郝 坤(肥城礦業(yè)集團(tuán)梁寶寺能源有限責(zé)任公司,山東 濟(jì)寧 272404)
典型“三軟”煤層綜采三機(jī)配套的研究與應(yīng)用
郝坤
(肥城礦業(yè)集團(tuán)梁寶寺能源有限責(zé)任公司,山東濟(jì)寧272404)
摘要:分析三軟煤層特征,設(shè)計(jì)三軟煤層綜采三機(jī)配套工藝,實(shí)現(xiàn)了安全高效開(kāi)采。
關(guān)鍵詞:三軟煤層;綜采;三機(jī)配套
肥城礦區(qū)隨著煤炭開(kāi)采的不斷推進(jìn),目前僅10煤層相對(duì)儲(chǔ)量可觀。該煤層煤厚平均1.9m,屬穩(wěn)定中厚煤層,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,局部較復(fù)雜,含1~2層泥巖夾矸。直接頂為薄層煤、巖構(gòu)成的復(fù)合頂,節(jié)理發(fā)育,因受上覆9煤層的采動(dòng)影響,強(qiáng)度低,易破碎。10層煤底板為灰白色粘土巖,強(qiáng)度低,塑性強(qiáng),遇水易軟化膨脹。屬典型“三軟”煤層。如10層煤實(shí)現(xiàn)綜采,對(duì)于快速解放儲(chǔ)量具有十分重要的意義。
(1)綜采配套設(shè)備的選型。曹莊煤礦10501工作面實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化開(kāi)采,對(duì)10501工作面進(jìn)行了支護(hù)受力分析及開(kāi)采技術(shù)研究,選出適宜的綜采配套設(shè)備。根據(jù)工作面巷道沿頂板與煤層高度確定最小采高1.4m,根據(jù)采高和周期來(lái)壓步距按照MT554-1996《緩傾斜煤層工作面頂板分類》確定工作阻力3000kN,支架型號(hào)ZY3000/12/26。采煤機(jī)MG160/375-W,采高1.4-3.0m,機(jī)面高度1140mm。刮板輸送機(jī)SGZ630/264,輸送量450t/h,鏈速1.07m/s。
該工作面配套后采高1.7-2.4m,采煤機(jī)機(jī)面高度1145mm,過(guò)煤高度460mm,配套1400mm滾筒后,臥底量220mm。整個(gè)配套梁端距360mm,行人空間769mm,護(hù)幫板收回狀態(tài)最小采高1730mm,此時(shí)過(guò)機(jī)安全空間150mm,中間部配套如圖所示。
(2)破碎頂板、軟底板煤層液壓支架的設(shè)計(jì)。由于10層煤頂板強(qiáng)度低,易破碎,按照破碎頂板來(lái)處理支架頂梁,設(shè)計(jì)梁端距短,加大頂梁前端支撐力,使頂梁前部不易冒落。護(hù)幫板能夠挑平,臨時(shí)護(hù)頂,有效防止煤壁片幫冒頂。
十層底板遇水易軟化,底座易下陷,造成拉架困難,因此設(shè)計(jì)了抬底裝置。由于是接近薄煤層支架,因此底座箱前端較薄,增加抬底千斤頂難度較大,為保證底座的強(qiáng)度和剛度,不在底座上敷設(shè)復(fù)雜的抬底千斤頂。采用兩支撐支架抬底座的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)支架抬底要求,即當(dāng)支架降柱移架時(shí),在相鄰的兩支架上設(shè)置抬底千斤頂,通過(guò)鏈?zhǔn)杰涍B接方式將上述千斤頂與降柱移架的支架的底座相連,操縱千斤頂將降柱移架的支架前端抬起,實(shí)現(xiàn)抬底目的。
(3)綜采配套工藝改進(jìn)。采煤機(jī)在彎道處割煤時(shí),滾筒與頂梁之間的正常間隙要縮小,約減少130mm,因此無(wú)論什么樣的支護(hù)方式該減少尺寸始終存在,該尺寸主要與采煤機(jī)的長(zhǎng)度和刮板機(jī)的彎曲程度有關(guān)。另外在底板不平仰采(過(guò)斷層)時(shí),采煤機(jī)滾筒靠向頂梁,一般按照5°計(jì)算,此時(shí)的間隙要減少160mm。
綜上,綜合考慮各影響因素,理論上中厚煤層支架的梁端距最小應(yīng)為130+160=290mm,最大130+160+70=360mm。一般大采高支架的采煤機(jī)要長(zhǎng)得多,采高也高一些,計(jì)算出梁端距應(yīng)取350-480mm,如ZZ6200/18/38、ZF8600/19/36等。相應(yīng)的薄煤層支架梁端距應(yīng)取200-300mm。
在曹莊煤礦10501工作面中,配套設(shè)備梁端距過(guò)大,通過(guò)井下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,調(diào)整推移桿長(zhǎng)度,最終將梁端距定為360mm。經(jīng)過(guò)使用,該間隙合理,避免割頂梁,不影響正常采煤,又最大程度上減小了頂板暴露面積,在破碎頂板情況下較適用。
(4)綜采應(yīng)用效果。10501工作面長(zhǎng)75m,走向長(zhǎng)度約600m,中間支架18架,過(guò)渡支架6架,滾筒截深630mm,支護(hù)方式采用及時(shí)、超前支護(hù),經(jīng)調(diào)整支架推移桿長(zhǎng)度,控制梁端距為360mm,最大程度護(hù)住頂板。采空區(qū)跨落及時(shí),充填系數(shù)較大,周期來(lái)壓相對(duì)較小。10501工作面推采過(guò)程無(wú)停滯,效率高,配套設(shè)備使用正常。
曹莊礦10層綜采技術(shù)的使用,明顯提高了肥城礦區(qū)三軟煤層的綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)水平,有效節(jié)省成本,降低了采煤工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善了作業(yè)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了安全、高效生產(chǎn)。
作者簡(jiǎn)介:郝坤(1987—),男,畢業(yè)于山東科技大學(xué)機(jī)電專業(yè),主要從事:專業(yè)技術(shù)工作。