【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 究上端頭液壓支架合理使用和可靠性、工作面提高單產(chǎn)綜合措施等技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)受傾角和重力影響，要考慮煤層頂板因片幫空頂后發(fā)生大面積冒落等問(wèn)題。（＜45176。）煤層已基本采完，且大傾角綜采技術(shù)已經(jīng)成熟，鑒于傾角大于45176。的煤層占大部分，為了達(dá)到礦井核定生產(chǎn)能力120萬(wàn)t/a，進(jìn)一步提高礦井單產(chǎn)水平及工效，現(xiàn)急需攻克急傾斜煤層（＞45176。）綜合機(jī)械化采煤技術(shù)。項(xiàng)目實(shí)施成功后，將綜采技術(shù)進(jìn)一步用于急傾斜煤層中，與柔性掩護(hù)支架等采煤方法相比，至少可提高煤炭資源回收率10%。綜采有較好的安全保障，有利于安全生產(chǎn)。柔性掩護(hù)支架等采煤方法是采用人工打眼放炮、攉煤、擺架、回架，安全空間小，安全威脅大。廣安電廠二期2300MW燃煤機(jī)組投產(chǎn)后，煤炭供應(yīng)已經(jīng)緊張；廣安電廠三期工程完工以后，年耗煤量增至650萬(wàn)t以上，加上華鎣山電廠2臺(tái)30KW發(fā)電機(jī)組的投產(chǎn)，電煤供應(yīng)缺口很大。本項(xiàng)目實(shí)施后，不僅保證礦井穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，對(duì)地方經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展也十分有利。隨著煤炭經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的恢復(fù)好轉(zhuǎn)，若煤炭企業(yè)能夠大幅度增加產(chǎn)量，無(wú)疑有利于提高安全補(bǔ)欠的能力，以至徹底解決煤礦安全設(shè)施落后、抗災(zāi)能力差的問(wèn)題。綜上所述，本項(xiàng)目對(duì)提高礦井單進(jìn)水平及工效，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，確保安全生產(chǎn)，提高煤炭資源回收率具有重要意義，而且在改善職工勞動(dòng)條件及促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展等方面都具有明顯作用。項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益均較明顯。項(xiàng)目的目標(biāo)是研究出能適應(yīng)急傾斜煤層的綜合機(jī)械化采煤技術(shù)并研制出相應(yīng)裝備，在3212工作面安裝使用,實(shí)現(xiàn)急傾斜煤層綜合機(jī)械化采煤技術(shù)攻關(guān)成功，而且使45176。以下的大傾角煤層綜采技術(shù)更加成熟，使安全、生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)一步改善、單產(chǎn)進(jìn)一步提高。設(shè)計(jì)制造出急傾斜煤層綜采液壓支架，對(duì)采煤機(jī)和工作面運(yùn)輸機(jī)重新選型，實(shí)現(xiàn)工作面“三機(jī)”配套。機(jī)巷、石門(mén)運(yùn)輸設(shè)備配套研究。達(dá)到安全性能好、生產(chǎn)效率高、員工勞動(dòng)強(qiáng)度低、經(jīng)濟(jì)效益好的目的。根據(jù)綠水洞煤礦的煤層狀況和生產(chǎn)技術(shù)條件，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有大傾角綜采技術(shù)的認(rèn)真總結(jié)，對(duì)現(xiàn)有綜采設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，使之適應(yīng)傾角提高到45176。以上，達(dá)到提高煤炭資源回收率并提高煤炭產(chǎn)量的目標(biāo)。其技術(shù)路線如下:，以解決液壓支架高度不夠，導(dǎo)致留頂（底）煤開(kāi)采，浪費(fèi)煤炭資源和支架無(wú)法接頂?shù)膯?wèn)題。，解決飛矸傷人問(wèn)題。，解決上、下端頭支護(hù)問(wèn)題。，解決運(yùn)輸機(jī)防滑問(wèn)題。，增加牽引力，降低故障率，增大切割高度。