工作面运输机SGB-630/220。
1.2 工作面煤层厚度及结构情况
29#右三工作面煤层回采高度最大3.0米, 最小2.6米, 平均煤层采高为2.8米, 煤层倾角30°, 属中厚煤层, 29煤层中间夹有一层0.3米厚砂岩、两层0.1~0.2米厚煤质页岩, 顶底板均为细砂岩, 煤层结构复杂, 煤层呈单倾斜赋存状态。
1.3 瓦斯及水文状况
瓦斯相对涌出量0.01M3/T, 瓦斯绝对涌出量为0.023M3/min, 本工作面煤层不具有爆炸性, 无瓦斯突出及冲击地压危险性;初采时涌水量为8立方米/小时;随着工作面推进涌水量达50立方米/小时。
2 工艺选择
2.1 回采工艺选择
根据工作面走向、倾向、倾角、可采储量等地质条件, 工作面采取走向长壁后退式方式回采, 采空区处理采取全部垮落法管理顶板。
2.2 支护方式选择
工作面支护采用BDY并联滑移支架控制顶板, 一组支架六根柱, 支柱排距为0.6M×0.85M, 架子间距1.0米, 间隙不大于0.3米。机道宽度为1.6米, 工作面最小控顶距3.4米, 最大控顶距4.0米, 最小控顶距时支护密度1.26根/平方米, 最大控顶距时支护密度1.07根/平方米;支柱额定阻力66吨, 安全系数A=1.07/0.45=2.4>2, 支护方式理论上合理、安全。
2.3 作业方式选择
101队在册人数为110人, 保运队20人, 生产班组三个、每班30人;采取“三八”制作业方式、二班半出煤、半班检修。
3 安全技术措施
3.1 机组安全技术措施
3.1.1 机组运行时、上行割煤, 下行推底煤, 往返一次进一刀。
3.1.2机组运行割煤时, 工作面内严禁有人作业, 推煤时移溜子人员与机组相距20米安全距离, 严禁平行作业。
3.2 移架安全技术措施
3.2.1 移架前, 工作面除移架工外其他人员撤出工作面, 机组、溜子必须停器。
3.2.2移架时, 二人一组, 两组分段作业安全间距不小于25米。3.2.3移架后, 保证滑移支架接顶严密, 支柱初撑力达到设计要求, 找好支柱迎山。
3.3 顶板管理安全技术措施
3.3.1 工作面超前支护双排, 超前距离不小于50米, 断层面处上下两盘增加支护, 支柱上齐防倒绳 (∮12.
5mm柔丝绳) 。3.3.2工作面每6米设一棵防滑木 (规格1200mm×300mm×300mm) 。3.3.3工作面断层处采取滑移支架与单体柱联合支护方式, 控制断层顶板。3.3.4班组长随时检查断层处滑移支架接顶情况, 滑移支架使用40T链子相互连锁, 保证支撑强度。
3.4 预防片帮安全技术措施
3.4.1 采煤机顶盖上安装防片帮挡货板。
3.4.2机组司机作业时, 做好远方操作。3.4.3使用长把工具及时处理伞檐、探头、松帮等不安全隐患。3.4.4机道每20米设一道防窜矸设施。3.4.5加强“三直”管理, 保证工作面压力均匀。3.4.6严禁任何人员进入机道内作业。
4 施工方案选
开采初期, 就如何通过该断层, 进行方案选择。方案一:按照以往经验, 重新送外切眼跳面回采。优点:a.基于安全角度考虑, 能够保证安全开采。b.能够发挥采煤队的优势, 利于集中开采。c.降低劳动强度, 有利于顶板管理。缺点:a.工作面需要搬家跳面, 费时费工, 且工序繁杂。b.需要有备用工作面, 增加设备租赁费用。c.施工外切眼180米, 增加掘进工程量, 按900元/米, 支出180米x900元=162000元。方案二:工作面直接推过断层。优点:a.有利于增加矿井生产总量。b.减少搬家跳面环节, 减少工序。c.增加矿井生产总量, 延长工作面搬家时间。缺点:安全管理难度增大, 存在潜在的安全隐患。经过对两套方案对比, 决定采取第二套方案进行回采。
