大倾角俯斜开采实践
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大倾角综采工作面开采技术探析摘要:大倾角工作面内实施综合机械化采煤时,不可回避液压支架和输送机下滑问题(严重时支架会发生倒翻),给工作面管理带来诸多困难,如何增加这些配套设备的稳定性成为了大倾角开采技术的关键。
因此,针对支架与运输机下滑现象,笔者结合现场实践,从机械自身与工艺改进两方面谈了谈防滑防倒措施,以促进矿井安全生产。
关键词:大倾角综采工作面稳定性防滑防倒措施随着煤炭开采技术的发展,一些复杂条件下的煤层(如大倾角煤层)也正在采用综全机械化开采工艺,但在此种条件下如何解决开采技术上的难题是我国煤矿企业目前应研究的重点,尤其是要加强大倾角工作面对液压支架与输送机的防滑防倒措施。
1 大倾角下的液压支架稳定性分析液压支架是综采工作面最重要的矿山机械设备之一,起到支护顶板、防护下方设备及保障行人安全的作用,它的性能发挥直接关系到工作面的生产安全和生产效率,所以应当将支架管理作为煤炭生产的前提。
若综采工作面处于大倾角下,液压支架由于受到侧向牵引力作用,表现为沿倾斜方向倾倒和下滑,严重时甚至会引起挤架和倒架,不利于工作面向前推进,同时也会顶板事故埋下安全隐患。
1.1 液压支架失稳原因分析影响液压支架失稳的因素有许多,一般而言,支架失稳是多种因素共同作用的结果。
以枣庄大兴矿业有限责任公司2东303工作面为例,罗列了几条主要影响因素。
(1)工作面采高过大。
当采高超出支架的最大支撑高度时,易导致倒架现象发生。
其作用机理如图1所示,随着采高的逐渐增加,支架顶部支承压力与自重合力作用线逐渐向下脚方向偏移,一旦超出图1中所示的下脚位置,支架则会发生倾倒。
(2)工作面倾角过大。
倾角越大,液压支架倾斜得越厉害,倒架发生机理与采高影响类似,一般来说,当煤层倾角超过18°时,应采取支架防滑防倒措施。
(3)底板松软或割煤不平,致使支架底部受力不均衡而发生倾斜。
(4)顶板不平。
当工作出现断层、片帮、局部冒顶时,液压支架控顶时难以有效接触顶板,因局部受力不均造成倒架。
倾斜分层采煤法在大倾角松软厚煤层的试验与研究连云港市白集煤矿 王士涛 吕财伢 摘 要 介绍了白集煤矿在坚硬顶板、松软厚煤层条件下采用倾斜分层采煤法进行开采的经验和安全措施,提出了保持工作面支架的整体稳定和防止煤层底板滑脱的关键性措施,为白集煤矿今后大倾角煤层的开采积累了宝贵的经验,也可为其他矿井开采相似条件下煤层提供借鉴。
关键词 大倾角 厚煤层 采煤方法 安全措施1 试采工作面基本情况 白集煤矿位于徐州矿区东部,井田处于贾汪复式向斜核部,北部以F 5断层为界,南部以F 10断层为界,年设计生产能力21万t 。
分为4个生产水平即-200m 、-500m 、-800m 、-960m 水平。
煤层厚度4~6m ,煤的硬度系数f =0.8~1.4。
直接顶为页岩、砂页岩,厚0~5.5m 。
近50%煤层无直接顶。
老顶为中细长石、石英砂岩,中厚层状,泥质胶结,厚14~52m 。
煤层底板为泥质页岩,厚1~1.6m 。
煤层倾角10~65°,二水平煤层倾角由浅部-200m 的30°逐步加大到三水平-650m 的65°。
从-650m 开始变缓,到四水平又变为倾斜煤层。
