不规则综放工作面开采技术创新与实践

/不规则综放工作面开采技术创新与实践作者姓名：作者班级：指导教师：不规则综放工作面开采技术创新与实践2０11级采矿工程×××摘要：随着煤炭开采量的增加和开采范围的扩大，受煤炭赋存条件和地质条件的限制，一般的综采（综放)工作面的很难规则布置，即使布置也是小范围的规则配合“刀把"进行布置，同时一部分受断层影响的煤炭得不到有效的开采，如果不采，丢失煤炭比较可惜，如果进行复采,势必要重新布置巷道,面临老空区压力等等不利因素影响,开采难度极大。针对这种实际情况,为提高井下煤炭资源回收，付村煤业有限公司在多个紧贴断层布置的工作面回采过程中积极探索不规则工作面开采技术，在回采过程中成功运用了边推采边安装支架和溜槽、边推边撤出支架和溜槽的开采技术，为配合新的开采技术应用，在每个回采环节中多点创新,并取得了圆满成功,通过实施不规则工作面技术开采不仅创造了巨大的经济效益，也为以后综放工作面不规则回采积累了宝贵经验。关键词：不规则开采技术边推边安装边推边撤除效益经验Ｓummary：Witｈthｅdevelopmenｔofcoalminingquａntityincreaseandexpandthescopeofmininｇ,bｙcoaloccｕrrenceconditｉonsandgｅoｌｏgiｃalｃonditiｏns，tｈｅｇeｎeｒaｌminiｎgcavinｇworｋiｎgfaceｉsdiffｉcuｌｔtoruleaｒrangement,ｅveniｆthelayoutｔhesmallscopｅｒuleswｉth＂ｈiｌt”ｌayout，alsoｐarｔｏfthｅbrokeｎlayｅrofcoａlｉｓnoｔｅｆfectivｅlyｍｉning，iftｈeｒｅisnｏｔａｌoｓsofcoaｌ,ｕnfｏrtunatｅly，iｆrepｅateｄminｉｎｇ,ｉsｂoｕndtoroadwaylａyout，tｈｅfaｃeofadverseｆactorsｏｆoldgoａｆpresｓureeffｅcｔ,itｉｓｄｉffｉｃultｔobeexｐlｏiｔed。Inｔｈefaceoftｈiｓsituation，toｉmproｖetherecoveｒyoｆundergrｏｕｎdcoalresoｕrｃｅs,tｏpaytheｖｉｌｌａｇecｌosｅｔｏｔheｆaultＣｏalCo．,decoｒaｔeｄinanｕｍberofwｏrｋｉngsuｒfａｃｅofｔhepｒocｅssｏfactiveｌyexplorｉnｇirｒeｇularMｉningｔechnolｏgy,ｓuccｅssｆullyuｓedintheextｒactiｏｎｐｒocess，pushingtheminｉｎgsiｄeoｆｔhｅmoｕｎtingbracketａｎdthｅchute，pushingtheｓｉdｅoftｈｅｗithdrawalofｓuppｏｒtandｔroughsminiｎｇtechnology，inlinewiｔhｔhｅneｗmiｎinｇｔeｃhnology,inevｅrypartｏfthemoreinｎovａtivemining，aｎdachievｅdｇreaｔsuccesstｈrｏughｔｈeimplementatioｎofirregｕlａｒfaｃeｍiningｔechnoloｇyhasnotonlｙcreａtedeｎormoｕsecoｎomicbｅｎefitｓ，bｕtalsofoｒrｅｃoveryaｆterirｒegularcａvｉｎgｆaceｈasaccumuｌateｄvalｕａbｌeeｘpｅrieｎｃe。