5 技术管理措施
首先在技术管理措施上考虑严密, 从工作面下部逐步推进, 使工作面的推进方向与断层面夹角在保证合理仰斜开采基础上, 使之达到最大, 从而使断层暴露面达到最小, 利于顶板管理。强化现场支护质量, 保证支护到位。采用特种支护治理采后位扑矸和放顶埋柱问题。每班有工程技术人员现场写实, 及时根据现场情况, 修改支护方式。
6 现场管理措施
派有经验的专业人员, 盯在现场, 手拉手交接班, 重点抓兑规措施和顶板支护质量。
安全措施:
6.1 放顶时必须两人作业, 回撤单体柱时必须使用3米长放顶绳。
6.2 断层处滑移支架前探梁必须探出、接顶, 保证支护质量。
6.3 断层面上下两盘及时支护, 高顶处, 采用DW31-180/100X悬浮支柱支护, 保证工作面的整体支护质量。
7 经济效益分析
7.1 实践证明, 该方案的选择, 获得了较大的经济效益
101采煤队自2012年4月20日至5月4日, 历经近半个月的时间, 顺利通过断层。工作面多推进50米, 多回收煤炭:180mⅹ2.8mⅹ1.4m3/tⅹ50m=35280吨, 按照500元/吨计算, 可为我矿创造直接效益:35280吨ⅹ500元/吨=1764万元。
7.2 经济效益提高
7.2.1 架设单体柱由2.
5元/根的标准, 提高到5.0元/根, 每根支柱增收2.5元, 翻打人员月均增收1500元以上。7.2.2人工效率由原来的最高时6.2吨/工, 提高到10.0吨/工。7.2.3采煤工作面直接成本:人工、材料、电力、设备租金60元, 根据实际计算该工作面直接成本每吨降低24元, 可降成节支为226.36万元。
8 结论
薄煤层液压支架优化设计 篇5
关键词：薄煤层,液压支架,ZY4000/07/15D
近年来, 随着部分地区中、厚煤层储量的日益减少及薄煤层综采技术的成功应用, 许多煤矿开始重视薄煤层开采工作。研究高质高效的薄煤层液压支架有着重要意义。薄煤层支架高度较低、支架空间有限、立柱伸缩比大, 在设计过程中要尽量减小结构件的箱型厚度, 改善连杆结构的布置方式, 以增大行人空间和液压系统布置空间。如何改善支架的总体结构布置、增大结构件强度、优化液压系统设计, 是薄煤层支架设计的关键。笔者以ZY4000/07/15D为例, 从液压支架总体结构布局、关键件结构、液压系统等方面进行了设计优化, 以期对薄煤层液压支架设计起到借鉴作用。
1 总体结构设计
在总体布置时, 将前连杆设计成多片单板型式, 后连杆设计成整体连杆型式 (图1) , 在最低位置时, 既保证了前、后连杆侧投影重叠而不干涉, 又能使平衡千斤顶最低时落在多片单板连杆之间的空当里。采用这种空间交错的总体布置的形式, 可以有效满足支架的伸缩比大的要求。
2 结构件设计
由于受薄煤层支架的空间限制, 结构件设计既要满足强度要求, 又要使截面高度尺寸尽可能小[1]。为此, 结构件设计时, 在顶梁前部及推杆设计中可以采用高强度钢板多层板阶梯叠加焊接结构 (图2) , 但这对焊接的工艺水平要求较高。利用Pro-E软件对ZY4000/07/15D薄煤层支架建立三维模型, 按照液压支架试验标准中的试验工况对虚拟样机进行模拟加载试验, 得到该薄煤层液压支架样机的加载试验数据, 根据有限元分析的结果来指导支架的总体及关键部件的设计[2]。支架部分应力云图如图3、图4所示。
从以上主要结构件的应力云图可知, 支架总体及关键部件的结构强度能够满足设计需要, 板材比例的选取及分布合理, 既满足了强度要求, 又达到了节省空间的需要。
3 立柱、千斤顶结构设计
立柱采用内注液技术, 在中缸壁、外缸壁上打深孔 (图5) , 取消了传统双伸缩立柱缸体上焊接的上、下腔接头座、通液管、护罩等, 既节省空间, 又便于液压支架总体结构设计和液压系统的布置[3]。
