51急倾斜软底综采工作面的安全防护技术

急倾斜软底综采工作面的安全防护技术吴存良1,2,王宏图1,陈邦春1,2,胡国忠1,辜清松2,陈善锋2(1.重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,400030;2.攀枝花煤炭集团公司花山煤矿,四川攀枝花617066)摘要:针对急倾斜软底工作面实现综合机械化开采遇到问题,以花山矿4155工作面急倾斜厚煤层综合机械化留底煤开采为例,分析了开采该工作面要解决的主要安全技术问题;并结合该综采工作面设备配备及布置情况,提出了综采工作面安装前的安全技术措施、综采工作面开采前的安全防护技术、开采期间的安全防护技术和采面拆除的安全防护技术。关键词:急倾斜煤层;软底;综采工作面;安全防护技术中图分类号:TD823.21+3文献标识码:B文章编号:1003-496X(2008)12-0051-031.采煤工作面概况4155采煤工作面开采15#煤层,位于花山煤矿+1030m水平四采区,上起+1213.6m标高,下止+1142.5m标高,倾斜长98.5m;南起四采区石门,北至工作面切眼,走向长154m。工业储量6.万,t可采储量6.6万t。该工作面内的15#煤层平均厚度2.6m,中间夹1.4m的泥质粉砂岩,采高3.5~4.8m,平均4.m。煤层倾角52°~58°,平均55°,直接顶为中厚层状深灰色泥质粉砂岩,之上含一层煤线,基本顶为厚层状灰色细砂岩和粉砂岩;直接底为薄层状深灰色泥质粉砂岩及16#煤层,老底为灰白色厚层状粉砂岩。焦煤,自燃发火期大于6个月,属不易自燃煤层;煤尘爆炸指数21.05%,煤尘有爆炸性。2.综采工作面设备配备及布置情况4155工作面所用支架型号为ZQY3400/15/3型大倾角掩护式液压支架;采煤机为MG200/520-QWD型采煤机;运输机为SGB-730/160型刮板运输机。采面布置图见图1。3.开采中遇到的问题由于该工作面是大倾角留底煤开采,开采该工作面要解决的主要问题有:①工作面安装的问题;②液压支架和运输机下滑问题;③工作面窜矸伤人的问题;④工作面底煤下滑留不住的问题;⑤采煤机跑车和润滑的问题。4主要安全防护技术措施针对以上开采中遇到的问题,在综采工作面安装,开采,撤除3个时期,有针对性的采取了一些安全技术措施。4.1综采工作面安装前的安全防护技术(1)为确保工作面支架及设备的顺利安装,必须确保综采工作面切眼宽不小于6.0m;在切眼内铺设双层金属底网,以防底煤下滑;两帮采用锚网支护,以防片帮伤人。(2)在切眼内铺设15kg/m的安装钢轨。钢轨轨距为1.2m,两根钢轨间用长1.6m、宽0.15m、厚10mm的钢板条焊接,钢板条间距1.2m。每组安装轨道长为3.0m,钢轨接头用鱼尾板联接牢靠。安装钢轨铺设距工作面下出口10~15m,向上与回风巷轨道相接;也可辅以木板垫底以加大钢轨与底板的接触面积确保底煤不坐车。(3)回风巷与切眼岔口处在底板上安装“#”字型钢轨用于连接切眼与回风巷的钢轨,换车平台使用钢夹板、链子与钢轨连接,要求连接牢固可靠。4.2开采前的安全防护技术(1)采煤机的润滑问题。由于工作面倾角较大,采煤机的上摇臂行星头无法润滑,为此将上摇臂的行星减速箱和摇臂减速箱隔开,分别注油。(2)工作面支架防倒防滑问题解决。将工作面从下往上1~10架支架上齐防滑和防倒缸(即支架上部和底坐用缸体连接在一起)使工作面下部10架支架组成一个可调节的整体,如图2所示。(3)工作面运输机防滑问题。在工作面每隔五架支架安设一根支架与运输机相连接的防滑缸。(4)工作面防飞石问题。在工作面上口和16运输机机尾处挂两道安全网,以防飞石和人员坠落;在工作面运输机电缆槽与支架顶梁之间沿倾斜挂设双层尼龙网;在支架段沿倾斜每5架在支架立柱与工作面运输机电缆槽之间挂一块宽2.0m、高1.2m的废旧胶带,以防飞石伤人;在采煤机顶部加安一块高0.5m、长8.0m挡煤板,以防大块煤矸顺机身下滑伤人;工作面每隔10~15m在支架上安装一个旋转保护板,以防飞石(如支架无旋转保护板,可挂一定长度的旧胶带或挡帘)。(5)工作面防座底问题。工作面160型运输机减速箱的冷却水用软管接到工作面运输巷排除,采煤机的冷却水接至煤帮用作喷雾,以防浸泡和冲刷底煤造成工作面座底。(6)工作面下出口留5~8m不安装支架,使用单体液压支柱支护,并铺双层金属网护底,以防底煤座底。本工作面预留炮采段长度为8m。4.3开采期间的安全防护技术(1)坚持使用有防飞石装置,一有损坏,及时补齐。(2)工作面推刮板输送机拉架时,坚持从下往上推刮板输送机和从上往下拉架的原则,既防工作面运输机和支架下滑又防底煤座底。(3)每班对支架液压系统以及所有管路的检查和维护,防止漏液浸泡底煤,造成座底。(4)控制好工作面的仰斜度,大倾角工作面必须保持仰斜开采,但仰斜不能太大,仰斜太大易往支架内飞块。