3123试采工作面位于二水平底部,上部为3121工作面采空区,下部为三水平未采区,北邻二水平井底车场,南界为F 10断层。
工作面走向长475m,倾向长95~105m ,倾角45~58°,直接顶为中细粒硬砂岩,厚10m 。
该工作面采上分层,采高2m ,底板为预留下分层煤,松软,比压小,易滑脱。
该工作面里段从1997年7月开始回采,1998年3月回采结束,历时9个月。
外段从1999年6月回采,1999年9月结束,历时3个半月。
共采出原煤12万t,平均月产量为9582t,最高月产达1.3万t,实现了在急倾斜松软厚煤层条件下安全、优质、高效回采的目的,取得了较好的经济效益,为白集煤矿今后大倾角煤层的开采积累了宝贵经验,也可为其他相似条件矿井开采提供借鉴。
大倾角工作面介绍大倾角工作面是指采矿工作中地层倾角大于45度的采矿工作面。
相比于传统的水平工作面,大倾角工作面具有独特的特点和挑战,但同时也带来了更广阔的发展空间和更高的资源采集效率。
本文将从定义、特点、工作面选择、技术应用以及安全管理等方面全面介绍大倾角工作面。
首先,大倾角工作面是指位于倾角大于45度的煤层或矿石层中的采矿工作面。
相比于水平工作面,大倾角工作面具有更大的采矿面积、更短的开采周期和更高的资源采集效率。
同时,由于岩层的倾斜,采矿工作将具有更高的地质压力和更复杂的工作环境。
其次,大倾角工作面的特点是多样的。
首先,地质条件复杂,岩层的变化多样,需要更加精确和及时的地质勘探和地质预报。
其次,工作面的倾斜导致了更高的矿层垂直度和工作面拉长,增加了开采难度和安全风险。
此外,大倾角工作面还存在瓦斯抽放、通风、支护和放矸等方面的技术难题。
选择适合的大倾角工作面是关键。
在选择大倾角工作面的位置时,需要考虑矿层的倾角、厚度以及地质条件等因素。
要选择能够提供足够采矿厚度和稳定岩层的煤层或矿石层作为工作面。
此外,还需要综合考虑矿井通风、瓦斯抽放和水文地质等因素,确保选址的安全和稳定。
在技术应用方面,大倾角工作面采用了许多先进的技术手段。
例如,通过软岩机械化采矿、高效减量法、先进的支护技术和矿山自动化系统等手段,提高了采矿效率和安全性。
此外,还采用了无人值守的摄像监控系统、遥感技术和虚拟仿真技术等手段,加强了对工作面的实时监测和预警。
最后,大倾角工作面的安全管理是必不可少的。
在大倾角工作面的采矿过程中,需要建立完善的安全管理制度和保障措施。
包括完善的安全培训与教育、防治瓦斯和煤尘爆炸的措施、严格的作业规范以及安全监测与预警系统的建设。
只有坚持安全第一的原则,才能确保大倾角工作面的安全生产。
总之,大倾角工作面作为一种高效且具有挑战性的采矿方式,具有广阔的发展前景。
通过充分了解地质条件、选择适当位置、应用先进技术并加强安全管理,大倾角工作面可以实现更高的资源采集效率和更安全的生产环境。
急倾斜中厚煤层综采俯伪斜开采技术研究及应用摘要:为了推进综合机械化采煤开采效率,提高综采工作面的高效产能,克服大倾角急倾斜综采工作面的防飞矸伤人、支架防倒防滑等安全性。
矿决定在-1123K21采煤工作面进行大倾角急倾斜综采俯伪斜开采技术研究。
经过矿领导和矿技术人员的现场跟班指导,以及不断的分析总结经验,大倾角急倾斜综采伪斜开采技术研究及应用在-1123K21综采工作面实施成功,达到了预期效果,在全集团公司开创了大倾角急倾斜综采俯伪斜开采技术。
