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综采工作面快速对接技术

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对于受地质构造影响的不规则综采工作面,正确掌握输送机“上窜下滑”的技术原理和导线控制技术,制定科学细致的实施方案,顺利实现不规则综采工作面的快速对接,确保连续开采。

淮南矿区C15煤层是瓦斯治理的关键保护层,作为解放下覆C13煤层关键层,由于煤层薄、构造复杂,属难采煤层范畴,淮南矿业集团谢一矿在首次开采C15槽保护层时,受多条大断层影响,工作面设计为不等长的不规则面,在回采时,创新利用定位放线与导线控制技术,分析透输送机推移过程中的受力情况并加以利用控制,准确快速完成工作面定位对接,顺利实现了工作面的连续开采。

一、工作面概况

本工作面上限标高-644.3m,下限标高-705.2m,煤层厚度为0.9~1.5/1.1m,煤层倾角19~22°,走向长650m,一期面长94m,布置支架62架;对接后面长165m,共布置支架109架。工作面装备有MG2×70/330-BWD双滚筒采煤机1台,SGZ630/264运输机1部。

二、巷道布置

本工作面开始设计为炮采工作面,但由于构造多、煤层薄、瓦斯大、安全系数低,改为薄煤层综采,掘进时在切眼附近实见多条断层,构造极为复杂,其中F13-4-1断层,落差最大为5.0~6.5m,对回采影响极大,薄煤层综采设备难以适应,结合本块段实际情况,重新设计一条二期改造切眼,导致工作面不等长。工作面具体布置如图1。

三、人为控制输送机移动量的技术措施

技术原理。通过调整工作面回采方向,改变工作面输送机的前进方向,人为使工作面运输机上下移动,使其与待接面运输机中部槽的间距控制在最合理范围内。工作面输送机与工作面夹角的三角关系如图2。

在直角三角形ABC中,斜边AB为工作面沿上、下两巷中心线推进的距离,设AB=L;CD为工作面运输机沿垂直方向的变化量,设CD=d;超前角∠BAC=a,所以d=ACsin a,AC=ABcos a,及d=1/2-Lsin2 a。

工作面运输机上、下滑动的影响因素和控制办法。工作面运输机上、下滑动的影响因素。工作面运输机的滑动受煤层倾角和支架推移杆与运输机间角度影响。煤层倾角越大,下滑量越大,反之越小;支架推移杆偏向运输机下滑方向时,促使其下滑,反之则制约其下滑。

工作面运输机上、下滑动的控制办法。从工作面输送机的受力分析可知:只有工作面下部超前上部距离(即伪斜角度)选择适当,推移或拉移输送机时,沿工作面倾斜方向向上的分力和输送机同底板岩层间的摩擦力的合力与输送机的重力沿工作面倾斜方向向下的分力平衡,才可使得推移或拉移输送机产生的上窜量刚好抵消因重力作用而使输送机产生的下滑量,从而控制输送机“上窜下滑”。从图2可以看出;下部工作面超前上部工作面越多(即AE越大),CD值则越大,反之则越小。通过从下向上推移运输机,利用单体支柱辅助向上推移等措施,不仅能抑制工作面输送机的下滑,还能使其达到工作面对接要求范围。

四、工作面对接前的定位放线与导线控制

定位放线。两面对接处参数的确定,主要受控于对接输送机溜槽的间隙大小。根据实际,选择输送机中部槽的间隙在100~150mm范围内最为合理。

待接面64号支架安装时,其下沿伸出风巷上帮800mm,63号支架布置在风巷靠二期切眼处。此次工作面对接时,需撤出原输送机机头及过渡溜槽后再对接输送机中部槽共6节,每节中部槽的间隙控制在15mm,,为此将定位线定在风巷中心线靠下帮800mm处,并沿定位点在风巷放一条控制线,即定位线,并将定位线在顶板W钢带下放线标定。

为确保顺利对接及按设计要求控制对接点的间隙,此工作应在两面对接前40m开始进行。

导线定位控制。根据所给定的定位导线,采取调伪斜开采,即工作面下端头超前上端头,从下向上单向推移以及利用单体支柱辅助推移等措施,人为控制输送机额上、下移动量,并在距对接面20m时开始,由采区技术人员每天对工作面两端进尺数据以及工作面输送机“上窜下滑”量进行分析比较,按定位线对工作面推进过程中运输机的移动量予以精确控制。通过采取以上技术措施,本工作面最后将对接间隙控制在105mm,达到预期对接要求,并实现一小班顺利对接成功。

五、对接前的准备及细节要求

对接前5m时,将放在风巷的63号支架挪至与62号支架平齐;对接前进最后一刀煤时,第62、63号支架应滞后工作面600mm,以留出施工空间;合理安排工序,对接时各工种要根据工序要求,进行平行交叉作业,现场安排管理人员盯班,平衡解决问题,缩短对接时间;对接前,要确保打运、起吊设备的完好,其能力满足综采重型设备的打运、起吊能力。

在煤矿日常的生产过程中,采煤工作面运输机因受到的拉力和重力沿工作面倾斜方向向下的分力不平衡而“上窜下滑”时,正确了解输送机“上窜下滑”的技术原理和导线控制技术,并运用到实际的生产管理中,不仅能确保不规则工作面的准确、快速对接,还能杜绝因输送机“上窜下滑”而堵塞工作面两巷安全出口、造成工作面推进困难、降低开机率、破坏正规循环、影响综采工作面连续开采等现象。

此次快速对接,还为我矿后来多个回采条件复杂不规则工作面的设计及回采带来了实际指导意义,为关键保护层工作面的回采打开局面,充分解放资源,创造效益。

(作者胡优华现任淮南矿业集团谢一矿采煤一队队长)