所以仰斜度一般控制在8°左右。(5)下出口保底。对工作面下口留8m作为炮采,炮采段有采高控制在2.2m以下并用金属网铺设底网护底,另外还在工作面运输巷上帮的超前支护与上帮之间用半子木将其背实,背帮高距顶板2.2m,并将工作面运输巷上帮原来的护帮金属网剪开后往上反铺与炮采段护底金属网联接好。4.4采面拆除的安全防护技术(1)回撤通道的要求。①当工作面回采距停采线还有10.8m时,开始设第一根生根钢丝绳铺单层金属网,在回采距停采线6.8m时,开始铺设双层金属网、挂第二根钢丝绳,最后1.8m时开始打设锚杆、锚索作回撤通道;②采面采至距停采线10.8m时,割煤前将生根绳沿工作面倾斜展开,一端拉到工作面160型运输机机头处适当位置,用单体戴帽点柱固定在顶板上;③固定好绳头后,开始由上向下割煤,每割20m必须停机,采煤机上滚筒往上20m处打设一根单体液压支柱将钢丝绳固定好,固定钢丝绳和连网时必须将支架伸缩梁和护帮板打开,并在作业点上侧用圆木打设不少于3根走向密柱,并挂设好金属网以防上方飞石伤人;④网与生根绳联好后,拉架时采用分段从下向上拉架(此时不得擦顶拉架),并将生根绳和金属网压在顶板上,将剩余金属网固定在支架前端;⑤按此方法从上往下分段将第一面网上齐后,在工作面运输机机尾处适当位置用与机头相同的方法固定好生根绳的另一头;⑥铺网时,新网必须压在老网上面,压茬宽不小于200mm,以防拉架时将网拉坏,拉架后将多余的网卷起,用铁线固定在支架顶梁前端以防采煤机割煤时割网;⑦工作面推进距停采线6.8m时,开始铺设双层金属网,时必须将上层网的联接处与下层网的联接处错开,错距为0.6m(沿倾斜方向);⑧双层网铺设1.0m后,(即工作面推进距停采线5.8m时)随工作面的推进开始在工作面沿走向布置7根间距为0.6m规格为Φ18.5mm×100m的钢丝绳,钢丝绳沿倾斜方向展开,两头固定在预先打设好的锚索上;⑨工作面距停采线最后1.8m为工作面回撤通道,回撤通回撤通道高度控制在2.5m以内;⑩工作面回撤通道采用单层金属网下钢筋托梁加锚(索)网支护顶板,即在回撤通道内布置两排Φ20mm×2.0m的锚杆和一排长4.5m的锚索,锚索布置在2排锚杆之间。(2)综采设备回撤安全防护技术。①根据4155工作面软底情况,需在工作面回撤通道内采取保底措施。工作面每拆两块运输机的中板后,拆除段的浮煤清扫干净,然后铺设规格为1.25m×2.0m×0.005m的铁板,铁板长顺走向铺设,铺设时下一块必须搭在上一块铁板上,搭茬宽不小于100mm,铺设的铁板必须比支架底座低100mm,且沿采面倾斜每隔20.0m打设一组地锚,每组两根,地锚深不小于2.0m,地锚必须将铁板固定牢固;②支架拆除时,当1#支架转向作掩护架后,在1#支架原来的位置用规格为2.0m×2.5m的金属网铺设底网,底网随每架支架的回撤而向上铺设,以防支架回撤后底板座底;③当1#支架每向上移动5.0m后,必须在1#支架侧下方打设一个木垛,以确保工作面回撤期间正常通风。5.结束语通过对4155急倾斜软底工作面成功应用综合机械化开采的实践,有效地控制了工作面座底、三机”防滑、防倒以及工作面防飞石等诸多安全问题,实现了综合机械化开采技术在急倾斜大采高工作面安全合理的应用,所取得的一些技术成果为类似矿井煤层开采中发展综合机械化提供了借鉴。参考文献:〔1〕来兴平,程文东,刘占魁.大倾角综采放顶煤开采数值计算及相似模拟分析〔J〕.煤炭学报,2003,2(2):117-120.〔2〕蒲文龙,张国华.大倾角厚煤层柔掩支架采煤关键技术〔J〕.采矿与安全工程学报,2006,23(3):366-369.〔3〕索永录,刘建平,赵文华.复杂条件综放工作面矿压显现特征〔J〕.采矿与安全工程学报,007,24(1)122-126.〔4〕管学茂,鲁雷,翟路锁,等.综放面沿空掘巷矿压显现规律研究〔J〕.采矿与安全工程学报,2004,21(1):31-33.〔5〕柴敬,侯树宏,崔洪明,等.高韧性煤层综放开采矿压显现规律〔J〕.采矿与安全工程学报,2007,24(3):331-334.〔6〕孟宪锐,张文超,贺永强.高瓦斯综放面瓦斯涌出特征研究〔J〕.采矿与安全工程学报,2006,2(4):419-422.〔7〕王凯,郭灵强,俞启香,等.综采工作面水力超前卸压防突数值模拟与试验研究〔J〕.煤炭学报,2007，32(8):832-837.〔8〕伍永平,员东风.大倾角煤层综采基本问题研究〔J〕煤炭学报,2000,25(5):465-468.〔9〕赵保太,林柏泉,林传兵.三软不稳定煤层覆岩裂隙演化规律实验〔J〕.采矿与安全工程学报,2007,24(2):199-202.作者简介:吴存良(1963-),男,四川遂宁人,工程师，1988年毕业于西安科技大学,现任攀枝花煤业(集团)公司花山煤矿副矿长。