大同煤矿矿井地质构造非常复杂,在综采开采中常常伴随着断层、陷落柱、火成岩、冲刷等各种各样的地质构造。在近几年的开采中我们遇到了倾斜开采的问题,通过几个工作面的开采,在实践中积累了一些经验,在此与同行进行交流。
1 关于开采倾斜采煤工作面的有关规定
《煤矿安全规程》第六十九条规定:工作面倾角在15°以上时,采煤机必须有可靠的防滑装置。第七十条规定:工作面倾角在12°以上时,配套的刮板输送机必须装设防滑、锚固装置。第六十七条规定:工作面倾角大于15°时,液压支架必须采取防倒、防滑措施。
同煤集团有倾斜采煤工作面典型矿井
燕子山矿303盘区8301工作面和303盘区8312工作面都存在大倾角开采问题,平均采高2.3米。两面所用支架,中间架为ZZS5600/14/28,端头架为ZZS6000/17/37。配套采煤机为:MGTY300/700-1.1D,工运机为SGZ-764/400。8301工作面推采方向向斜轴长度为切眼到230m,工作面内20~35号架范围处于向斜轴范围,向尾达到最大坡度23°,向头达到最大坡度18°,尾巷与头巷落差高达29m,且下顺槽比上顺槽超前12m~16m。8312推采方向向斜轴长度为100m~142m,60~69号架范围处于向斜轴范围,向头达到最大坡度17°,向尾达到最大坡度12°,尾巷与头巷落差高达22m,且上顺槽比下顺槽超前10m~12m。
晋华宫矿开采1 2号层301盘区8 1 02面时,也遇到工作面存在倾角问题,该面头低尾高,坡度在25°左右,采高平均2.4 m,
所用中间架为ZZS5300/14/28,中间架为ZZS5600,配套采煤机为MGTY300/700-WD,工运机为SGZ-764/4000 。
雁崖矿14号层412盘区81208、81206工作面为两个倾斜工作面,两面开采中存在倾斜开采和仰采问题。 81208工作面走向长997 m,倾斜长120 m,煤层厚度2.8 m~3.5 m,可采储量42万t,工作面呈尾高头低,倾角在5°~7°变化平缓。尾巷自工作面开始向外260 m左右走向倾角在10°~16°,头巷自工作面开始向外300 m左右走向倾角在1°~8°,两巷再往外走向倾角变化趋于平缓。 81206面工作面走向长900 m,倾斜长80 m,煤层厚度2.8 m~3.5 m,工作面倾角10°~20°,可采储量24万t。工作面开始向外300 m的走向倾角在16°0~18°。
两面配套的设备:液压支架ZZS600/17/37,采煤机MXG300/700-WD,工运机为SG2-830/6300
3 几个矿在开采中采取的方案
3.1 燕子山矿在开采中采取的方案
(1)采煤工艺采用单向割煤。燕子山矿根据向斜轴在工作面所处的位置,从向斜轴最低处分成两段,采煤机采用下坡时割实煤、爬坡时返空刀的割煤方法,割实煤时拉架,返空刀时推溜。
(2)拉架时始终保持从向斜轴最低处开始向两边进行,即由低向高依次进行,拉架前必须将水煤泥清理干净。保证拉架一次到位,拉架时可以在支架靠低方向的座箱下衬一些坚硬的矸石,降低支架的倾斜度。
(3)拉架时降架的高度要适当,降架最大高度不超过150mm,不能人为地将所要拉支架探梁钻进其他支架顶梁下。
(4)由于工作面内呈向斜构造,所以向斜轴范围内在保证机组、支架正常通过的情况下,可以适当降低高度和挑顶的方法,保证采高在2.0 m—2.2 m范围,以达到运输机平直降低运转负荷的目的。
(5)过向斜轴时,必须保证支架的初撑力达到26 MPa,加强矿压观察,避免背矸,提高支护质量,预防周期来压带来的不必要的损失。
(6)严格执行开机升水、停机停水,在低凹处安装水泵,将积水排到顺槽水仓,并设专人清理水煤泥。
(7)针对头尾高差较大的工作面在设计时运输机提前安装双速电机,增大启动扭矩。
3.2晋华官矿和雁崖矿在开采中采取的方案
(l)采用分组移架,3个一组,依次顺序为3号、2号、l号;6号、5号、4号等,保证了支架间的相互依托,防止了倒架。
(2)机组与工作面运输机均采用了抱闸装置。
(3)沿顶开采,控制采高。
(4)在工作面布置上头超前尾15 m以上。
(5)确保端头支架支护强度。
4 经验交流
对于倾斜开采的工作面,尤其是急倾斜工作面,支架应装设防倒、防滑设施,采煤机、工作面运输机都应装设防滑设施,要有效防止采煤机和工运机下滑。
大倾角工作面尾支架是防倒防滑的关键。支架装设防倒、防滑设施应包括:在支架上部和下部都应有防倒防滑千斤;两侧或单侧应增加活动侧护板;前探梁需安设可伸缩式护壁板;座箱应具备带侧推装置的结构,应加装有调架千斤;架间可增设挡矸帘,防止矸石掉入架间伤人;前探梁应安装可伸缩式护壁板;操作上低煤层可采用本架操作,高煤层可采用邻架操作;同时支架操作上一定要防止咬架、倒架现象发生,降架时合理降架,注意降架高度。
采煤机变频器实现四象限运行,四象限运行能很好地起到电气制动作用;采煤机应实现液压抱闸制动,液压抱闸制动可有效防止采煤机在高处时自动下滑;一般采煤机停止作业时尽量停在比较平缓的地方,若在高处采煤机停止作业时,为保证安全也可给采煤机打眼背矸或道木来防止采煤机下滑。
工作面运输机上应加防止运输机下滑的连接耳子(为防止运输机下滑,支架与运输机需用液压油缸和锚链连接,在运输机下滑时予以调整);在运输机的高位处也可用回柱车或调度绞车等外力拉住,防止运输机下窜。
日常中加强支架的操作与维护也是防止倒架和支架下滑的有效方法。在倾角比较大的工作面也可考虑在支架上加装台阶、扶手,以方便人员行走。一般倾斜工作面都设计成头低尾高,切眼的开拓方式,尤其对于倾斜角度较大的煤层中,切眼摆放综采设备,切眼底板不能开成直线,尽量在靠近溜头处底板成弧形,这样头部的5个支架倾斜角度较小,有利于防止设备的下滑。工作面一般不垂直于顺槽,调斜开采,一般头比尾多进15m左右比较合理。大倾角中开采中要合理控制采高,一般应见顶留底开采。关于综采设备的配套,实际中应根据各自矿井工作面倾斜度的情况,有针对性地进行综采设备配套。