浅谈大倾角综采工作面支架对接技术

黄 洁

1 工程概况

淮南矿业集团潘三矿设计生产能力3.0 Mt/年,2008年矿井技术改造后,实际生产能力达到5.0 Mt/年,矿井煤层埋藏稳定,平均倾角12°,局部受地质构造影响,煤层倾角变化大,其中西一采区1251(3)工作面受F24～F26断层组影响,倾角7°～45°,平均28°,该面装备 66架 ZZQ6000-21/42(B)型液压支架,机头3架ZZQG6000-21/42(A)型过渡液压支架支护顶板,工作面链板机为SGZ-800/1050、煤机为MG300/700-QWD2,该面煤层赋存稳定,煤层厚度为2.7 m～7.5 m,平均3.6 m。地质构造条件较复杂,直接顶为砂质泥岩与13-2煤复合顶板,老顶为泥岩。

2 支架对接技术

支架对接是指综采工作面出现面长增加,为确保顺利回采,提高工作效率和机械化程度,通常在工作面轨道顺槽提前安装好增加的支架,待工作面原有支架推进接近新增支架时,将新老支架进行适当调整,以适应新的面长的施工工艺。支架对接过程必须安全、快速实现,杜绝出现压架、咬架等事故发生。

潘三矿1251(3)工作面上下均为采空区,工作面切眼段受F11断层(落差11 m)影响,设计为不等长工作面,为最大限度提高煤炭资源回收率,设计在轨道顺槽距切眼198 m～412 m段,工作面沿推进方向面长由90 m逐渐增加到111 m,需分次加架,共增加14架,设计架数和对接起点如表1所示。

表1 设计架数和对接起点

2.1 对接前的准备工作

工作面轨道顺槽掘进期间,按表1的支架对接起点分别施工支架硐室,根据对接架数,硐室深度为1.5 m,3 m,4.5 m等规格。工作面支架安装完成后,将需要对接的14架支架分别安装到对应的硐室内。

每次对接前将工作面支架与待接支架采成同一直线,工作面链板机抵过车后,煤机再割切煤,保证链板机煤壁和老塘侧各有一个步距,便于对接过程中有足够的空间。并且链板机机尾20节溜子方向与煤壁、支架方向一致,利于链板机溜槽合槎。对接前,卧底保证待接支架溜槽位置与工作面在同一平面。

2.2 对接期间顶板支护方式

受大倾角影响,工作面正常回采与对接过程中存在一定的煤垛,最大为6.5 m,机尾支护管理难度很大。根据现场情况,结合锚网支护理论,支架间的煤垛支护如图1所示,采用锚索锁带眼工字钢替代使用单体走向挑棚,取消了支架下移过程中卸单体拿大棚工序,极大地降低了支架下移中的安全威胁;在离支架架尾500 mm左右架设木垛,且将工字钢棚老塘侧用木垛托起,防止支架下移时,支架架尾顶板下沉和老塘窜矸,便于支架安全顺利下移。

2.3 支架对接工艺

常规支架对接是采用先移链板机机尾,再向下移支架,造成施工空间狭小,现场操作难度大,尤其在大倾角工作面中存在极大的安全威胁,不利于安全生产。为降低对接难度,实现安全快速对接,改变支架对接工序:采取了先向下移支架,然后将链板机机尾一次性拉到位,实现了安全、快速对接。

由于工作面轨道顺槽侧倾角大,支架对接硐室为破顶施工,造成工作面支架和对接支架之间形成1 m～3 m的落差,部分对接支架受工作面回采动压影响已被压死,支架下移时,如操作不当,就会造成支架倾倒,施工过程中,在支架下移前,通过打眼放炮支架底座底板,将支架硐室底板与工作面底板卧成同一平面。然后通过4个锚固千斤顶,分别固定在支架前梁、底座及两后立柱上,锚固千斤顶布置具体位置如图2所示,逐步将支架下移。

2.4 机尾对接工艺

1251(3)工作面支架对接期间,机尾倾角在37°以上,特别是在最后两次对接时,倾角达到42°以上,把重量达25 t的链板机机尾电机连同6节溜槽上移到规定位置,作业难度和安全威胁均较大。在缓倾斜煤层工作面支架对接施工中,均采用绞车将机尾往上拉移,但1251(3)工作面轨道顺槽为沿空送巷,地压大,巷道变形严重,无法采用常规工艺施工。经现场研究采用待接支架顶梁作为生根点,这样就能保证生根点安全可靠,通过两个18/38支架推移千斤顶拉移机尾溜槽,两个普通千斤顶用作起吊(见图3),逐步将机尾溜槽拉移到规定位置,做到机尾溜槽安全快速上移。

3 结语

1)对接的成功,为受地质构造带、薄煤层等影响的大倾角煤层综采工作面设计提供了依据,扩大了综采工作面对接的适应性。2)经过1251(3)大倾角综采工作面支架安全、快速对接,工作面增长21 m,在支架对接起止范围内,多回收煤碳9 153 t,经济效益十分可观。3)1251(3)大倾角综采工作面对接工艺的实施,是潘三矿对综采工作面对接技术的大胆尝试。实践证明,该工艺技术可行,经济合理,不仅提高了煤炭资源的采出率,缓解了生产接替,同时也带来了可观的经济效益,为今后大倾角工作面支架对接提供了理论技术基础和实践经验,具有较好的借鉴价值。

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