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工作面旋转采煤工艺在大平煤矿的应用

 论文栏目:煤炭工业论文     更新时间:2020/11/20 9:36:34   

摘要:本文以大平矿3108不规则工作面为例,通过现场实践对旋转采煤工艺和技术特点进行研究,通过优化旋转方案、割煤工艺及现场管理等,总结出一套适合本矿的综放工作面旋转采煤工艺,确保了安全生产,提高了煤炭回收率,对生产具有很强的指导意义。

关键词:旋转开采;设备搭接;顶板管理;应用

旋转采煤工艺目前主要应用在回采各类不规则工作面中,随着矿井服务年限的增加,地质条件将变得日益复杂多变,边角煤、避开采空区、断层等地质构造带造成的不规则工作面日益增多,为提高煤炭回收率、减少搬家倒面次数、实现矿井的安全生产,旋转回采工艺将会势在必行。该技术是以机头(机尾)为旋转中心,以切眼内数个拐点进行调刀,即采用多拐点进刀,按照一定的进刀顺序,采用分段的方式将多个非正规循环组合成一个正规循环作业,逐渐旋转工作面,最终实现工作面的正规循环作业[1-3]。

1旋转工作面设计

3108工作面平均煤厚6.25m,受F2断层影响,巷道掘进期间在不影响工作面防隔水煤柱的前提下,在走向方向运输顺槽比回风顺槽多掘出55m,由此形成调角18°的旋转工作面,采用该方式布置工作面,预计可多回收煤炭2~3万吨,产生经济效益600万元左右[4]。该工作面切眼长192m,共安设125部支架(架宽1.5m),其中在机头和机尾的第一部过渡架和第二过渡架支架之间分别预留出一个间距(1.5~2m),采用单体柱和π型梁支护,方便工作面旋转期间的支架调整。该工作面采用旋转工艺后,不需搬迁设备即可实现工作面连续生产,如图1所示。

2旋转采煤工艺具体实施过程

2.1旋转采煤技术要求

旋转中心的技术要求如下:(1)虚拟旋转中心的确定。虚拟中心要有利于支架调向、和旋转中心一侧的顶板管理。(2)能保证刮板输送机与转载机的正常搭接。(3)基于上述因素考虑本次采用虚拟旋转中心(拐点)进行采煤。

2.2分段割煤旋转工艺设计

工作面以机尾为圆心进行圆弧旋转回采,该旋转方式是以刮板输送机的最大弯曲角度为限,把工作面超前的55m煤看成若干个小三角煤的组合,可根据工作面的长度和每个循环进度,确定每一个进度内的旋转度以及采煤机的截割起点位置和终点位置。每个旋转循环相邻两刀煤的错距:3108工作面旋转时相邻两刀煤的进刀点(拐点)的间距即为两刀煤之间的错距。在工作面倾向方向设定A1、A2、A3、A4等为拐点,拐点处的拐角就是每次旋转时的转度,调向角取按照1°计算,每刀循环进尺为0.6m,相邻2刀拐点为S=0.6/tg1°=35m,即拐点间距为35m;工作面长192m,工作面每旋转循环需割煤6刀,即短刀煤5刀,长刀煤1刀。每一个旋转割煤顺序为:机尾→A1→A2→A3→A4→A5→机头,先割短刀,再割长刀,5短刀1长刀相互搭配为一组,即机组分别在距离机尾35m、70m、105m、140m、175m处进刀。