，改在機(jī)巷安裝乳化泵，解決回液壓力不夠問(wèn)題。本工程實(shí)施的3212急傾斜綜采工作面位于+350 m水平321采區(qū)，為一單斜構(gòu)造，無(wú)斷層及薄化帶影響。該工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)1450m，傾斜長(zhǎng)124m。，煤層傾角45～60176。，平均傾角53176。工作面上部為5654工作面采空區(qū)，下部為尚未布置的177。0水平，南面為正在開(kāi)拓的321南采區(qū)，北面為正在開(kāi)拓的323采區(qū)。工作面絕大部分為合層煤層（l煤層），煤層中含夾矸2～4層，屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)煤層，～,。煤層厚度變化不大，比較穩(wěn)定。煤巖類(lèi)型為半暗～半亮型煤，煤種為焦煤，煤層結(jié)構(gòu)為（從頂?shù)降祝骸ā?、?m（～ m）、～ m（～ m）、～ m。，厚度變化較小，賦存穩(wěn)定，為煤層標(biāo)志層。其上部有一層厚度、硬度變化較大的夾矸，巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖，當(dāng)厚度﹥。該面內(nèi)僅有一條分岔煤層帶，～，分布范圍也不大。本礦屬高瓦斯礦井。根據(jù)通風(fēng)瓦斯科提供的資料，參照5654工作面的瓦斯涌出情況，，根據(jù)相鄰采區(qū)瓦斯壓力、吸附常數(shù)預(yù)計(jì)噸煤瓦斯含量為4m3/t。在回采過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)、瓦斯管理，防止瓦斯局部積聚。工作面水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，頂?shù)装寰鶠楦羲畬樱夭蛇^(guò)程中頂板冒落后人為形成通道，導(dǎo)通P2lP2l4巖溶裂隙含水層和5654工作面采空區(qū)水形成采空區(qū)涌水，對(duì)回采有一定影響。同時(shí)，地面溝谷、巖溶漏斗、裂隙等自然通道有很好的導(dǎo)通性，預(yù)計(jì)，雨季采空區(qū)涌水量將增大，參照周邊5692及5654工作面的放水鉆孔涌水情況及現(xiàn)有水文地質(zhì)條件，采用面積比擬法預(yù)計(jì)工作面涌水量為10m3～25m3/h，正常涌水量為10m3/h。（見(jiàn)表61）表61 影響回采的其它因素情況表其它因素對(duì)回采工作面的影響CH4／min，回采過(guò)程中必須搞好瓦斯檢查工作。正常通風(fēng)情況下無(wú)影響。CO2。正常通風(fēng)情況下無(wú)影響。煤塵爆炸指數(shù)煤塵具有爆炸危險(xiǎn)，煤塵爆炸指數(shù)為27%，生產(chǎn)中必須加強(qiáng)防塵管理。無(wú)影響。煤層自燃傾向性該區(qū)域煤層自燃發(fā)火傾向性為第Ⅲ類(lèi)，屬不易自燃發(fā)火煤層。無(wú)影響。地溫危害正常，一般20～25℃之間。無(wú)影響。沖擊地壓危害無(wú)影響。1）工作面運(yùn)輸巷由于本工作面煤層傾角較大，機(jī)巷為異形斷面，采用異形支架配樹(shù)脂錨桿和金屬網(wǎng)支護(hù)；。2）工作面回風(fēng)巷由于本工作面煤層傾角較大，風(fēng)巷為異形斷面，采用異形支架配樹(shù)脂錨桿和金屬網(wǎng)支護(hù)；。3）工作面開(kāi)切眼目前還未施工，因傾角大，初步研究采用反井鉆機(jī)從風(fēng)巷向下沿煤層頂板施工鉆孔，然后自上而下將鉆孔擴(kuò)大至切眼設(shè)計(jì)斷面。切眼為矩形斷面，，頂板采用Φ＝18mm、L=、錨索進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，兩幫采用Φ＝18mm、L=。結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)水平，課題組擬定采用急傾斜綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采，工作面裝備根據(jù)急傾斜工作面的特點(diǎn)作如下要求：選用由廣能集團(tuán)公司、天地（上海）公司共同參與改型研究制造的MG620/250－QWD雙滾筒采煤機(jī)（見(jiàn)表62），以增加牽引力，提高行走機(jī)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度，降低故障率、減少生產(chǎn)影響。