Keywｏｒds:Ｉｒregulaｒ；Miningtechnology；Pushｉngtheeｄgeinｓtａllａtion:Puｓhingthｅｅｄgｅwitｈdｒａｗal;Benefit；Ｅxｐeｒience概述枣庄矿业集团付村煤业有限公司东四采区的３上401、3上４１1、3上403改造Ⅱ面、3上４03改造Ⅰ面都是材巷紧贴断层布置的不规则综放工作面，特别是3上４0１综放工作面是典型的先边推边安装支架溜槽、中间平推、后期边推边撤出支架溜槽的不规则工作面，工作面由切眼布置６0架到随工作面推采支架添加到1５9架,再逐步缩短到１25架。通过该工作面的回采，形成了一整套完整、成熟的不规则工作面开采技术,为今后不规则工作面的开采积累了宝贵的经验。下面以3上40１综放工作面为例进行介绍不规则工作面的开采技术。1工作面概况1．1工作面煤层赋存条件３上４01工作面位于崔庄东南420~973m,东股闸下引河西南37~1115m处,井下位置位于东四采区西南部，东邻3上4０3回采工作面，西邻尹家洼断层及尹家洼支断层,北为未开拓区,北部埋藏深,南部埋藏较浅,运巷高于材巷;煤层总体呈现一单斜构造，走向8３0-9９０，倾向353０－9０，煤层倾角７０－2２０，平均倾角15０，该工作面煤层是3上煤层，属厚煤层，厚度5．25-5。６1米,平均1。２工作面设计对比1.2.１规则布置3上４01工作面材巷在设计时充分考虑断层的分布，按照正常的设计布置该工作面时,需要保留至少5米的保安煤柱，该工作面在回采过程中至少需要合茬延长工作面两次、缩面一次。该布置方式容易造成三块三角煤的丢失.1.2。２不规则布置3上40１工作面按照材巷在紧贴断层布置的情况下,从切眼位置向外５00米的材巷与工作面呈1070的钝角；从材巷的500米位置向外204米的巷道与运巷平行;从材巷704米位置向外19４米的巷道与工作面呈7３0的锐角。如此布置该工作面后，在回采过程中，前期边推采边在材巷每隔5米就安装支架与溜槽，后期是从材巷每隔5米就边推采边撤出支架。因此可以回收因躲避断层而丢失的煤炭。如图—1工作面布置对比图,把两种布置进行对比比较，最终选择不规则布置该工作面。2边推边安装支架与溜槽技术3上401工作面在生产初期，工作面只安装60组支架，由于工作面较短,为便于在机尾处安装后部溜槽和安装支架，后部运输机未安装机尾电机与减速箱,使用简易机尾，单机运转,这样边推采边安装支架与溜槽比较顺利。当工作面安装至80组支架后，后部运输机需要双电机运转,带电机和减速箱时进行安装空间狭小，现场安装施工非常复杂，因此我们现场优化工序，巧妙设计，先后采取了多项新技术确保了安全安装和生产。2。1对后部运输机电机和减速箱进行改造一般的正常综放工作面后部机尾电机与减速箱都是安装在后部运输机机前，但是在该工作面在推采过程中添加的是普通支架,普通支架后部空间狭小,而后部运输机的电机与减速箱的宽度会导致后部运输机拖后太远,致使后部运输机机尾后支护困难，为此我们对后部运输机机尾进行改造，采取将后部机尾的电机、减速箱安装到老塘一侧，解决了添加普通支架形成的后部运输机电机减速箱空间不足的问题.2。2在后部运输机机尾后预留两个掩护支架在安装上后部机尾电机和减速箱后，在生产过程中，经过技术论证,我们在后部运输机尾后布置两组撤掉尾梁的普通支架(如图－2所示)，该两组支架始终保持在工作面机尾第一个支架后侧和大巷内,两组支架的推拉道与后部机尾的底托板连接，随着推采随之向前拉移该两组支架。这样使用支架前梁和顶梁支护后部机尾的顶板的支护方式,一方面为安装后部溜槽提供了充足的安全工作空间，极大的提高工作效率，减少了单体的使用，减轻了工作人员维护顶板的劳动强度;另一方面，利用两个掩护支架支护后部运输机机尾顶板，有效解决了因随采随向面里收缩机尾而出现垮落顶板压电机的困难.