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大采高大傾角綜采工作面安全高效回采關(guān)鍵技術(shù)

文檔作者：牛學(xué)軍李帥慶建文檔來源： 1．國投新集能源股份有限公司新集一礦 2．國投新集能源股份有限公司口		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年04月27日
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總第142期
doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2011．S1．018
大采高大傾角綜采工作面安全高效回采關(guān)鍵技術(shù)
牛學(xué)軍 ，李 帥 ，慶 建
(1．國投新集能源股份有限公司新集一礦，安徽風(fēng)臺232172；2．國投新集能源股份有限公司口孜東礦，安徽阜陽236153)
摘要：大采高、大傾角給工作面頂板控制帶來很大的難度，容易發(fā)生竄矸、片幫、倒架等事故，給回采帶來
極大的安全隱患。通過采取防倒、防滑、防竄矸等各種手段，成功的解決了大采高、大傾角開采過程中的技
術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了工作面的安全、高效回采，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：大采高；大傾角；裝備；技術(shù)
中圖分類號：TD823．21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1005—2798(2011)S1—0033-02
1 工作面概況
131105綜采工作面風(fēng)巷煤層底板標(biāo)高為
一499．65～ 一529．55 m，機(jī)巷煤層底板標(biāo)高為
一565．96一一582．25 m，平均走向長1 207．1 m，平
均傾斜長144．7 m。
工作面老頂為中細(xì)砂巖、石英砂巖，厚度為0．83～
22．65 m，平均9．53 m；直接頂為泥巖、砂質(zhì)泥巖，厚
度為4．96～11．79 m，平均8．43 m；直接底為泥巖，
厚度為5．89—7．05 m，平均6．74 m。工作面煤層底
板向下約4．5 m處通常發(fā)育有一層厚約0．86 In的
11—1煤。
工作面回采的ll一2煤煤層總體為寬緩的背斜
構(gòu)造，另外F 。斷層伴生的背斜構(gòu)造從本工作面西部
近東西向穿過工作面。煤層走向50—90。，煤層傾
向320—0。，煤層傾角15—29。，平均為20。。煤層結(jié)
構(gòu)較復(fù)雜，層間滑動斷層較為發(fā)育，受其影響煤層厚
度、產(chǎn)狀變化較大，絕大部分含有2—3層夾矸。純
煤厚2．70～4．3 m，平均純煤厚度為3．40 m，全層厚
度為3．4—5．3 m，局部煤層全層厚度達(dá)到6．8 rn。
工作面回采時的正常涌水量為10—20 m ／h，
最大涌水量為76 m ／h。工作面所在的11—2煤層
經(jīng)撫順煤科分院鑒定為煤與瓦斯突出煤層，131105
工作面按突出危險區(qū)管理。工作面瓦斯絕對涌出量
為21．78 nl ／min。
2 采煤方法及回采工藝和工作面裝備
工作面采煤方法選定為采用單一走向長壁、后
退式采煤方法，沿煤層頂板采用綜合機(jī)械化開采，全
部垮落法管理頂板。工序配合方式采用及時支護(hù)方
式，即：割煤一移架一推溜；當(dāng)工作面發(fā)生片幫時，采
用超前支護(hù)方式，即：移架一割煤一推溜。進(jìn)刀方式
為端頭斜切進(jìn)刀，采煤機(jī)雙向割煤，往返進(jìn)兩刀。
循環(huán)方式為：每完成一次割煤、移架、推溜、清理浮煤
為一個循環(huán)，循環(huán)進(jìn)度800 mm。
根據(jù)開采特點(diǎn)，工作面裝配了101臺鄭州煤機(jī)
廠生產(chǎn)的ZZ9200—24／50型支撐掩護(hù)式液壓支架，