4 液压系统优化设计
为实现薄煤层支架高产高效开采, 薄煤层支架通常采用电液控制系统, 可实现本、邻架成组自动控制。在液压系统设计时, 可从以下方面进行改进: (1) 通过联动功能设计, 减少电控阀的功能数量, 既方便操作, 又能减小电控阀的尺寸, 方便布置。如立柱与抬底进行联动、推移千斤顶与底调千斤顶联动、推移千斤顶与喷雾功能联动等。 (2) 液压阀流量不宜选取过大。通常薄煤层支架工作阻力都不大, 立柱、千斤顶缸径较小, 通过对液压系统仿真分析, 在满足使用要求的情况下, 应尽量选取小流量阀, 以方便阀的布置。 (3) 在满足使用要求的前提下, 尽量采用规格小的液压管路系统[4]。管路规格越大, 液压系统阀及管路辅件体积越大, 胶管压力也越大, 硬度也越高, 占用空间也越大。
设计中, 用AMESim软件建立ZY4000/07/15D薄煤层液压支架仿真分析模型 (图6、图7) , 并按照要求填写所需设计参数, 对降柱—移架—升柱一个工作循环进行仿真分析。液压系统仿真参数见表1。降柱、移架、升柱仿真计算曲线如图8—图10所示。需要说明的是, 升柱过程必须使立柱下腔达到30 MPa及以上时立柱升柱才算结束。仿真结果表明, 支架降柱50 mm时间为2.993 s, 拉架700 mm时间为5.489 s, 升柱50 mm立柱下腔压力达到30MPa的时间为1.59 s, 一个工作循环时间为10.072s。以上液压系统参数均能满足生产需求[5]。
5 结语
针对薄煤层液压支架ZY4000/07/15D支架设计中的难点, 从总体结构布局设计、关键件结构设计、液压系统设计等方面进行了优化改善, 为薄煤层液压支架设计提供了借鉴。该薄煤层液压支架已于2013年12月投入生产, 现已下井使用, 情况良好。
参考文献
[1]郑兰芳.薄煤层、大采高及放顶煤液压支架技术综述[J].煤矿机械, 2011 (1) :5-8.
[2]王新亚.ZF-4000型液压支架强度有限元分析[J].中国煤炭, 2010, 36 (9) :73-75.
[3]朱永战, 朱燕燕, 吕根帅.薄煤层支架双伸缩立柱的设计[J].煤矿机械, 2013, 34 (6) :30-31.
[4]朱小明.液压阀组的设计与制造[J].建筑机械, 2008 (11) :115-118.
中厚煤层液压支架 篇6
金通煤矿目前矿井开采5-1煤层南盘区, 在该盘区大巷东翼开采过程中, 揭露的煤层厚度为2.3~3.2 m, 工作面装备ZY5000/13.5/28型液压支架。而其接替工作面布置在大巷西翼, 规划布置5个综采工作面。根据5-1煤层资源储量估算图和51109工作面巷道实际揭露, 南盘区大巷西翼煤层厚度为2.57~4.79 m, 与东翼工作面煤层厚度相比, 厚度增大。在实际生产中, 需要考虑液压支架的架型及合理参数计算。
2 液压支架架型确定
2.1 选择原则
液压支架合理选型是综采成功的重要保证, 是工作面实现高产高效的关键设备。影响液压支架选型的因素很多, 主要有煤层顶底板稳定性、煤层厚度、煤层倾角、煤层赋存状况和瓦斯含量等。液压支架的选型原则是:支护强度与工作面矿压相适应;支架结构与煤层赋存条件相适应;支护断面与通风要求相适应;液压支架与采煤机、输送机等设备相匹配。
2.2 架型确定
由于该区域5-1煤层厚度为2.57~4.79 m, 与东翼工作面相比, 煤层厚度增大, 因此, 在工作面设备配置上选择两种方案:
方案一:利用已有的采煤机、刮板运输机和液压支架, 采用留底 (顶) 煤开采;
方案二:根据煤层厚度, 新购置一套大采高综采设备, 工作面一次全高。