关键词:急倾斜;俯伪斜;综合机械化;开采效率;防飞矸;防倒防滑1概述1.1工程概况煤矿采煤工作面综合机械化开采是煤矿支护技术改革的一大进步,在提高单产、减小劳动强度和降低成本中起到了重要作用。
但是,随着矿井的深部开采,煤层倾角发生变化。
我矿目前接触的煤层倾角一般在40°以下,下一步面临的最大倾角达到70°以上。
因此,为了保证矿井生产安全,综合机械化采煤技术的提高,必须对已熟悉的仰采工艺及技术进行优化、更新。
我矿之前面对大倾角综采工作面大多采用仰斜开采的方式,但存在如下一些问题:1)飞矸伤人事故多;2)液压支架、刮板运输机下滑严重;3)支架架态差;4)工作面推进度缓慢,生产效率差。
为了克服这一系列问题以及推进突破大倾角急倾斜综采的开采,故选用俯伪斜开采。
1.2俯伪斜开采的优点俯伪斜开采具备以下优点:1)施工工艺简单,易于操作,工人劳动强度低;2)液压支架、刮板运输机杜绝了倒、滑现象;3)设备影响时间少,单月推进度超过以往2倍以上;4)煤炭归槽,杜绝飞矸伤人,安全性强,保证了职工的安全;5)有效减少煤矸窜入支架、人行道内,减少收浮煤的工程量。
2 工程实例2.1 工程概况铁山南煤矿-1123K21综采工作面,该煤层处于T3xj7-1层位,煤层较稳定,煤层厚度1.03~1.57m之间,平均1.35m;夹一至二层夹矸,平均厚0.22m;倾角在49°~54°之间;平均52°,倾斜长平均130米,设计采高为1.8米,是矿主要采煤工作面,肩负着全矿的生产任务。
浅谈xx(师宗县大哨煤矿云南省师宗县655700)摘要:介绍大倾角急倾料厚煤层采煤方法,比较各自优缺点,论证了大倾角急倾料厚煤层采用巷道放顶煤采煤方法的可行性。
关键词:急倾抖厚煤层采煤方法选择1、急倾斜煤层开采特点国内急倾斜煤层开采矿井有百余处,主要分布于乌鲁木齐、北京、淮南、开滦、徐州、长广、南桐、资兴、大通等20余个矿区,采煤方法各异。
在急倾斜煤层开采条件方面有许多显著特点。
1)由于煤系地层受构造运动的挤压,煤层顶底板遭受破坏的程度相对比缓倾斜煤层大,因而顶底板岩石的层理与原生裂隙较发育,较易冒落;2)由于煤层倾角大,支架的稳定性差,尤其是单体支柱的稳定性问题尤其重要;3)破落下来的煤岩会自动下滑,有利于工作面煤炭运输和研石的自动充填,但煤岩块的自动滚落容易伤人和冲倒支架,对作业安全不利;4)由于垮落研石从上向下滚落,可对下部采空区起充填作用,但冒落带漏斗状明显影响地表及岩层运动;5)开采急倾斜煤层时,对煤层自然发火的防治比较困难。
当采空区已经发火时,往往难以隔离处理。
尤其在开采下区段时,上区段采空区的火源会冒落到下区段;6)在开采急倾斜煤层中,人员沿倾斜方向上下行走不方便;7)开采急倾斜煤层中,岩巷工程量比较大。
2、适于大倾角急倾斜中厚煤层的采煤方法大倾角急倾斜厚煤层(煤层倾角70度—90度,厚度5-10 m),此条件煤层由于倾角大、地质构造复杂等不利因素,采煤方法的发展较之其他急倾斜煤层采煤方法要缓慢的多,目前主要有下列一些采煤方法。
2.1伪倾斜开采伪倾斜开采可以克服急倾斜煤层开采中,人员沿倾斜方向上下行走不便,以及煤岩块滑动滚落速度大,容易伤人和冲倒支架的缺点,而且利用了急倾斜煤层煤岩可以自动下滑,便于煤炭自溜运输和歼石自动充填等有利因素。
利用伪倾斜开采的采煤工艺有:1)斜切分层采煤工艺;2)斜坡采煤法工艺;3)伪斜工作面短壁歼石充填采煤工艺等。
