采煤工作面初采阶段关键控制技术研究

2022-09-12

引言

采煤作业面的顶板控制主要面向于直接顶,而对矿压的研究不仅要遵照基本力学的原理,更重要的是要与实际生产、临近作业面的支护形式及经验等相互结合,否则将会导致顶板因不合理的支护形式而发生事故,最终导致人员受到严重危害,产生毁灭性的事故。下面通过开展相应的实践来对初采阶段顶板所采取的支护形式进行分析,并对该阶段顶板来压的控制措施进行研究。

1.顶板初次来压控制措施

为了确保老塘顶板出现初次垮落,尽可能减小老塘悬顶的范围和长度,通常要依据老顶的实际状况来进行放顶。经过长期的研究,现将放顶的强制性措施总结如下。

(1)采取爆破的形式来实施架后的强制性放顶,扩大顶板的裂缝,降低垮落的步距。依据顶板所具有的岩性来选择最佳的炮眼深度,其深度一般为3m,但是顶板大多为砂岩,当存在过大的深度时可以扩大炮眼的深度,例如5313作业面11m之后的砂岩,当炮眼的深度处于5-6m之间时,通过将装药量及顶板的裂隙进行提升,确保顶板在推进阶段可以形成较大的垮落量。通过运用深孔爆破的方式来促使采空区的垮落,保证采空区充满或者基本充满,从而对上覆岩层进行有效的垫付或支撑,缓解冲击性。

(2)提高采面的供风量。在初采之后,由于受到来压步距的影响,架后的悬顶部位将会出现大量的瓦斯,因此必须扩大风量,尽可能避免该悬顶部位出现大量的瓦斯。例如,在回采的过程中,综采作业面中的供风量处于2000-3000m3,但是在初采的过程中,供风量通常要增加到4000m3左右。

(3)提高尾部横川的回风能力。由于存在过大的风量,应当设置完善的回风通道,因此,回风作业必须依靠尾部及回风两个横川来实现。

2.顺槽超前支护措施

由于受到回采动压的影响,两个顺槽巷道发生了较大的改变,例如巷帮发生变形、底板出现隆起等,更严重的将会导致顶板出现沉降,甚至会对回采作业造成影响。因此,在开展初采作业之前必须对这两个顺槽实施顶板支护。与往年的经验相结合来总结顺槽采取的超前支护措施。

(1)将超前支护的距离进行延长。

在开展正常回采作业的时候,初次巷道应当将超前支护的距离扩大至50m,复用巷道则需要提高到80m。

(2)增强支护的强度。

在支护的时候,应当将点柱支护的形式改良为棚梁支护,单体柱采用支护形式来设置为一梁四柱,其余的都是一梁三柱。

3.初采工艺

(1)割煤工序流程也进行了适当的改良,将拉架与顶前溜的次序进行了调换。通过这次调整优化,可准确把握支架前梁对顶板的控制时间,提高了护帮的效果,进而极大改善了漏矸问题,实现了顶板的控制目的。

(2)避免工溜出现上窜及下滑。如果作业面的刮板输送机出现了严重的窜动,则转载机将会与煤壁相贴合,采煤机不能彻底割透,工溜的机头不能推进,对作业面的正常循环造成了影响。同时工溜发生后窜之后会对安全出口造成堵塞,更有甚者会对支架与工溜的前移造成影响。

在开展初采作业的时候,主要基于以下两点来明确工溜的窜动方向:①对机头、机尾的安全出口宽带加以明确; ②对支架的推移框架的方向加以明确,对该框架发生偏移的方向进行观察。

根据作业面内支架及输送机的配置状况、抖度等来及时对作业面进行磨抖,避免因溜子出现前、后窜而导致严重的质量问题。对于180-220m的作业面而言,伪抖长度大多处于作业面机头及机尾高度差的1/3～1/2之间。