图-2工作面机尾掩护支架示意图２.3优化安装工序，科学合理组织施工所安装的支架(撤掉尾梁）与溜槽已经按照安装步距提前在巷道摆好，在生产与安装过程中,为避免因多工种在此处同时施工而造成窝工、不安全因素,我们优化工序，第一天检修班先安装后部运输机溜槽,检修班后的两个生产班负责将已经摆在大巷的待安装支架靠到位,然后由第二天的检修班再添加前部溜槽和支架的尾梁,这样就形成一个安装工序的良性循环，同时为了提高添加溜槽的速度,我们在工作面投产后将前后部运输机刮板链由24米一挂的截成3米一段,工作面每添加一节溜槽只需添加３米刮板链.待添加8节溜槽后将8段3米的小链用长链条更换下来,循环使用，节约了现场截链时间，提高了安装速度。2．4材巷实行沿断层带采由于巷道顶板为锚杆钢筋梯配锚索支护，随推采顶板随垮落，致使后部电机处空间支护难度大,靠近面内的掩护支架拉移也较困难。针对此,我们按照枣庄矿业集团公司无煤柱开采的要求，在非工作面侧有煤地段实施人工扩帮２米,使后部电机与减速箱向机尾方向移动了近2米宽,这样既解决了巷道宽度小制约后部支护的难题，又回收了煤炭资源。3边推采边撤除支架与溜槽技术3．1采用撤除第三架支架方案进行撤出３上401不规则工作面进入边推采边撤除阶段时，由于巷道与工作面呈730的锐角,每推采5米需要撤出一组支架与溜槽,为此现场我们采取先将在边推采边安装阶段的机尾电机和减速箱改至安装在运输机的前方，同时将拖后的两个掩护支架先撤除。为确保撤出期间机尾的顶板安全,方便快捷的撤除支架和溜槽，采取始终抽出第三架的撤出方案，在机尾侧始终留设两个端头特殊支架，重点支护机尾端头的三角区域的顶板,同时根据特殊端头支架的特性，达到了对后部机尾的电机和减速箱进行了有效保护的作用。３.2撤除工序本工作面受巷道宽度的影响，在抽第三架时,没有足够的空间，因此因地制宜对非工作面侧进行带采扩帮，使第三架始终正对着大巷,处在大巷的中间，在撤除时分成两步：第一步是检修班撤除前部运输机溜槽，并且始终保持前部运输机溜槽比后部运输机少一节，生产班接班后根据情况，直接撤除第三架支架，有效解决前部运输机制约撤除的难题。第二步是第二天检修班进行后部运输机溜槽的撤除，撤除的后部运输机溜槽从第三架撤出的空间运出，大大提高了撤除的速度和效率，减少了影响时间,如图—3所示。图-3工作面机尾撤架与支护示意图3.3撤出时端头支护方式为维护因撤除第三个支架后形成的空顶,针对现场情况，采取了多种复合支护形式确保撤除期间的顶板安全和撤除时施工人员的安全。(1)为方便撤除的支架外运，超前维护由原来的一字梁支护改为使用工字钢支护，单体靠帮支护,工字钢的排间距为１.０米,这样形成的撤架通道既能满足巷道支护,又能满足支架撤除时所需的撤除空间，方便人员操作和装架操作.(2）在撤除第三号支架前，生产班推采过程中，对机尾保持5个支架铺设双层金属网，在进行完每个循环时使用4。0米的圆料或者工字钢在第三号支架和第四号支架进行接顶，所使用的圆料或者工字钢必须搭在两边的支架上,这样在撤除第三号支架后横在相邻支架上的圆料或者工字钢能托住撤除支架形成的空间,更重要的是为施工人员进行撤除后部运输机溜槽提供了足够的安全空间.(3)为使第三号支架能正对大巷，大巷本身的宽度为3。2米，支架的宽度为1.5米，巷道的宽度不能满足第三号之间正对大巷,所以在非工作面侧，我们实行材巷带采，带采的宽度为2。0米左右,高度与大巷的高度一致，正好够藏一个支架，足够使第三号支架能正对大巷,满足撤除空间的要求。3.4使用简易装车平台进行撤除支架和溜槽在工作面边推采边撤除阶段，所回撤的支架与溜槽需要装车运走，由于材巷角度较大,并且每组支架的重量约在17吨左右，在井下大巷整架装车起吊非常困难，为了快速安全的装车运走，专门设计简易装车平台（如图－4所示)进行装车封车。