两种方案都有优缺点。方案一优点:利用已有采煤、运输和支护设备, 无需重复投资;采煤工作面供电系统设备可配套使用;缺点:留底煤或顶煤开采, 工作面回采率低、煤炭损失量大, 与方案二相比估算损失煤量72.4万t, 工作面回采率约为74.5%, 不符合国家产业政策;工作面采空区遗煤多, 管理不当容易产生自燃, 影响矿井安全生产。方案二优点:工作面回采率高, 可达到国家规定的回采率标准;并且采空区遗煤少, 有利于采空区防火管理;能实现井田内薄厚煤层合理配采;为矿井下一步扩能改造提供设备保障。缺点:需新购置一套大采高综采设备, 估算需新增投资。
通过方案一与方案二优缺点的比较可知, 方案二虽然增加了投资, 但工作面回采率高, 并且采空区遗煤少, 有利于采空区防火管理, 同时能够实现井田内薄厚煤层合理配采;而方案一工作面回收率低, 并且不利于防火管理。所以决定采用方案二。
3 液压支架架型确定
3.1 支架高度的确定
根据地质条件和5-1煤层厚度, 该煤层最小厚度2.57 m, 最大厚度4.79 m, 可以确定该工作面最小采高2.60 m, 最大采高4.5 m。按煤炭行业标准《液压支架设计规范》 (MT/T556-1996) 的规定计算、选择液压支架。
3.1.1 支架最大结构高度确定
式中, Hmax为支架最大高度, m;hmax为煤层最大采高, 4.50 m;S1为伪顶或浮煤冒落厚度, 取0.2 m。
经计算, Hmax=4.70 m
3.1.2 支架最低结构高度确定
式中, Hmin为支架最低高度, m;hmin为煤层最小厚度, 2.60 m;S为在控顶区范围内顶板最大下沉量, 取0.2 m;a为支架卸载前移时的可缩余量, 取0.05 m。
经计算, Hmin=2.35 m
考虑到支架的经济性以及便于搬家倒面, 支架的最大高度确定为4.8 m。根据立柱的伸缩比以及运输条件, 支架的最低高度定为2.4 m。
3.1.3 支架应满足巷道净高
式中, H为巷道有效净高, m;h1为运输时支架离地高度, 取0.2 m;K1为运输时的安全间隙, 取0.2 m。
经计算, H≥2.8 m, 即巷道有效净高度应大于2.8 m。
3.1.4 支架应满足采煤机机面高度
式中, H0为允许采煤机最大机面高度, m;Hmin为煤层最小高度, 2.57 m;h0为采煤机上部支架厚度, 取0.3 m;K2为移架时的安全间隙, 取0.2 m。
经计算, H0≤2.07 m, 而机面高度为1.569 m, 满足要求。
3.2 支架支护强度的确定
3.2.1 按倍数岩重法计算液压支架的支护强度
式中, Q1为顶板压力, MPa;n为岩重倍数, 按中等稳定以下顶板考虑, 取8;m为最大采高, 取4.5 m;γ为顶板岩层容重 (密度) , 2.5 t/m3。
经计算, Q1=0.882 MPa, 即支架支护强度取0.90 MPa。
3.2.2 用估算法计算液压支架的支护强度
式中, Q2为顶板压力, MPa;M为最大采高, 取4.5 m;γ为顶板岩层容重 (密度) , 2.5 t/m3;n为顶板来压不均衡的安全系数, 取2.0;α为煤层倾角, (°) ;K为顶板岩石碎胀系数, 取1.4。
经计算Q2=0.551 MPa, 即支架支护强度取0.90 MPa, 满足要求。
3.3 选型结果
根据以上计算, 工作面液压支架支护强度不小于0.882 MPa, 结合煤层高度, 选用ZY7600/23.5/48型液压支架。
3.4 液压支架支护强度校核
根据支护强度、配套设备尺寸、支架顶梁长度和最大空顶距计算支架工作阻力如下:
式中, B为架间距, 取1.75 m;p为支架支护强度, 取0.882 MPa;LK为最大空顶距, 取0.8 m;LD为顶梁长度, 取3.74 m。