一臺雞西煤機(jī)廠生產(chǎn)的MG650／1480一WD型雙滾
筒電牽引采煤機(jī)。
ZZ9200—24／50型液壓支架與礦區(qū)以前使用的
其它各類支架相比，具有工作阻力大、支護(hù)頂板能力
強(qiáng)、移架速度快、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，使頂板得到了有
效控制，解決了工作面遇地質(zhì)變化的托煤開采漏頂
及支架底座扎底的難題；大大地緩解了工作面礦壓
顯現(xiàn)，極大的減少了工作面片冒的可能。
3 生產(chǎn)過程中大采高、大傾角防治措施
3．1 工作面人員及設(shè)備防滑措施
3．1．1 工作面人員防滑措施
1) 在每個支架人行道腳踏板上、下立柱上側(cè)
設(shè)置兩道防滑木條(規(guī)格：長×寬×高=1 400 mm
×70 mm×50 mm)，用8號鐵絲綁在前后立柱上，同
時在支架后立柱1．0 m高處設(shè)置一道棕繩以便人員
上下。
2) 人員在煤壁側(cè)作業(yè)時，在作業(yè)地點(diǎn)人為形
成一個平臺，防止滑倒。
3．1．2 采煤機(jī)電纜防滑措施
采煤機(jī)下行時，在采煤機(jī)上方專門設(shè)兩人用棕
繩綁住電纜夾，棕繩在立柱上纏繞一圈，人員抓住棕
繩緩慢放繩，使電纜夾緩慢下滑，防止電纜隨采煤
收稿日期：2010-11-01
作者簡介：牛學(xué)軍(1983一)，男，安徽阜南人，助理工程師，從事煤礦技術(shù)工作。
33
2011年6月 牛學(xué)軍等：大采高大傾角綜采工作面安全高效回采關(guān)鍵技術(shù) 第20卷增刊1
機(jī)的下行迅速下滑而損壞電纜。
3．1．3 采煤機(jī)防滑措施
采煤機(jī)液壓閘在采煤機(jī)停機(jī)時自動打開閘住采
煤機(jī)，同時盡量空刀下行，每班結(jié)束時采煤機(jī)盡量停
在頂板完好、傾角較小的地段，確需停在傾角大的地
段時要將下滾筒落地。
3．1．4 輸送機(jī)防滑措施
1) 運(yùn)輸機(jī)難以控制時，嚴(yán)格控制推溜和移架
順序，采用自下而上順序推溜、自下向上移架的作業(yè)
方式。
2) 將工作面調(diào)成偽斜，調(diào)整工作面使機(jī)巷有
一定的超前距，保證機(jī)巷超前風(fēng)巷8～15 I'YI，減小工
作面傾角的同時增大運(yùn)輸機(jī)下滑的阻力。
3．1．5 支架防滑措施
1) 設(shè)置防滑千斤頂，柱腳下滑時，采用防滑
千斤頂把支架向上抵。
2) 由下向上移架并間隔移架。
3) 防止輸送機(jī)下滑帶動支架下滑。
4) 保持下端頭支架的穩(wěn)定性，加強(qiáng)下端頭
1～5號架的支護(hù)強(qiáng)度管理，保證支設(shè)質(zhì)量，回采過程
中盡量調(diào)整工作面的傾向坡度以使端頭支架基本處
于水平狀態(tài)，以便為中間支架提供側(cè)向反作用力，起
到一個導(dǎo)向作用來控制整個工作面支架下滑。
3．2 支架防倒措施
3．2．1 加強(qiáng)工作面初撐力管理
1) 移架后，持續(xù)供液3～5 s保證初撐力達(dá)到
規(guī)定要求。
2) 工作面每10架安裝一塊壓力表，隨時對
工作面支架工作阻力進(jìn)行檢查。
3) 班隊(duì)長每班檢查支架初撐力情況，隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)
下井后對支架初撐力進(jìn)行隨機(jī)抽查并在控制臺設(shè)專
項(xiàng)記錄，記錄抽查情況和處理情況。
4) 加強(qiáng)支架、液壓系統(tǒng)的檢修，確保支架和
液壓系統(tǒng)完好，無漏、竄液和自動卸載現(xiàn)象。乳化泵
壓力不小于30 MPa，確保工作面支架初撐力和支護(hù)
阻力達(dá)到規(guī)定要求。
3．2．2 防片冒安全技術(shù)措施
1) 做好頂板變化情況的現(xiàn)場資料收集分析
工作，超前進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報。