先将装车平台与轨道连接好，稳住平板车，然后使用回柱绞车，将支架拉移到平台前，在将支架拉上平台上的平板车上，调整好支架座在平板车上的位置，然后封车运走，完成装车过程.通过该工艺的使用由原来安装运输需要6—8人减少到3人，整个撤除支架装车时间由原来的2-3个小时，缩短到半小时，并且较原来的起吊式装车安全性能大大提高。图—4简易装架平台装架示意图4总结４.1社会效益(1）不规则开采最大限度的回收煤炭资源随着煤炭资源的开采,可采储量逐渐下降,如何能保证资源回收最大化，如何减少资源浪费,是以后煤炭开采过程中必不可少的研究方向。本工作面沿断层布置，除必要的断层煤柱外最大限度的回收资源.减少了可采资源因设计与回采造成的资源浪费。通过合理设计、优化分工、科学组织,将不规则工作面的开采提高到一个新的技术水平。(2)后部运输机电机改造技术应用对后部运输机电机和减速箱进行改造，采取将后部机尾的电机、减速箱安装到老塘侧，取得了较好的效果，解决了添加普通支架形成的后部运输机电机减速箱空间不足的问题。在以后的生产过程中具有良好的推广价值。（3)掩护架技术应用在后部运输机机尾后预留两个掩护支架,一方面为安装后部溜槽提供了充足的安全工作空间,而且支护完好，极大的提高工作效率，减少了单体的使用，减轻了工作人员维护顶板的劳动强度；另一方面，利用两个掩护支架支护后部运输机机尾顶板，有效解决了因随采随向面里收缩机尾而出现垮落顶板压电机的困难。（4）优化安装工序,科学合理组织施工第一天检修班先安装后部运输机溜槽，检修班后的两个生产班负责将已经摆在大巷的待安装支架靠到位，然后由第二天的检修班再添加前部溜槽和支架的尾梁，形成的安装工序的良性循环,提高添加支架和溜槽的高效率.在人员的组织方面，不需要增加人工，只是利用生产班和检修班的特点,合理调整工序，便可达到科学组织作业.另外利用长链条和短链条的循环往复使用，节约了现场截链时间，提高了安装速度。（5）加强端头支护强度，确保后部溜槽施工人员的安全由于在推采过程中，边推采边添加的支架属于普通支架,普通支架的后部空间很小，所以为保证施工人员的安全，在生产班推采过程中，在对机尾保持5个支架铺设双层金属网，同时每循环使用4。0m的大圆料进行接顶，以便每次添加后部溜槽时，保证施工人员在支架后狭小空间的人身安全。4．2经济效益以3上401工作面布置对比图为根据，材巷在紧贴断层布置的情况下，从切眼位置向外5０0ｍ的材巷与工作面呈１07º的钝角；从材巷的50０m位置向外204m的巷道与运巷平行；从材巷70４m位置向外１94m的巷道与工作面呈７3º的锐角.如此布置该工作面后，在回采过程中,前期边推采边在材巷每隔5m就安装支架与溜槽.因此，可以回收因躲避断层而丢失的煤炭。通过对比，最终选择不规则布置该工作面。节省的煤炭资源及产生的经济效益可计算:（1)三角煤1：体积为：250ｍ×ｓｉｎ1７º×２５0m×cos17º×0．5m×５。4３=15４755m³，煤炭量：1547５5m³×１.４3×9３%=２0５80８吨。（２）三角煤２：按与三角煤1同等条件计算煤炭量：2058０8吨。(3）三角煤３:体积为：19４m×sin73º×１9４m×coｓ73º×0.5×5.４3m＝２844７ｍ³,煤炭量：２８447m³×1。43×9３％=3783１吨.（4)带采煤量：（500m+１94m）×2。0ｍ×3．2ｍ×1.３４=５９5１．７吨（5）减少的掘进工程量及效益：（250m×sin17º+250m×cos17º）×２+1９4ｍ×sin73º+19４ｍ×cos７3º—5０0—1９4=１７３m,按照每米成本4000元计算，17３m×４000=6９2000元，掘进煤经济效益:1７3m×１2㎡×1．43×80０元