急傾斜綜采面使用的采煤機(jī)為無(wú)鏈牽引，利用采煤機(jī)牽引箱的驅(qū)動(dòng)齒輪和行走箱的行走齒輪配合與安裝在運(yùn)輸機(jī)上的銷(xiāo)排嚙合，另一側(cè)利用滾輪在輸送機(jī)靠煤壁側(cè)的鏟煤板上滾動(dòng)保持機(jī)身平衡。采煤機(jī)設(shè)置有液壓制動(dòng)系統(tǒng)，在保證一個(gè)制動(dòng)器失效的情況下也能滿足采煤機(jī)的運(yùn)行和制動(dòng)，不因制動(dòng)器出現(xiàn)故障而出現(xiàn)采煤機(jī)下滑。以前采用的是采煤機(jī)下行割煤，上行收浮煤，主要考慮到采煤機(jī)的牽引力和下滑方面能否控制等因素，隨著開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)的積累，目前，對(duì)于大傾角和急傾斜綜采工作面上、下行割煤都是可行的，但有一個(gè)缺點(diǎn)是上行割煤容易出現(xiàn)竄矸。采用了架前擋矸門(mén)后，防止竄矸傷人的問(wèn)題得到解決。工作面運(yùn)輸機(jī)選用廣能集團(tuán)公司參與改型，由中煤集團(tuán)張家口煤機(jī)廠生產(chǎn)的SGB－730/160型工作面刮板輸送機(jī)，機(jī)巷運(yùn)輸選用嘉華機(jī)械公司生產(chǎn)的SZZ730/320型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)和SSJ－1000－2160皮帶運(yùn)輸機(jī)。刮板輸送機(jī)是保證采煤機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。輸送機(jī)是通過(guò)工作面液壓支架與輸送機(jī)的硬性連接進(jìn)行控制，支架具有對(duì)輸送機(jī)下滑有較大限制能力。通過(guò)防滑設(shè)施正常使用，保證支架、運(yùn)輸機(jī)不下滑。提高乳化泵站的壓力并增加近、回液管的直徑，解決管路壓力損失、減少泵管震動(dòng)以及回液系統(tǒng)壓力不夠等問(wèn)題。根據(jù)3212工作面的具體條件，由廣能集團(tuán)公司、綠水洞煤礦和嘉華機(jī)械公司共同研發(fā)并制造的急傾斜支撐掩護(hù)式液壓支架，定型為ZJ3600－15/36。①目前的大傾角支架最大傾角在25176?！?5176。之間，本支架可適用的傾角在60176。以下，是目前適應(yīng)傾角最大的，屬急傾斜首創(chuàng)支架。本支架采取了主動(dòng)防倒、防滑機(jī)構(gòu)，即通過(guò)頂梁左右側(cè)護(hù)板和底座雙側(cè)調(diào)架梁在支撐狀態(tài)下移架，可防止移架過(guò)程倒架、滑架,使液壓支架與工作面運(yùn)輸機(jī)始終保持垂直的理想使用狀態(tài)。架側(cè)重迭式擋矸門(mén)機(jī)構(gòu)是在支架上側(cè)方安裝可推拉的活動(dòng)擋矸門(mén),阻擋上側(cè)來(lái)的矸石,保護(hù)架內(nèi)、架下人員設(shè)備安全,擋矸門(mén)可重迭安裝2～3個(gè)，以確保下方操作人員安全；采面換向時(shí),可在支架另側(cè)安裝。②架前擋矸機(jī)構(gòu)：在支架前輸送機(jī)電纜架后安裝可升降的擋矸裝置，由架前擋矸千斤頂控制升降,阻擋架前從工作面運(yùn)輸機(jī)和煤壁來(lái)的矸石、煤塊進(jìn)入架內(nèi),掩護(hù)高度可達(dá)1375～2175㎜。有了此機(jī)構(gòu)與重迭擋矸門(mén)，使割煤與移架、上與下同時(shí)移架等作業(yè)變得安全，從而解決了工作面多點(diǎn)平行作業(yè)下安全這一技術(shù)難題。支架上部擋矸措施：支架頂梁兩側(cè)后部設(shè)有滑軌,可吊裝鏈?zhǔn)綋蹴费b置,可前后滑移,掩護(hù)支架上部，與其下部的架側(cè)重迭式擋板配合使用,可完全掩護(hù)支架架內(nèi)的安全,在頂梁前立柱前留有鏈?zhǔn)交虬迨窖b置，與架前擋矸裝置配合使用,可完全掩護(hù)支架前方，保障架前安全。③工作面最穩(wěn)固的基準(zhǔn)防倒、防滑設(shè)施:在工作面下排頭3～5架設(shè)置至今最穩(wěn)固的基準(zhǔn)防倒、防滑設(shè)備，包括頂梁防倒（每連續(xù)相鄰兩架兩組）、底座防滑（每連續(xù)相鄰兩架前后各一組）、架尾防滑等,使工作面下部有不倒不滑的基準(zhǔn),全工作面的防倒、防滑非常可靠。