２０１０年第１９期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ｏ矿业论坛Ｏ 科技信｜｜ 大倾角中厚煤层综采工作面回采技术探讨 李各’刘德利 （１．淮南矿业集团潘北煤矿 安徽 淮南 ２３２０８７；２．煤炭工业济南设计研究院有限公司 山东 济南 ２５００３１） 【摘要】本文以潘北煤矿首个综采面为例，从实际现场地质情况分析，合理选择工作面综采设备，并针对大倾角中厚煤层支架失稳机理，提 出了针对该情况下的支架稳定性控制措施。 【关键词】大倾角；综采工作面；失稳机理 １工作面概况 １１１１（３）综采工作面是淮南矿业集团潘北煤矿的首采面，开采 １３—１煤。该工作面为一单斜构造，煤层产状为２０－４３。，工作面共揭露 ９条落差２．５ｍ以上的断层，中部发育宽缓的褶曲，东部接近ＤＦ１３正 断层，西部接近一４８０回风斜巷、回风石门、胶带机石门等巷道，南边工 作面上风巷沿１３—１煤露头防水煤柱线布置，北部为１３—１煤未设计开 采区。工作面周边及上下部煤层均未有采动。该工作面走向长度为 １２６０ｍ，倾斜长度为１６０ｍ，煤层平均厚度为４ｍ，有１－２层夹矸，上层夹 矸厚０－３～１．２ｍ，夹矸岩性为泥岩。下层夹矸厚Ｏ．１￣０．４ｍ平均厚０．２ｒｎ。 工作面布置见图１。 ３大倾角综采工作面支架失稳机理分析及稳定性控制 ３．１ 大倾角综采工作面支架失稳机理分析工作面支架在移动时所 受的力主要有支架自重、支架相邻下部支架向上的支撑力、支架顶粱 所受的顶板压力。影响支架稳定性的主要因素为顶板对支架顶梁的压 力或支架初撑力、支架底座宽与支架支撑高度。支架工作阻力越大，产 生的摩擦阻力越大，支架组底座越宽，采高越小，支架越稳定。从理论 上讲只要机头支架不倒滑，中间支架不采取其他防倒措施，依靠基本 支架向上的支撑力，就可以阻止其倾倒和下滑。另一方面，支架对顶初 ２工作面综采设备的选择 ２．１ 采煤方法及工艺 根据地质概况，该工作面采用沿走向长壁后 撑力在顶板与顶梁之间产生足够大的摩擦力，可以保证静态支架不下 滑。因此，支架最大支撑高度大于采高，提高初撑力，是支架不发生倾 倒下滑的重要条件。 退式采煤方法，一次采全高综采采煤工艺。 ２大倾角综采工作面支架稳定性控制 根据以上分析，并结合 ２．２采煤机的选择采煤机的爬坡能力必须大于煤层倾角，并且要 ３．１１１１（３１回采工作面的实际情况，确定支架稳定性控制的措施如下： 有一定的备用系数，以适应煤层倾角的变化。根据现场实际情况，该工 ２．１排头支架防倒防滑措施 作面选用ＭＧ５００／ｌ１３０一ＷＤ型采煤机，其主要技术参数为：截深 ３．１）根据工作面实际情况，在实际回采中采用前四连杆防滑装置、 Ｏ．８６５ｍ．采高２．２ ４．４ｍ。煤机采取端头斜切式进刀，采煤机的割煤方式 第一架后绕式防滑装置、排头架斜拉防倒装置三种方式。 为双向割煤，煤机往返一次进两刀。 ２）在第一架与第四架之问设防倒千斤顶，用圆环链条连接千斤顶 ２．３ 液压支架的选择 液压支架的选择主要考虑防倒和防滑。随煤 层倾角变大，液压支架所受重力沿煤层倾斜方向的分力大于支架底座 斜拉，一端连在上方第四架支架底座抬底上，一端连在第一架支架顶 与底板间的摩擦力，支架必然向下滑动。为保证液压支架在下滑过程 梁上。防倒斜拉对确保排头架移拉不倒不滑起到关键作用。３）机头前三架支架要采用正确的移置方法。先移端头第二架，移 中不发生扭转，要求液压支架的前后旋转特性应一致。根据以上分析， 接顶良好；然后 该工作面选用ＺＺ６４００／２２／４５支架（９６架）、ＺＺＧ６４００／２２／４５过渡支ｍ（６ 架时用好防倒。防滑设施上拉下顶保证支架不倒不滑，移第一架，移第一架时，先操作与第四架相连的防倒千斤顶和防滑千 在煤层倾角大的情况下，工作面刮板输送 斤顶．以及与第三架相连的防滑装置，带压擦顶移架，最后采用与移第 机的负载主要是向上牵引刮板输送机底链的负荷。为保证刮板输送机 二架相同的方法移第三架。４）加强工作面第一架位置监控。