2.2掩护支架开采掩护支架开采技术是利用急倾斜煤层开采顶板压力较小,而支架下滑力大的特点,以掩护支架隔离采空区歼石进行开采的采煤方法。
大倾角俯斜开采实践 摘要 本文主要从大倾角俯斜开采安全生产技术管理,大倾角俯斜开采的“一通三防”防火技术管理,大倾角俯斜开采所创造的经济效益和社会效益等三个方面进行了论述。本文主要是总结大倾角俯斜开采的生产实际经验,为今后类似条件下工作面开采提供理论依据和生产实践指导,从而创造更大的经济效益和社会效益。 关键词 大倾角;俯斜开采;综放工作面;安全技术管理;“一通三防” 中图分类号td82 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)34-0109-03 0 引言 兴阜煤矿原海州立井工业广场保护煤柱,煤层走向短,倾斜长,为了最大限度地回收煤炭资源、减少开拓工程量、降低掘进率,使经济、技术上达到科学合理,把太上煤层沿走向布置四个综放工作面,沿倾斜方向俯斜开采。2312、2313综放工作面相继获得成功开采,尤其是2313工作面在首采面2312工作面开采获得成功,积累宝贵经验的基础上,进一步改革完善了安全生产技术管理和现场管理制度,确保了2313综放工作面采出更加安全顺利,为企业创造了很好的经济效益,也为兴阜煤矿周边地区的人民创造了极大的社会效益。 1 矿井概况 兴阜煤矿年设计生产能力150万t,通风方式为中央边界式,主提升为大倾角皮带提升,一吨矿车辅助运输;开拓方式为斜井立井联合多水平、下山区开拓。主采层为太平上层群和太平下层群。 2 工作面概况 2313综放工作面开采煤层为太上层群的太上一、二分层,合层开采,其煤岩产状为走向70°左右,倾向se,倾角在17°~25°之间,煤平均倾角21°,煤层合层厚度10.2m~11.8m,平均厚度11m;工作面走向长157m(上段61m),可采倾向长度470m,可采储量61.4万t。工作面基本顶为砂岩,厚度80m~100m,直接顶多为复合型顶板,砂质泥岩厚度0.3m~3.0m,节理较发育,硬度较低,无伪顶;直接底为砂质页岩(二、三分层夹石)厚度2.44m,较松软,老底为坚硬的白砂岩。 3 工作面开采的安全技术管理 3.1 工作面安装 由于采区布置方式为倾斜长壁式,运顺、回顺倾斜坡度平均在21°左右,给液压支架调运、安装增加了很大困难,为此我们在工作面回顺掘送期间,在距切眼40m范围内,开始局部留底使回顺上端形成一个5m左右的作业平台,来保证支架正常调运安装。另外巷道坡度大,液压支架组装硐室不能布置在两顺巷道内,为此我们将组装硐室布置在工作面下方的采区-400材料道内,这样又给安装工程提出了新的课题:首先,液压支架需整体调运,支架自重较大 (20.5t),现有提升设备难以满足要求,调运所使用的jdhb-30/3.5型绞车允许最大坡度为+25°的巷道中,根据《煤矿安全规程》规定,最重仅能提升19t,为解决此问题,我们将液压支架前梁在组装硐室先不组装,分组调运至工作面进行组装,这无疑增加了工作面安装的工程量;其次是提升速度慢:jdhb-30/3.5型绞车绳速为0.126m/s(慢速),提拉时间大约需要60min,为解决这一矛盾,笔者采用3台绞车协调调运的方法,满足了安装需要:即2台jdhb-30/3.5型绞车分段提升整体支架,1台jyb-60×1.25(90kw)型绞车负责提升前梁及转载机、破碎机等零散小件,从而解决了以上难题。 