2.3旋转工艺关键

设备搭接管理:在旋转回采期间多割机头少割机尾的回采方式将会造成刮板机下滑(机头窜向运巷内)现象,为此应采取先割机头甩机尾的方式,使前溜机头与工作面一侧的煤壁平齐,转载机与刮板机刚好搭接上,再甩机头割机尾。随着工作面旋转推进,前后溜机头均要长出,将会打破原有的大小溜的合理搭接,这时必须要将靠机头段的1.5m的前后溜拆下更换为0.75m的短溜槽,并及时移靠转载机与前后溜进行合理搭接。端头支护要求:完成一个旋转循环机头需推进6刀,在推进的过程中要确保端头迈步棚支护做到两对四梁支护到位,迈步距为1.2m,局部地点可增加密集点柱支护,每一对迈步棚间距0.2m。调架:旋转回采期间工作面长度由192m缩短为187m,采用液压支架的侧护板及单体柱调架,使工作面调架的角度基本与旋转的角度保持一致,并将拉后溜千斤调至机尾方向,当支架推移千斤顶在支架底座无法正常调架时,在拉架时每一部支架使用2根单体柱作为戗柱进行调架。单向割煤:工作面旋转回采期间,采用单向割煤,采煤机由拐点向机头方向割煤,反向割煤至下一个拐点,顶溜拉架则由机头向拐点方向进行,反向割煤。掌握旋转进度:在一个旋转循环中,刮板输送机弯曲段不应调直,每割一刀煤,拉架时必须将支架调向,采煤机沿工作面全长割最后一刀长煤时必须将煤壁割直,刮板输送机沿工作面全长调直,支架调正,完成一个旋转循环。

2.4具体实施步骤

(1)采煤机从机尾向机头方向割1整刀煤,支架全部拉到位,不顶溜,工作面保持一条直线。(2)采煤机割煤至机头时,空刀返回至机尾,自机头向机尾方向顶溜。(3)采煤机从机尾割煤至117号支架,完成杨大鹏·工作面旋转采煤工艺在大平煤矿的设计与应用第1个短刀,采煤机返回至机尾,拉出机尾至第117号支架,同时顶出该段刮板输送机。(4)采煤机从117号支架割煤至93号支架,完成第2个短刀,采煤机返回至机尾,将117号至93号支架拉出,同时顶出该段刮板输送机。(5)采煤机从93号支架割煤至70号支架,完成第3个短刀,采煤机返回至机尾,将93号至70号支架拉出,同时顶出该段刮板输送机。(6)采煤机从70号支架割煤至46号支架,完成第4个短刀,采煤机返回至机尾,将70号至46号支架拉出,同时顶出该段刮板输送机。(7)采煤机从46号支架割煤至23号支架,完成第5个短刀,采煤机返回至机尾,将46号至23号支架拉出,同时顶出该段刮板输送机。(8)采煤机从机尾割煤至机头,采煤机返回至机尾,完成一个通刀,将23号至机头段支架拉出,同时顶出该段刮板输送机。至此,完成一个小循环(回风巷进尺0.6m,运输巷进尺3.6m),小循环实现5∶1,下一个循环与上同。采取上述方式连续调整15个循环后,工作面机头由108°调整为90°,此时,机尾进尺11m,机头进尺54m,工作面长度由192m缩短为187m。

3经济效果分析

3108工作面16天旋转18°,多出煤2.5万吨,减少了煤炭的损失,按照300元/吨计算,直接增效750万元。

4结语

(1)3108工作面共计15个循环实现了工作面的正常回采,本次旋转回采取得了圆满成功。(2)在设备安装时提前预留了两个支架间隙,避免了旋转回采时回撤支架,是本次旋转回采的亮点和创新点。

参考文献:

[1]宋杰.综采工作面旋转开采设计[J].山东煤炭科技,2017(01):37-39.

[2]刘康.大倾角综采工作面收尾旋转调斜工艺实践[J].山西焦煤科技,2018(01):39-42.

[3]高占峰,刘利凯,孙自波.主焦煤矿综采放顶煤工作面旋转技术应用研究[J].内蒙古煤炭经济,2017(13):135.

[4]白景双,宋道.综采旋转调斜技术在不规则工作面中的应用[J].中州煤炭,2015(02):60-62.

作者:杨大鹏 单位:山西大平煤业有限公司

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