经计算, P=7 007 k N<7 600 k N, 因此, 支架选型合适。
4 技术经济效益的分析
4.1 大采高液压支架投资估算
根据综采工作面设备选型结果, 并考虑增加部分满足生产需要的供电设备, 按照市场调研价格对投资进行估算。投资估算如表1所示。
根据估算结果, 装备南盘区西翼工作面需投资5 381万元。
4.2 经济效益分析
根据计算, 南盘区西翼5个工作面可采储量353万t, 更换综采工作面设备后估算可采出煤量335.4万t, 比利用原有设备多采出煤量72.4万t, 工作面回采率由74.5%提高到95%。估算南盘区西翼5个工作面更换综采设备可采出煤量335.4万t, 按照150万t/a生产能力计算, 服务期为2.2 a。装备南盘区西翼工作面需投资5 381万元, 工作面原煤产量150万t/a, 吨煤实现利润55元, 实现利润8 250万元/a。按静态投资计算, 投资回收期为0.65 a。西翼工作面采完后, 该套设备仍可用于其他矿井开采使用。另外, 煤炭资源回收率提高, 使采空区遗煤减少, 降低了采空区自燃发火几率, 有利于矿井安全生产。
5 结论
经过方案比较, 选择大采高液压支架是合理可行的;大采高液压支架能够保证工作面的回采率, 使每个工作面多出煤72.4万t, 有利于提升矿井生产能力, 增加经济效益;设备投资回收期短;采用大采高液压支架, 使采空区遗煤减少, 降低了采空区自燃发火几率, 有利于矿井安全生产。
摘要：针对金通煤矿5-1煤层南盘区开采的实际情况进行液压支架选型方案比较, 确定了大采高液压支架是合理可行的;通过选用ZY7600/23.5/48型大采高液压支架, 能够保证工作面的回采率, 有利于提升矿井生产能力, 同时减少采空区遗煤, 降低了采空区自燃发火几率。
三软煤层悬移液压支架回收工艺改进 篇7
1 工程概况
米村矿260051工作面外段位于+35 m水平以下26扩大区, 井下北部为未开掘的260041工作面, 东部为26扩大区轨道、胶带大巷, 南部为已回采的260061工作面, 西部沿26071工作面空区边缘掘巷。工作面垂直对应地表, 上覆有孟庄村、孟庄村部、学校、丁庄村、宋村水库及碳化硅厂、板厂等建筑物。地面标高+247.9～+237.5 m, 260051工作面标高-89.11～+4.26 m。该工作面开采二叠系山西组二1煤, 黑色、粉末状、光亮型、半金属光泽;煤层最小厚度0.3 m, 最大厚度11.2 m, 平均煤厚5.7 m, 为典型三软不稳定煤层。工作面整体呈单斜构造, 地质构造简单, 煤层底板局部起伏较大, 总体产状大致为:160°～190°∠7°～26°。终采线处顶板为砂质泥岩和炭质泥岩, 底板为砂质泥岩和灰岩。采用走向长壁炮采放顶煤一次采全高采煤法, 全部垮落法控制顶板。工作面两巷均采用12 m2 U型钢支护, 工作面采用120架ZH2000/15/35 (Z) 型悬移液压支架进行支护。
2 原回收方案
(1) 在工作面结束前6 m处, 采用塑料编织网 (宽1.2 m, 长9 m) 铺在顶梁中间, 搭接宽度0.1 m, 连网间距不大于0.1 m, 并打成死结。塑料编织网下配合小径木打顶 (长1.8 m) , 小径木搭接不小于0.3 m, 间距不大于0.3 m。移架时采用小径木配合塑料编织网打顶, 最终使顶梁上方形成人工顶板。
(2) 回收支架时, 先用长3 m的坑木支设在待回支架下方, 使其托住顶梁的小径木, 防止顶梁拆除后顶板垮落。
(3) 在待回支架顶梁下侧挂2台手拉葫芦, 然后在顶梁下打上单体柱加固, 并给足初撑力。