3.2 大倾角俯采割煤特征及采煤机部分构件改造 在俯采工作面中,由于前部运输机和采煤机均处于大倾斜状态,使采煤机滚筒装煤效果较差,运输机煤壁侧留有大量余煤,造成采煤机多次往返扫货、前部运输机推移困难。 另外,采煤机在俯斜倾角较大的工作面中,机身在向煤壁倾斜的同时,也会造成采煤机漏油、主泵吸空、掉道等现象,严重影响机械的正常运转,制约工作面正常生产。为弥补这些弊端,保证采煤机正常运转,经现场研究分析后,对部分构件做了如下的加工和改造,在生产实际过程中,取得了良好的效果。 1)改变滚筒旋叶 在采煤机正常割煤过程中,后滚筒负责装煤,由于俯斜开采, 散落的煤体自然向煤壁侧堆积,单滚筒装煤率只有50%~60%左右,为解决此问题,最初将双向割煤方式改变为单向割煤,这样虽然增加了装煤率,却影响了工作面推进度,后来经过研究分析后,将采煤机原滚筒由4旋叶改为3旋叶,增大了叶片摆角,从而提高了装煤率,解决了此问题。 2)采煤机上盖注油孔改造 对原有注油孔进行了挪位,使之向操作侧偏移,有效地防止了由于机身倾斜过大,造成的采煤机漏油的现象。 3)采煤机过滤器改造 正常情况下,采煤机过滤器设置在牵引部的操作侧,能保证采煤机在俯角小于8°的条件下正常工作,但在大倾角俯采时,牵引部的油脂受重力的作用集中在煤壁侧,造成过滤器不能正常吸油,采煤机主泵无法正常工作。经研究分析后,对过滤器进行改进,将原过滤器由固定式改为移动式(将原过滤器用火焊切割,封闭后,配上进、回液高压胶管)过滤器,从而解决了吸油不正常问题,并减少了油池内油量、降低了油温。 4)采煤机调高千斤顶操作系统改造 由于俯采倾角较大,采煤机调高千斤顶采用油液压操作故障频繁,而且换千斤顶时,困难较大,经过现场实际研究,我们将调高千斤顶由油液压按扭操作改造为由乳化液泵加压加设片阀组操作,大大降低了调高系统故障率,使调高千斤顶更换次数大幅降低。 3.3 大倾角俯采移架特征及其解决方法 工作面采用本架操作,及时支护顶板,移架方式为擦顶带压移架。大倾角俯采条件下支架移架与其它条件下移架相比要方便得多。在大倾角俯采条件下沿工作面推进方向由其自重产生一个下滑力,支架后侧采空区对支架产生一个沿俯斜方向的推力与移架时支架推拉千斤顶的拉力共同克服移架的摩擦阻力,从而使工作面移架更方便;但存在支架和尾溜自滑的问题,因此我们采取了如下改进措施: 1)防止支架自滑:由于煤层倾角较大,支架的稳定性差,支架的重心前移,易导致支架沿俯斜方向自滑。为此在液压支架的推拉千斤顶上安设双向锁,有效地防止支架下滑; 2)防止尾溜自滑:由于俯斜开采俯角大,尾溜易于自动滑向支架,因此我们在支架尾部安设上控制尾溜滑向支架的可调控千斤顶,有效地控制住了尾溜自滑。 3.4 后部运输机溢货的解决方法 由于俯斜开采,后部运输机倾斜,顶煤自重的分力指向工作面,冒落的煤炭沿重力方向大量堆积,从后部运输机的挡煤板上向外溢出。为此最初将后部运输机前侧垫起,使其尽可能的保持水平状态,但后来发现后部运输机易飘起,移架时经常刮、卡运输机挡煤板;然后采取了最大限度的增加挡煤板高度,减少溢货,但现场发现采高一旦降低或来压期间就会造成支架尾梁和运输机加高板之间高 度不够,极易卡块堵货,压坏挡煤板,最后我们将后部运输机挡煤板加高150mm,并将挡煤板与尾溜c型槽夹角由90°改为75°,从而有效的解决了尾溜溢货问题。 