4.初采工程质量控制

(1)钻底维持科学的幅度。

由于顺槽巷道基本为顶板,其底板中的底煤大约维持2.5m的厚度,初采之前的顶板及底板设置详见图1,完成初采开始回采的时候,作业面顶板及底板的设置详见图2。作业面的中部应当尽可能钻入底板,下钻的幅度应当维持在5°～8°之间。为了确保不钻透底板,通常在下卧之时平一刀和栽两刀,每一刀都需要维持50-100mm的下卧量。

(2)机头与机尾应当维持适当的坡度。

对于综采作业面两个顺槽均为顶板巷的状况,且作业面中间为煤层中部及下部,为了确保两个端头与两个顺槽的顶板及底板可以形成有效的对接,通常在与机头、机尾保持30m的区域之内将逐渐随坡来过渡。一旦出现失误,就会导致工程的质量出现问题,例如采高过高或过低、坡度过大或过小等。

通过长期实践可知,将其坡度维持在8°～10°之间,不仅有助于采煤机的行走负荷,而且可以较快的钻入到作业面煤层的底板,确保资源的回收率得以提升。同时为了确保工溜机头及机尾可以随着巷道底板进行有效的回采,不产生忽漂忽栽的状况,通常在机尾及机头的10m之间确保底板维持0°的水平坡度。作业面的工溜位置详见图2。

(3)工溜维持平直。

无链电牵引采煤机的行走单元与运输机的齿条相互咬合,以确保采煤机实现左右行走,运输机出现起伏或者不平直的时候,行走单元的结构负荷会出现剧烈的变化,当起伏过大的时候,采煤机将很难行走,并且在爬坡的时候会出现较大的负荷,对行走机构的扭矩轴造成破坏,其行走轮及齿条也会出现严重的磨损,应当对行走部进行更换,从而提升采煤机的成本。

通过对现场加以控制及对结构进行测算,10架之内的输送机应当维持0.05m之内的直线偏差和0.1m之内的起伏度。

(4)支架必须维持直线。

在实际生产的过程中支架直线的关键体现就是中间滞后,无法对运输机的上窜下滑发挥较好的控制,当反复进行加减刀的时候,极易产生溜子滑向于某个端头的现象,导致中间支架出现挤架和咬架的现象,支架难以移动。经过大量的实践可知,10架之内的输送机必须维持精确的直线,在执行的过程中可以参照图2来实施控制。

(5)采高必须保持相应的富余。

采高也是会对工程的质量造成重要影响的,采高偏低或偏高都会对工程的质量控制造成影响,必须选择适当的设备相配套、与地质条件相符合的采高。若采高偏高,则顶板的支护效果将会受到影响;反之,若存在较高的顶煤量,将会对放煤的质量及资源的回收率造成影响,更为严重的将会对采煤机的正常运行造成影响,进而导致更为严重的质量问题。

通过大量的实践可知,如果放顶煤液压支架的支撑高度最大为3.3m,那么通常将其采高维持在3.1m左右;而若大采高支架的支撑高度最大为6.2m,一般将其采高控制在5.8m左右。

5.结语

在综采作业面中初采是其关键阶段,对其回采工序及工程质量进行有效的控制,可以有效避免安全事故的发生,更好的保障采煤工作的顺利进行,因此,应当在与理论相结合的基础上积极归纳与分析初采的控制方法,完善相应的技术参数,这样才可以确保回采作业的安全性及有效性。

摘要：为更好的保障采煤工作面的安全高效快速推进,本文研究了采煤工作面初采阶段的部分关键技术,具体介绍了顶板初次来压的具体控制措施,顺槽超前支护措施,调整了初采工艺,并提出了一系列控制初采工程质量的措施,实际应用结果表明,通过综合应用这些措施,可显著减轻采煤工作面初次来压对工作面造成的破坏性,进一步提高采煤工作面推进速度。

关键词：采煤工作面,顶板来压,超前支护,初采工艺,措施