智能矮采工作面收尾方案设计及应用.pdf
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1、第 1 期2022 年 8 月铁法科技采矿工程智能矮采工作面收尾方案设计及应用晓南矿吴春涛王潇苇庞瑞涛摘要针对智能矮采工作面采煤机截割的最大高度不能满足工作面拆除工程所需要的巷道高度及未提前布置拆除准备道的问题,创新采用采煤机劈帮、削底、侧卸式装岩机劈帮及长短锚索结合支护等方案,实现了安全收尾。关键词智能矮采设备薄煤层工作面采煤机锚索1自然情况简介1.1矿井概况晓南矿于 1971 年 10 月 1 日开工建设,1980 年9 月 28 日建成投产,原设计生产能力为 90 万 t/a,经改扩建后,现核定生产能力为 210 万 t/a。晓南矿位于铁法煤田的东南部,地处辽宁省北部调兵山市区境内辽河北
2、畔,东距铁岭市 35km,南距沈阳市110km。晓南煤矿南北走向长 5.47km,东西宽4.2km,面积为 23km2。1.2工作面概况N1-1406 工作面位于北一采区南部,西部为N1-1405 老空区,东侧为工业广场保护煤柱,北部为北一 14 层轨道中巷、回风中巷,南部为 SW1406、SW1407 老空区。采区内工作面沿煤层的倾向布置,采区内布置一条材料道与二水平北翼运输大巷相通,运顺与北一 14 层皮带中巷相通,回顺与北一 14层轨道中巷相通。如图 1,N1-1406 工作面开采的煤层为下含煤段14#煤层。煤层总体为单斜构造,煤层倾角 47之间。工作面长 173m,运顺长 571m,回
3、顺长 590m,回采长度 480m,可采储量 25 万 t。煤层厚度 1.42.1m 之间,平均 1.7m,发热量(Qnet,ar)4147cal/g。图 1 N1-1406 智能矮采工作面布置图2设备布置情况2.1支护设备情况N1-1406 工作面共布置 120 组液压支架,其中端头液压支架 5 组(ZYT6400/17/33D),过渡液压支架 4 组(ZYG5200/08/18D),中间液压支架 111 组(ZY5200/08/18D)。N1-1406 工作面运顺超前支护布置 2 组替棚支架(加长改造)、回顺超前支护布置 3 组替棚支架,替棚支架型号为 ZY9200-19/35。该工作面液
4、压支架及替棚支架由铁煤集团机械制造总公司设计、研发、制造,结合天玛公司装配窑窑7第 1 期2022 年 8 月铁法科技的电液控制系统,使液压支架实现了自动控制。2.2落煤、运煤设备情况N1-1406 工作面落煤采用 MG450/1050-WD 型交流电牵引采煤机。运煤采用的是 SGZ800/800 型刮板运输机、SZZ800/315 型转载机以及 PLM2000型破碎机。2.3工作面主要设备配置表工作面主要设备配置详见附表。附表 工作面主要设备配置表3智能矮采工作面收尾方案3.1工作面收尾工程存在的问题薄煤层工作面采高与两顺巷道高度通常存在差异。以晓南矿 N1-1406 工作面为例,该工作面顺
5、槽巷道净高为 2.9m,工作面回采高度为 1.7m,工作面拆除回撤设备的最低巷道高度为 2.6m,该工作面所使用的 MG450/1050-WD 型采煤机最大割煤高度为 1.7m。由于采煤机的割煤高度无法达到回撤巷道所需高度,所以不能实现采煤机一次性成巷的目的。同时,由于采煤机在劈帮过程中采高较矮,打设支护锚杆、锚索也成为了难题。针对以上问题,通过对工作面顶板状态、工艺流程等分析,寻找到了适合薄煤层工作面的收尾方案。3.2解决方案3.2.1工作面劈帮顶板支护方案由于矮采工作面采煤机的劈帮高度有限,通常使用支护顶板的 22mm2200mm 全螺纹等强锚杆在施工过程中存在一定的难度。通过研究,决定采
6、用 21.8mm2500mm 钢绞线与 21.8mm5200mm 钢绞线结合的方式对顶板进行支护。具体方案如下:顶板采用 5 排 21.8mm2500mm 锚索(以下简称为短锚索)、2 排 21.8mm5200mm 锚索(以下简称为长锚索)及金属网联合支护。第 1 排短锚索距支架顶梁前端 0.1m;第 5 排短锚索与水平方向成 75夹角,距煤壁 0.3m;短锚索排距均为0.8m、间距均为 1m;每孔锚固剂用量为 CKZ23120树脂药卷 1 支。第 1 排长锚索距支架顶梁前端1.2m,第 2 排长锚索距煤壁 1.1m,排距 1.3m、间距2m;每孔锚固剂用量为 CKZ2370 树脂药卷 2 支
7、。为减小施工难度锚杆钻机采用短腿型号以方便锚索的打设(图 2)。设备名称规格型号数 量主要技术参数采煤机MG450/1050-WD1 台采高 1.11.7m刮板运输机SGZ800/8001 台功率 400kW2转载机SZZ800/3151 台功率 315kW破碎机PLM20001 台功率 200kW端头液压支架ZYT6400/17/33D5 组支撑高度 1.73.3m过渡液压支架ZYG5200/08/18D4 组支撑高度 0.81.8m中间液压支架ZY5200/08/18D111 组支撑高度 0.81.8m替棚支架ZT9200-19/35(运顺)2 组支撑高度 1.93.5mZT9200-19
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