3.5 工作面供电 由于工作面运顺巷道坡度大,平均坡度为21°,随着工作面的推进,造成串车移动困难。经计算和试验,采取将串车设在距工作面780m处的-400集中皮带道内,选用mcp系列多芯带控制线电缆向工作面及顺槽设备供电。工作面及运顺作业人员通过远控操作按钮来启动和停止设备,从而解决了串车移动困难的问题。 3.6 运顺运煤使用刮板运输机 由于工作面运顺巷道坡度大,运顺不能使用皮带机进行运煤,经分析研究后,决定运顺使用sgw-150c型刮板运输机6台,共计600m,进行运煤,在最后一台运输机机尾设置自制滑行架与转载机搭接,从而解决了运顺运煤问题。
3.7 开采顶板管理 1)保持液压系统完好,提高系统压力,及时更换各种密封,减少跑、冒、滴、漏液现象,保证压力水质量,采取多级过滤,及时检测乳化液浓度,使乳化液配比达到3%; 2)克服人为操作影响,提高支架初撑力,保证乳化液泵压力≥30mpa;支架升柱到位后要做到持续供液3s~5s,使支架初撑压力得 到提高; 3)根据周期来压步距及时调整支架高度,防止死架现象发生; 4)工作面顶板,采取铺网、挑料、片帮超前移架控制顶板; 5)顶板完整、坚硬时,采取垂直顶板(架间的前梁、顶梁交接点处)打孔深2.0m~2.5m的卸压炮孔,卸压炮孔间距1.5m,排距0.6m~1.2m,每孔装药450g;炮眼剩余段用黄泥封满封实,每循环割煤移架前分段放卸压炮,从而缩小悬顶面积,降低支架顶板载荷压力。 3.8 工作面撤出 由于工作面俯采坡度平均在21°左右,使液压支架处于大俯斜状态,支架无法正常撤出,因此在停采前对工作面调整开采俯角,使工作面定位前10m俯采倾度达到-10°(含支架坡度),并对支架底座箱前侧进行拉底,铺设近似水平轨道。 4 工作面开采的“一通三防”防火技术管理及措施 1)开切眼开帮前、后,均匀地洒卤粉,边洒卤粉边用带喷头的水管洒水融化卤粉,洒水均匀,防止形成水线冲走卤粉; 2)两顺打防火注水孔,孔内下好注水管和检测束管,并实施注白泥或阻化剂溶液,同时监测co及温度; 3)对两顺与相邻巷道有立体交叉关系的部位进行喷浆封闭,并保留注水孔; 4)工作面下端设注氮拖管2条,两拖管老塘内管口距离为15m, 与下端头支架相连接随着工作面的推进,注氮托管同时随端头支架向前移动,连续向采面老塘注入氮气; 5)对上下隅角注三相泡沫 在工作面上、下隅角每隔15m下设一条φ54mm注三相泡沫高顶管,待高顶管埋入采空区5m后开始注三相泡沫; 6)工作面每移两遍支架后,要在上、下隅角老塘侧各砌筑一道丝袋闭,丝袋闭必须保证严密不漏风,同时下隅角要迎好挡风帘。两丝袋闭间距不得超过1.2m; 7)工作面要保证足够的推进度,月进度不少于40m,同时上下三台支架顶板铺好彩条布,以减少采空区漏风,工作面上下3台支架不许放货; 8)保证工作面上下缺口有足够的通风断面。 5 大倾角俯斜工作面开采所创造的经济、社会效益 5.1 经济效益 1)2312工作面采出煤炭84万t,2313工作面采出煤炭68万t,回采率均在91%以上,两面累计采出煤量152万t,企业盈利1.2亿元; 2)现工业广场煤柱剩余可采储量320万t,均采取大倾角俯斜开采,企业可盈利2.5亿元。 5.2 社会效益 兴阜煤矿2008年开采2312和2313工作面,员工人均收入提高