对倾角大煤质硬的煤层采煤机应采用单向割煤机沿工作面(在突出煤层的石门揭煤和煤巷掘进工作面进风侧)

中国论文网 发表于2022-11-19 16:25:49 归属于工业论文 本文已影响322 我要投稿 手机版

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 引言
  开切眼掘进可以采用两种施工工艺:炮掘和综掘机掘进。在倾角小于综掘机爬坡范围内的煤层都可以采用综掘机进行掘进。清水营煤矿属于鸳鸯湖矿区中的一个井田,地质条件复杂,围岩为“三软”岩层。首采工作面110201工作面开切眼使用爆破掘进,掘进后顶板下沉、底鼓,掘进速度缓慢,影响整个综采工作面的安装。110202工作面在开切眼掘进中先用爆破进行导硐,然后使用综掘机进行扩帮,通过炮掘工艺和综掘机掘进工艺的比较,现场实践检验证明,在清水营煤矿要使用综掘机掘进开切眼,才能保证安全生产的需要。
  1 工程概况
  110202工作面开切眼以22°55'40"下坡沿二煤底板施工,二煤的物理特性为黑色、块状、半暗型煤、弱沥青光泽,节理及裂隙发育,煤质较软,为简单结构的稳定煤层。煤层总体呈现由西向东、由北向南逐渐变薄的趋势。本区总体为单斜构造,煤岩层倾向800~870,平均840,倾角220~270,平均22°55'40",煤层平均厚度4.2m。煤岩层沿走向、倾向有一定的起伏变化。工作面顶板粗砂岩,胶结松散孔隙发育,岩层渗透性强,导水性好,富水性强。在110202工作面切眼掘进过程中,巷道顶板会出现滴、淋水现象,正常涌水量为2.0~10.0m3/h,最大涌水量40.0m3/h。岩石普氏系数:二煤f=1.6~1.9,夹矸f=2~2.3,二煤直接顶f=3~5,二煤直接底f=3~5.5。
  2 110202工作面开切眼支护设计
  2.1 第一次设计施工工艺:使用光面爆破,先导硐然后扩帮
  导硐巷道断面:净断面10.88m2,矩形断面,净宽3400mm,净高3200mm。
  扩帮后断面设计为:净断面24.0m2,矩形断面,净宽7500mm,净高3200mm。
  采煤机机窝断面设计为:净断面25.6m2,矩形断面,净宽8000mm,净高3200mm。
  2.2 导硐永久支护形式:锚网、钢带支护
  锚杆规格:顶部采用Φ20×2500mm左旋无纵筋树脂锚杆;老塘侧采用Φ18×2100mm圆钢端头锚杆;扩帮侧采用Φ16×2000mm玻璃钢锚杆;锚杆间排距:顶部间排距750×750mm;帮部间排距1000×800mm,矩形布置;药卷规格:型号MSK23/70,顶部每根锚杆充填2节,帮部每根锚杆充填MSK35/35型号1节药卷,其锚固力不小于50KN;托板规格:铁托板,其规格为:长×宽×厚=150mm×150mm×10mm;铺网:顶部采用双层网,先布置一层塑钢网,再布置一层钢筋网,钢筋网网目规格150×150mm,塑钢网网目规格为50×50mm,短边对接,长边搭接200mm。老塘侧和扩帮侧帮部采用钢塑网,长×宽=10m×2m。钢塑网沿走向方向铺设,短边对接,长边搭接,搭接长度为200mm,钢带:采用W型钢带,与锚杆同排布置。
  2.3 扩帮永久支护形式:锚网带、一梁二柱、戴帽点柱联合支护