掌握工作面支架的移动趋势，防 上端头电动机有足够的功率能够向上牵引刮板输送机的底链，要求刮 板输送机的功率能够适应在大倾角煤层条件下的运输，以适应工作面 止支架无控制上窜下滑。３．２．２工作面中部支架防倒防滑 的生产能力的要求。该工作面选用ＳＧＺ一８００／１０５０型刮板输送机，输送 １）生产中，保持工作面“三直两平”，工作面支架侧护板每３架留 能力为２０００ｔ／ｈ，槽宽８００ｒａｍ，功率１０５０ｋＷ，电压３３００Ｖ，链条破断力 有１００ｍｍ的间隙，移架必须注意调整支架，防止挤、咬架。 为１８ｏｏｋＮ。 ２）中部每次移架，支架工必须先看支架与输送机是否垂直，利用 ２．５乳化液泵的选择 为了满足采煤工作面的支护要求，应采用大 架）。 ２．４刮板输送机的选择及时调整支架位置。 流量的乳化液泵，保证快速移动支架，有效支护顶板。该工作面选用 侧护和底调，３）严禁超高采煤，当煤层厚度大于２．８ｍ，或者工作面伪顶冒落，支 ＲＷ４００／３１．５型乳化液泵，额定流量４００Ｌ／ｒａｉｎ，额定压力３１．５ＭＰａ，三泵 架无法正常接顶时，工作面每１０架设一防倒千斤顶，用圆环链．条连 两箱为一套，电机功率２５０ｋＷ，电压６６０／１１４０Ｖ。 接千斤顶斜拉，一端连在上方支架底座，一端连在下方支架顶梁上，即 详见该工作面具体设备工艺布置图２。 ４１２ 科技信息 Ｏ矿业论坛Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＩ ＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１０年第１９期 袁永，屠世浩，窦风金，等．大倾角综放面支架失稳机理及控制［Ｊ］．采矿与安全 将工作面支架分段中基本架顶梁，与其上方第四架底座抬底，用圆环 ［１］工程学报，２００８，（４）：４３０—４３４． 链条连接千斤顶斜拉相连，确保工作面分段中的基本架不倾倒。 ２］黄建功．大倾角煤层采场顶板运动结构分析ｌＪ１中国矿业大学学报，２００２，３１ ４）工作面底板起伏变化大时，易形成台阶引起支架倾倒。及时利 ［５）：４１】一４】４． 用支架底调、侧护（严重时配合单体），调整轻微咬架倒架，保证支架支 （护状态良好。 ［３］顾铁凤，黄景，影响巷适顶板稳定的关键块体的受力分析ｆ Ｊ１ｌ太原理工大学学 学报，２００５，３６（６）：６４５—６４６ ［４］殷露中，乔福祥．倾斜煤层采场矿压显现规律ＩＪＪ．矿山压力与顶板管理，１９９５ （２）：３０—３５． ４结论 本次通过实例对大倾角中厚煤层回采工艺设备进行了合理选择， 作者简介：李各（１９８４ ８一），男，汉族，２００５年毕业于山东科技大学，学士。 并对工作面设备的稳定性进行了分析，针对大倾角中厚煤层液压支架 助理工程师，从事煤炭开采和安全管理Ｘ－作。 的稳定性提出了控制措施，为该煤矿及周围矿区以后的类似条件下的 刘德利（１９８２１１ ５一），男，汉族，２００８年７月毕业于山东科技大学，硕士，Ｉ 工作面布置提供了依据。根据目前的现场ｌ１１ ｌｆ３）回采工作面开采情况 来看，上述设备选型及防治措施设计在该矿的应用效果比较理想。 程师，从事煤炭矿井设计和技术研究－工作，已发表论文５篇。 【参考文献】 ［责任编辑：翟成梁］ （上接第３９９页）３结语 本项目取混凝土抗压强度和抗渗抗试件共分别取样有２５组和 １０组， 昆凝土抗压强度和抗渗均符合设计和规范要求；并布置３个检 查孔，各检查孔的芯样抗压强度值符合设计要求。对检查孔全孔段进 行了注水试验．其注水试验的渗透系均符合规范要求。经评定本项目 合格率为１００％，优良率为９６％，水库大坝经２００７年１０月蓄水运行验 证，达到了优良防渗的效果。 ［责任编辑：张慧］ （上接第４０５页）究；另一方面可以借助于高校具有较强技术研究能力 技资源进行创新。即海尔所秉承的“企业最重要的不仅仅是拥有多少 的长处，以技术优势创造市场优势，同时培养企业所需人才。海尔成为 科技资源，而是能利用多少科技资源”。在模仿、借鉴的基础上，海尔根 家电企业中第一个以企业、院校、国外大公司三方联手模式进军软件 据企业的发展战略和自身实际．