2) 做好礦壓觀測工作，及時、準(zhǔn)確進(jìn)行周期
來壓預(yù)報，加強(qiáng)來壓期間頂板管理。
3) 斷層帶附近、頂板破碎帶按最小控頂距管
理頂板，采高控制在3—4 ITI。
4) 加強(qiáng)工作面工程質(zhì)量管理，支架頂梁要和
頂板平整接觸，不得出現(xiàn)點(diǎn)接觸或線接觸現(xiàn)象，嚴(yán)禁
接頂不實(shí)或空頂。確保支架狀態(tài)良好，支撐有力，保
34
證架形，嚴(yán)格控制架間隙，防止細(xì)顆粒漏空導(dǎo)致頂板
失穩(wěn)。
5) 采煤機(jī)割過后，及時伸出伸縮梁、打出護(hù)
幫板護(hù)幫，并保證追機(jī)移架，當(dāng)移架跟不上采機(jī)時，
適當(dāng)減慢采機(jī)的牽引速度或暫時停機(jī)。
6) 工作面及上下出口壓力較大時，必須加強(qiáng)
支護(hù)，保持暢通。端頭懸頂面積超過規(guī)定時，可根據(jù)
情況采用密集支護(hù)、套棚、接木垛等措施加強(qiáng)端頭支
護(hù)。
支架側(cè)護(hù)板必須始終處于伸出狀態(tài)，防止架間
空隙流矸、漏煤造成頂板空頂，側(cè)護(hù)板保持平齊，錯
茬不得超過2／3。
移架不準(zhǔn)收回側(cè)護(hù)板或隨意調(diào)整側(cè)護(hù)板，保持
支架中心距不變，控制支架在拉移過程中向下方滑
動，充分發(fā)揮支架側(cè)護(hù)板護(hù)頂、調(diào)架、防倒架的作用。
堅持帶壓擦頂移架，邊移架邊收回伸縮梁。及
時調(diào)整支架走斜、歪斜狀態(tài)；移架后，持續(xù)供液3—5 s
保證初撐力達(dá)到規(guī)定要求，并及時推出伸縮梁打開
護(hù)幫板。
移架時本架側(cè)護(hù)打開，上方支架側(cè)護(hù)收回，以防
支架下滑或倒架，必要時可以使用單體調(diào)架。移架
后要使支架垂直頂板，并與相鄰架側(cè)護(hù)板對齊。
發(fā)現(xiàn)支架有歪、倒、咬現(xiàn)象時，要立即處理。工
作面局部受地質(zhì)構(gòu)造影響，出現(xiàn)臺階時要及時調(diào)整。
對于工作面頂、底板不平，起伏較大處，采取適
當(dāng)?shù)奶繇敾蚺P底的方法，以保證工作面平直，減少局
部傾角，同時使支架的頂梁和底座能很好地與頂、底
板接觸，防止倒架。
割煤時，要將頂、底板割平，避免出現(xiàn)臺階，以增
加支架的穩(wěn)定性。
支架頂梁要接頂嚴(yán)密，升足勁。在生產(chǎn)中保證
架前不空頂不片冒，支架頂梁與頂板接實(shí)。
3．2．3 防止大傾角竄矸措施
1) 工作面必須設(shè)置防止矸石下竄的擋矸設(shè)
施。共有2種方式的擋矸設(shè)施，即架間走向擋矸板、
架前傾向擋矸簾。(設(shè)置范圍：10—98號支架)。
2) 架間擋矸板沿走向放置在支架架間，阻擋
架懷沿傾向方向竄矸；架前傾向擋矸簾放置在支架
前立柱間，阻擋煤壁向架懷內(nèi)竄矸。
3) 架間走向擋矸板采用厚度不小于20 mm、
長度1．4 m、高度1 m的大板制成，放置在支架前立
柱與工作面運(yùn)輸機(jī)電纜槽之間并盡量保持與電纜槽
垂直。
4) 架前傾向擋矸簾采用D10 mm的鋼筋焊成
長X寬=l 300 mm×500 mm的邊框，內(nèi)用D6 mm
的鋼筋焊成網(wǎng)格為 (下轉(zhuǎn)第60頁)
安冬霜：淺析異步電動機(jī)的矢量控制 第20卷增刊1
相異步電機(jī)經(jīng)過坐標(biāo)變換之后在M—T坐標(biāo)系下的
模型如圖6。
ALM O'IU ●訃 l
圖6 異步電機(jī)模型
2．5 矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
將給定信號分解成兩個互相垂直且獨(dú)立的直流
信號i 、i 通過“Park逆變換”被變換成兩相交流
信號i? i。 ，又經(jīng)“Clarke逆變換”，得到三相交流的
控制信號i 、i 、i 去控制逆變電路，進(jìn)而控制電機(jī)
如圖7。
電流信號經(jīng)過傳感器采樣和“Clarke變換”以及