  锚杆规格:顶部采用Φ20×2500mm左旋无纵筋树脂锚杆;老塘侧采用Φ18×2100mm圆钢端头锚杆;扩帮侧采用Φ16×2000mm玻璃钢锚杆;锚杆间排距:顶部间排距750×750mm;帮部间排距1000×800mm,矩形布置;药卷规格:型号MSK23/70,顶部每根锚杆充填2节,帮部每根锚杆充填MSK35/35型号1节药卷,其锚固力不小于50KN;托板规格:铁托板,其规格为:长×宽×厚=150mm×150mm×10mm;铺网:顶部采用双层网,先布置一层塑钢网,再布置一层钢筋网,钢筋网网目规格150×150mm,塑钢网网目规格为50×50mm,短边对接,长边搭接200mm。老塘侧帮部采用一层钢塑网;扩帮侧采用长×宽=10m×2m的钢塑网,钢塑网沿走向方向铺设,搭接长度为200mm。钢带:采用W型钢带,与锚杆同排布置。切眼形成后,在切眼内两帮每隔5m架设一个木垛加强支护,左右交替布置,要求接顶密实;顶板采用“一梁二柱、戴帽点柱”联合支护。
  3 综掘机扩帮施工工艺
  由于巷道初始设计炮掘施工进度缓慢,煤层倾角220~270,平均22°55'40",为了保证综采工作面安装工程按期施工,扩帮时大胆尝试采用EBZ150A型综掘机进行110202工作面扩帮掘进(EBZ150A型综掘机爬坡能力±16°),为了克服倾角大,防止综掘机下滑,后面使用绞车进行牵引,综掘机后面配套使用刮板输送机和胶带输送机运煤。
  4 综掘机割煤工艺流程
  4.1 开机前准备→校检中线→启动综掘机调整截割头→打开综掘机喷雾,同时开始割煤→用综掘机截割头刷齐巷道两帮并出煤。
  4.2 临时支护。综掘机割煤完成一个循环,立即按照设计要求进行前探梁临时支护。
  4.3 装煤、运煤系统。综掘机割煤并运煤→清理浮煤至综掘机铲板上→综掘机第一运输机→切眼刮板输送机→风巷胶带输送机→风井皮带。
  4.4 割煤顺序。正常掘进时采用自下而上、左右循环,先割中间后刷帮的进刀方式进行割煤。刷帮时,将掘进机后退,截割头由导硐侧向扩帮侧进行刷帮。
  5 综掘机掘进防滑
  综掘机在作业全过程中,以自身动力为主,但考虑工作面倾角平均25°,综掘机后退比较困难,所以采用JH-20绞车对综掘机进行辅助牵引,绞车在静止状态下也可起到防止综掘机下滑的目的。综掘机后退动作顺序:绞车牵引→综掘机后退→综掘机到位→绞车停车。
  6 综掘机掘进与爆破掘进工艺比较
  6.1 进度方面
  炮掘:每天三班生产,掘进进尺1.6米/班,合计4.8米/天,每月144米。综掘:每天三班生产,掘进进尺4.0米/班,合计12米/天,每月360米。
  6.2 工程质量方面
  炮掘:由于放炮对巷道围岩产生震动,巷道扩帮后在24m2大断面下,局部顶板出现掉包,个别单体支柱被崩倒,掘进速度慢,永久支护速度慢,巷道成型差,支护效果差。综掘:综掘机割煤,顶板完整,不会产生很大震动,掘进速度快,永久支护速度快,巷道成型好,支护效果好。
  6.3 其他方面
  炮掘:顶板淋水大,一梁二柱架设效果差,接顶不严密。综掘:顶板淋水小,一梁二柱架设质量好,接顶严密。
  7 结束语
  从以上三个方面比较可以看出,综掘机掘进切眼在进度、质量以及其他方面都比炮掘有优势,经过实践检验综掘机掘进开切眼取得了成功,同时也取得了良好的经济效益和社会效益,为大倾角工作面进行综掘

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机掘进提供实践经验。清水营煤矿在今后开切眼掘进过程中都可以采用综掘机进行掘进,这样即可以加快掘进速度,又能保证巷道工程质量。
  参考文献
  [1]熊继有,钱声华.煤矿钻井高效破岩新进展[J].天然气工业,2004.
  作者简介:史成俊(1975-),男,毕业于太原理工大学,矿井建设专业,矿建工程师,现任神华宁夏煤业集团清水营煤矿生产准备队队长,主要从事井下巷道掘进与维修安全生产管理工作。

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