有选择、有重点地培育有良好市场潜 行业的企业。这样，海尔同国内外大公司、科研机构、大学，以项目牵头 力的高技术产业领域进行自主研发，以抢占技术制高点，提高自身未 的形式进行联合研究．成立了４８个联合研究中心，合作方有东芝、飞 来的竞争力。 从以上例子中我们可以得出一个结论：在知识经济时代．一个企业 力浦、迈兹、朗讯等，大大提高了海尔自身的应变能力。 ２００１年以来，海尔与国际上大的科研机构和国标化公司合作，联 能否持续不断地进行产品创新，开发出适合市场需求的新产品，成为决 合开发具有国际领先水平的高科技项目，如与爱立信公司合作开发蓝 定该企业能否实现持续稳定发展的重要问题。 牙系列网络家电；与北京航空航天大合开发网络家电系列产品；与 上海交通大合研制家电产品的远程网络集中神制系统：与哈工大 【参考文献】 ［１］李力．技术创新是企业生存与发展的核心动力［Ｊ】．中国经贸导刊，２００５（６）． 共同研制开发导游机器人、六自由度搬运机器人和足球机器人产品， ［２］王建军，张利痒．企业要真正成为技术创新主体『Ｊ１ 技术经济与管理研究 足球机器人还获得了第六届世界杯机器人足球赛冠军。 ５）． 经过多年的实践，海尔逐渐形成了以技术中心为核心的四个层次 ２００１（的技术创新体系，并形成了以渐进创新为主，产品创新与工艺创新相 『４］颜建军，胡泳．海尔中国造．第一版．海南出版社，２００１年出版． 结合、模仿创新与自主创新相结合的组合创新模式 海尔的技术创新 不是盲目追求技术的高精尖和从零开始研究，而是根据自身的实力， 按照借梯登高的原则，在引进消化和模仿创新的基础上．整合全球科 ［３］陈劲．永续发展企业技术创新透析．第一版冲国科技出版社，２００１年出版、 ［责任编辑：翟成梁］ （上接第４０９页）５０ｍ； 出露于核实区南段中部，呈北西向展布，走向 Ｆ 仅与核实区南部边缘延伸入矿区，断距及落差较小，对矿坑充水威 约２ｋｉｎ，倾向８Ｏ。，倾角６Ｏ。，落差大于３０ｍ；Ｆ 出露于核实区南段西南 胁及影响较小。 另外，通过钻孔揭露：核实区尚有ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５等隐伏断层，断层落 部，呈北西向展布，走向长度约为２ｋｍ，倾向４Ｏ。，倾角约６０。，落差约 为５０ｍ。 差在３０ｍ左右，钻孔断层及断层破碎带时孔壁常有跨塌现象，通过钻 ４条断裂地面断裂带宽度１５～２０ｍ．延伸长度及断距均较大，沿断 孔简易水文观测，其井液消耗量较其他正常地层明显增大，说明断层 裂未见大的地表泉点出露，地表断经Ｔ Ｙ、Ｔ蜗碳酸盐岩分布地段岩溶 破碎带极其周围岩层导水性及富水性强于正常地层，对开采井巷支 塌陷，溶蚀洼地、岩溶漏斗等特别发育，并成为地表水及大气降水补给 护、矿坑充水均有影响。 人渗的主要通道．三条断裂如沟通下伏煤系地层，上部碳酸盐岩溶水 ３结论 将有可能通过断裂部分导入矿井，对矿井充水将产生一定影响。７Ｏ９ 钻孔揭露Ｆ 断裂破碎带时岩层特别破碎，并有漏水现象，说明断裂破 综上所述，核实区内断裂构造较发育，且大多以北北东向的正断 碎带导水性强，井巷接近或穿越断层时对矿坑充水有直接的影响。 层为主，部分断层断距及规模大，并直接通过及切穿地表水体和煤系 ２．４近东西向压扭性和张扭性断裂。 上覆强岩溶含水层，对矿床充水的影响较大，在今后的勘查工作及矿 主要为 、Ｆ 、斜交正断层及Ｆ 斜交逆断层 山开采中要引起高度重视。 位于核实区北段，呈东西向展布，走向长１．７ｋｍ，倾向３５０。左 右，倾角６０。。落差约１００ｍ；Ｆ， 位于核实区南段西南部，呈东西向展 【参考文献】 布，走向长度＞６ｋｉｎ，倾向约１７５。，倾角６０。，落差为３０ｍ；Ｆ 位于核实 ［ｔ］国投曲靖煤炭开发有限公司．大河煤矿区中深部煤炭资源储量核实报告 区南段西部．呈东西向展布．走向大于４ｋｍ．倾向约１７０。，倾角６０。，落 ２００９．差大于３０ｍ。 沿３条断裂及附近少有泉点出露，Ｆ 断层从补木河河谷穿过并 直接切穿煤系及卡以头组地层，对今后矿坑充水威胁及影响较大， 、 ［责任编辑：王静］ ４ｌ３