(4) 去掉托梁套, 提起4根立柱 (摘除采空区侧上挡矸板) , 然后拆除4根立柱。缓慢下落单体柱, 使采空区侧顶梁先下落, 待支架下落一定程度后将单体柱拆除, 此时手拉葫芦受力, 使用另一根单体柱戗在煤墙侧顶梁下方, 确保支架顶梁在采空区侧能够调出 (相邻支架后柱影响顶梁下落时可拆除支架) 。
(5) 在上安全出口处回柱绞车牵引下顺利调向, 并拉出工作面 (图1) 。
3 方案改进
(1) 工作面切巷在距离停采位置8 m时, 用小径木超前扒支护, 先在煤墙掏梁窝, 然后用小径木做梁, 荆笆、椽子护顶, 形成人工顶板后开始进行铺网工作。前2 m在顶梁与顶板之间铺设单层菱形金属网 (菱形金属网规格1 m×10 m) , 铺单层网时, 不敷设钢丝绳;铺第4道网时, 菱形金属网由单层变为双层;铺双层网的同时, 开始敷设钢丝绳, 工作面每推进1 m敷设1根钢丝绳, 钢丝绳两端绳头分别固定在工作面两巷上帮腿和下帮腿上。待支架后方的菱形金属网落地后, 超前梁头500 mm再铺1排巷单网;连接好网后, 用坑木配合单体柱打抬棚将网撑起, 然后在煤墙侧用单层菱形金属网进行闭帮, 至此铺网结束。
(2) 回收时, 先采用1.7 m Π型钢交替支设在待回悬移支架侧面, 使其托住打顶的菱形金属网及钢丝绳, 防止顶梁拆除后顶板下落。
(3) 摘除挡矸板、托梁连接销 (当连接销不易拆除时, 用T型退销器配合大锤将销子推出) ;去掉托梁连接套;摘除支架对角的2根支柱 (尾端外侧及前端里侧的支柱) ;接好剩余支柱的升、降液压管路, 去掉剩余支柱的柱顶销, 升支架前端的支柱, 给足初撑力后, 缓慢下降尾端支柱, 待尾端下落后, 搬走尾端立柱。
(4) 将回柱绞车绳从顶梁下方穿入后绕顶梁1圈后挂住顶梁的侧板, 利用回柱绞车缓慢翻面、调向, 方向调整好后回收最后1根支柱。
(5) 将支柱、管路等配件绑在顶梁上拉出工作面。
(6) 顶梁拉出工作面切巷后, 利用进风巷14 t绞车装车 (图2) 。
4 新方案实施技术要点及注意事项
4.1 技术要点
(1) 加强切巷煤层浅孔注水工作, 使煤体充分锈结, 防止煤层片帮。
(2) 施工第1排巷时, 必须用小径木超前扒支护, 先在煤墙掏梁窝, 然后用小径木做梁, 荆笆、椽子护顶, 形成人工顶板, 便于上网。
(3) 菱形金属网必须严格按标准铺设:网与网沿回采方向搭接宽度不小于0.2 m, 沿切巷方向搭接宽度不小于0.8 m, 搭接处使用扎丝连接, 扎丝连接区不得少于4处, 必须连接牢固;菱形金属网必须全部覆盖在工作面支架的上方, 压力大或顶板破碎时, 必须在菱形金属网下靠煤墙侧打抬棚进行加固。
(4) 在移架过程中, 要防止支架顶梁摧毁菱形金属网, 可以将荆笆折叠起来, 垫在支架顶梁与菱形金属网之间, 使支架顶梁与菱形金属网脱离接触, 然后再带压拉架。
(5) 钢丝绳与菱形金属网每间隔0.3 m要用扎丝扎紧, 绳头搭接处用绳卡连接, 绳卡不少于2个, 且绳头搭接不少于1 m, 钢丝绳必须连够6根。
(6) 待支架后方的菱形金属网落地后, 超前伸梁头500 mm再铺1排巷单网, 网连接好后, 用坑木配合单体柱打抬棚将网撑起, 然后在煤墙用单层菱形金属网进行闭帮。
(7) 已回侧打临时抬棚应滞后支架回收2～3架的位置, 保证必要的作业空间, 防止顶板跟得太紧。
(8) 在上切口往外10 m处安装带抱闸的14 t绞车, 用于悬移液压支架装车 (图3) 。
4.2 注意事项
(1) 加强煤层浅孔注水工作, 使煤体充分锈结, 防止煤层片帮。
(2) 工作面不再敷设临时液压管路, 利用支架上的注水管路供液。
(3) 在移架过程中, 为防止支架梁头摧毁菱形金属网, 可以将荆笆折叠起来, 垫在支架顶梁与菱形金属网的接触处, 然后再带压拉架。菱形金属网之间、菱形金属网与钢丝绳之间必须用扎丝连接牢固。