“Park變換”，傳送到控制端，從而使系統(tǒng)成為一個
閉環(huán)控制系統(tǒng)，模擬出類似于直流電動機(jī)的工作狀
況
(上接第34頁)100 mm X 100 mm的鋼網(wǎng)于鋼筋邊
框上，用鐵箍配合螺絲固定于支架前立柱上。
5) 工作面l0～98號支架每隔10架設(shè)1處走
向擋矸板；每隔5架掛設(shè)1組傾向擋矸簾，傾向擋矸
簾連續(xù)2架為一組。
3．2．4 進(jìn)入煤壁側(cè)作業(yè)安全技術(shù)措施
1) 進(jìn)入煤壁側(cè)作業(yè)，必須有兩人以上，必須安
專人觀察頂幫及支架情況。運(yùn)輸機(jī)必須停電閉鎖。
2) 進(jìn)入煤壁側(cè)作業(yè)，必須在機(jī)道內(nèi)作業(yè)地點(diǎn)
5 m以上設(shè)置2道擋矸網(wǎng)，間距為5架一道，擋矸網(wǎng)
必須有2個支撐點(diǎn)并支設(shè)牢固，擋矸網(wǎng)邊框必須用
雙股8號鐵絲作二次保護(hù)，機(jī)道擋矸網(wǎng)可采用鋼管
或圓鋼焊制成邊框，并在邊框上焊制支撐裝置，框內(nèi)
掛2層菱形網(wǎng)，邊框長1．4 m，高度1．2 m，放置在機(jī)
道里并煤壁垂直，擋矸設(shè)施必須覆蓋機(jī)道寬度并保
持與煤壁垂直。
3) 作業(yè)地點(diǎn)用木板配合笆片護(hù)住幫部，架間
隙用笆片或撞楔過頂，防止漏矸傷人，并盡量避開頂
板破碎及片幫地段。
4 礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
工作面10—90號架每隔l0架安裝一塊KBJ一60
60
圖7 矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3 結(jié)語
異步電動機(jī)具有非線性、強(qiáng)耦合、多變量的性
質(zhì)，要獲得良好的調(diào)速性能，必須從其動態(tài)模型出
發(fā)。矢量控制就是基于動態(tài)模型的高性能的交流電
動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制方案之一。矢量控制的控制特
性比其它控制方式格外優(yōu)越，能勝任要求高速響應(yīng)、
寬廣調(diào)速范圍、頻繁急加減速運(yùn)轉(zhuǎn)和連續(xù)等用途，可
以進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳伯時．電力拖動自動控制系統(tǒng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)
出版社，1998．
[責(zé)任編輯：魏晉英]
型礦用數(shù)字壓力計。檢測數(shù)據(jù)表明，工作面初次來壓
步距為26 m，影響時間為3 d，來壓期間支架最大阻力
為33 MPa，片幫深度最大0．6 m，平均為0．5 m；周期來
壓步距為17—21 m，平均為19 12q，影響2～3 d，間隔
5～7 d，平均6 d，來壓期間工作阻力最大36 MPa，片
幫深度最大為1．8 m，平均為0．9 m。工作面中上部
壓力最大，上、下出口壓力集中。
5 結(jié)語
1) 該工作面回采以來，噸煤單價明顯降低，工
效明顯提高，煤炭回收率高，2009年1月產(chǎn)量達(dá)18．34
萬t，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
2) 各項(xiàng)措施并舉，嚴(yán)格現(xiàn)場管理，將各項(xiàng)措施
落到實(shí)處，保證了工作面的回采安全。
3) 填補(bǔ)了新集礦區(qū)大采高、大傾角回采工藝
的空白，為礦區(qū)其它大采高、大傾角工作面的回采積
累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
[責(zé)任編輯：魏晉英]

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