(4) 摘除支柱的顺序不能弄错, 剩余支柱的液压管路接好后再拆除柱顶销。对支架前端的剩余支柱给足初撑力后, 才能拆除支架尾端的剩余支柱。
(5) 回收的液压管路接头必须用堵头封闭好, 防止煤尘进入。
(6) 临时抬棚最好只架设3棚, 棚间距为1 m左右, 并由专人及时将里侧的抬棚外挪, 否则顶板压力大时将加大抬棚的回收难度。
5 结语
中厚煤层液压支架 篇8
义煤集团曹窑煤矿 (以下简称曹窑矿) 位于河南省三门峡市渑池县陈村乡境内, 地面海拔标高638~685m。曹窑矿2006工作面走向长495m, 倾斜长140m, 该工作面所采煤层和顶、底板均为松软岩层, 属于三软煤层。煤 (岩) 体受到内部构造力等影响, 导致矿井运输巷、工作面巷道及切眼支护、维护困难, 严重制约工作面的安装进度, 存在极大的安全隐患。
为此, 我们根据曹窑矿煤层的地质状况和实际安装条件, 经分析研究, 探索出一套合理可行的方案, 并应用在2006工作面的安装上, 取得了明显的效果, 最终圆满完成了安装任务。
2 选择合理的安装工艺
此次安装的综采设备液压支架中间架为:ZF4400/16/25B型86架, 排头架为ZFG5000/18/28H型6架, 采煤机MG160/390-WD型1台, 前、后刮板输送机SGZ-764/500型2台, 转载机SZZ-630/132型1台。合理的安装工艺是能否实现快速安装的关键, 较常规安装相比, 此次2006工作面安装主要体现在以下几个方面:
进综采设备时, 选择上、下巷同时工作, 其中转载机、胶带输送机可由工作面下巷进入。与此同时, 经工作面上巷进前、后刮板输送机、液压支架、采煤机。这样就可以节约时间, 提高安装进度。
工作面下巷先进转载机各组成部分, 由转载机机尾向机头依次进行对接安装。转载机安装完成后再依次进皮带各部件。
工作面上巷先进后部刮板输送机, 安装完成后, 再进液压支架与前部刮板输送机, 液压支架与前部刮板输送机入井后在20区井底车场进行调度, 随后两者交叉同时进入安装地点, 在切眼内平行作业进行安装。安装至机尾位置时停止, 开始安装采煤机, 最后安装前部刮板输送机机尾。
由于该工作面位于三软煤层中, 因此刮板输送机在设计上进行了改进, 每隔4节中部槽, 设置一节开天窗槽, 以防后期刮板输送机压死, 处理时比较方便、快捷。
所有设备在地面入井前, 必须先保证到安装地点时, 方向正确, 以免到井下调头, 造成麻烦。尤其是下液压支架的方向与顺序:按液压支架安装先后顺序进行编号, 按编号先后下井, 井口装支架时, 必须前梁朝前, 以保证支架在切眼运输时前梁朝向机头方向。
安装工艺:上巷、切眼钉道→上巷、工作面稳绞车→下后部刮板输送机→对接后部刮板输送机→下液压支架→安装支架/安装工作面前部刮板输送机 (两者同步进行) →安装采煤机组 (前提是机尾排头架暂不安装) →安装机尾排头架→试运转。
下巷进转载机、胶带输送机→安装转载机→安装胶带输送机。
3 加强工作面的支护强度
由于该工作面位于三软煤层中, 因此在支护上采用工字钢配合单体支柱进行支护, 尤其是切眼内的支护采用3节错节抬棚。老塘侧及煤墙侧采用编织袋装煤打垛, 顶板背双层网:一层塑料网, 一层锚网, 以此来控制顶板。3节错节抬棚具体施工方法为:先架设2.8m长的走向π型钢梁, 梁与梁之间间距0.5m, 做为老塘侧的钢梁;老塘侧的钢梁全部架设完成后, 向煤墙方向进行刷帮, 顶板依然用2.8m长的走向π型钢梁支护, 新架设的梁与原梁搭接0.6m, 保证煤墙方向梁伸出2.2m;再用同样的方法, 架设另一排走向π型钢梁, 最后形成3节错节抬棚, 总跨度为7.2m。搭接的地方架设双顺山工字钢抬棚, 下站单体支柱, 单体支柱为3.15m长, 单体柱内净间距不低于2.1m, 中间保证运输宽度及组装支架的高度, 老塘侧及煤墙侧则采用2.5m长的单体支柱。其中部分地点按走向方向穿7m长工字钢大杆抬棚, 加强切眼内的顶板支护强度。
4 提高运输质量
工作面安装能否快速正常进行, 运输是很关键的部分。
(1) 曹窑矿的轨道运输系统较为复杂, 首先在地面装车后, 经3m箕斗、轨距为1.4m的道轨运至井底车场, 然后利用操作平台, 重新更换运输车, 利用轨距为0.6m的道轨继续运输。再经20区轨道下山, 运至2006工作面上巷, 经过几个转弯道岔, 最终运至切眼。从井口到2006工作面安装地点, 所有的运输轨道必须严格按照标准道的要求, 每班都要有检查。尤其是3m箕斗井底的车场及各个道岔处, 井底车场要保证道轨质量外, 还要保证换道时所使用的千斤顶安全可靠, 减少运输时间。
(2) 运输时所使用的所有绞车, 必须保证完好, 做好日常的检修工作, 都要有每班的绞车检修记录, 包括钢丝绳、刹车系统、点杆等部件, 确保绞车的正常使用。从运输上提高安装效率, 减少运输时间。
(3) 所有人员必须持证上岗, 电工等特殊作业人员要有特殊作业证, 提高操作水平。
5 安装支架及回棚要求
由于该工作面为三软煤层, 因此安装支架后回棚非常重要, 如果操作不当, 很容易引起顶板冒落。为此, 专门制定了回棚期间的专项措施。安装前、后刮板输送机只是将多余的单体支柱放掉, 关键是安装液压支架期间, 其中老塘侧的一排单体支柱不回, 在所有支架安装完成后, 再逐架回掉。
(1) 机头第一架排头架安装最为重要。由于排头架是分体运输, 安装前需在工作面组装。组装选在机头处, 先落底, 达到组装要求。安装时先用两根7m长的工字钢, 按顺山方向架设在不影响磨支架的地方, 两端分别用两根单体支柱顶紧, 这样工字钢下的单体支柱就可以回掉, 利用两部绞车将排头架拉、磨到位, 升紧, 达到初撑力。
(2) 切眼机头段, 坡度较缓。先用7m长的工字钢, 一头放在已安装好的前一架上, 一头用单体支柱顶紧, 这样工字钢下的单体支柱就可以回掉, 工字钢随支架的安装移动。支架脱运输车后, 下垫道轨, 减小摩擦力, 利用两部绞车将支架拉、磨到位, 升紧, 达到初撑力, 道轨在支架安装完成后用绞车回掉。
(3) 切眼上部段, 坡度较陡。回单体支柱采用同样的方法, 支架运输直至顶住已安装好的前一架支架时停止, 道轨不拆, 此时将支架脱运输车, 再利用两部绞车将支架拉、磨到位, 然后拉出道轨, 升紧支架, 达到初撑力。
(4) 机尾排头架安装时, 先将上拐头的道岔拆掉, 进行落底, 以满足支架组装安装要求, 安装与上述方法一样。
6 合理的人员安排
2006工作面倾斜长度较长, 上半段坡度较大, 顶板松软, 因此要达到快速高效的安装目的, 除了考虑工作面自然条件和运输装备以外, 还要注意职工劳动强度和劳动组织方式, 故在工作面安装期间要制订合理的安装计划, 才能在保证安全的前提下, 达到快速、高效安装。
2006工作面采用各工种相结合的办法, 除机电设备由专人负责外, 其他工序由若干小组分组进行, 分段完成所有综采设备从地面到井下安装等任务, 保证每一区段都有专人负责, 确保安装顺利。安装期间的作业方式采用“三八”工作制度, 即3个班, 每班8h的作业循环方式。
7 实施效果
(1) 通过制定专门的安装作业规程, 使各项工程明细化, 简化工序, 减少浪费, 为后期快速安装提供了保障。
(2) 精细化管理, 使工作面安装达到了高标准, 减少了后期对支架的整修, 提高了支架安装合格率, 改善了作业环境, 减轻了工人劳动强度, 确保了回采期间的高产高效。