④架前旋轉(zhuǎn)保護(hù)裝置:支架頂梁留有可安裝旋轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的旋轉(zhuǎn)心軸座和栓座,能根據(jù)需要正裝、側(cè)裝、反裝旋轉(zhuǎn)保護(hù)裝置,可以有效地實(shí)施架前保護(hù)。⑤新型防輸送機(jī)下滑裝置:讓支架與輸送機(jī)連接推桿既有足夠的適應(yīng)性，又有足夠的強(qiáng)度與剛度，通過(guò)支架底座前部?jī)?nèi)藏式千斤頂調(diào)推桿，達(dá)到輸送機(jī)可靠防滑并與支架對(duì)正的目的，這種結(jié)構(gòu)為國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)。⑥本支架裝設(shè)頂梁防倒千斤頂2個(gè)，這樣工作面就可不采成偽斜（機(jī)巷端超前），從而解決工作面運(yùn)輸機(jī)上竄下滑、偽傾斜煤壁片幫、端頭支護(hù)困難等一系列技術(shù)難題，防倒更可靠。掩護(hù)梁側(cè)推千斤頂2個(gè)（過(guò)去的都只有1個(gè)），調(diào)架防倒掩護(hù)性能更好彈簧采用φ16鋼絲,是目前使用中最大的（一般為φ12），使支架防倒和復(fù)位能力更強(qiáng)。⑦立柱伸縮比大：采用單伸縮加套的立柱，,～ m，是支撐掩護(hù)式液壓支架中調(diào)高比最大的,能適應(yīng)較大采高范圍。⑧主要構(gòu)件。采用整頂梁、雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板、掩護(hù)梁前連桿銷(xiāo)軸外露箱體外，構(gòu)件采用Q460高強(qiáng)度板和部分16 Mn板。⑨適應(yīng)范圍廣。除常設(shè)的后調(diào)裝置和彈簧、千斤頂控制的雙側(cè)護(hù)板及對(duì)稱(chēng)調(diào)架梁外，還可加各式防護(hù)裝置，包括排頭支架防倒防滑、排尾支架防倒防滑、輸送機(jī)防滑和架前旋轉(zhuǎn)保護(hù)裝置，可液控側(cè)護(hù)板和調(diào)架梁實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防滑，支架能用于傾角45176?！?0176。左右煤層。⑩配備新型橫式端頭支架，有效解決煤層傾角變化工作面下端頭過(guò)渡三角區(qū)頂板支撐難題。應(yīng)用于下部端頭的端頭支架3架，定型為ZTHJ11400/15/23（圖61）。①橫向布置和前移。端頭支架與工作面支架成90176。橫向布置，且橫向前移，故稱(chēng)為橫式端頭支架。 ②能適應(yīng)煤層傾角變化。前進(jìn)式（縱式）端頭支架，支撐大傾角頂板會(huì)失穩(wěn)；橫式端頭支架頂梁可隨煤層傾角變化支撐頂板，且立柱行程大于升降座千斤頂行程，可使頂梁向上擺角適應(yīng)頂板傾角變化。 ③能承受大傾角煤層復(fù)雜頂板壓力和動(dòng)力。頂梁始終隨頂板傾角變化而嚴(yán)實(shí)支撐頂板，且立柱隨頂梁（亦隨煤層頂板）斜撐，支撐狀態(tài)穩(wěn)定，有效承受大傾角煤層復(fù)雜頂板壓力和動(dòng)壓。④升降座代替四連桿，適應(yīng)調(diào)高、承受側(cè)向力。四連桿要求后部空間大，而橫式端頭支架受巷道所限后部空間較小，采用升降座代替四連桿承受水平、側(cè)向力；由千斤頂控制升降座，能適應(yīng)巷道變化和調(diào)高要求。⑤側(cè)推千斤頂互動(dòng)，掩護(hù)移架空間。橫向前移，側(cè)護(hù)板要掩護(hù)一個(gè)移架步距的空間，一般彈簧滿足不了要求，故采用側(cè)推千斤頂互動(dòng)2340mm。即推前、中架時(shí)中、后架側(cè)護(hù)板同時(shí)伸出，拉后架時(shí)中、后架側(cè)護(hù)板同時(shí)收回，且側(cè)護(hù)板伸、收保持與推移千斤頂同步，才能確保推移架過(guò)程中的架間有效掩護(hù)，防止矸石進(jìn)入架間影響正常移架。⑥設(shè)伸縮梁和支撐座，解決“三角帶”頂板支護(hù)。端頭支架和工作面支架間的“三角帶”，歷來(lái)是綜采工作面的支護(hù)難點(diǎn)，“三角帶”隨傾角而變化，安全性差，經(jīng)常影響正規(guī)循環(huán)。采用伸縮梁和支撐座，可以有效地支護(hù)“三角帶”頂板。伸縮梁下設(shè)支撐千斤頂，能增加伸縮梁伸出后前端的支撐力。⑦雙推移千斤頂加側(cè)推裝置，確保協(xié)調(diào)前移。橫向移動(dòng)，只能采用左、右雙推移千斤頂才能實(shí)現(xiàn)，加側(cè)推裝置，能使端頭支架、轉(zhuǎn)載機(jī)和工作面輸送機(jī)機(jī)頭同步協(xié)調(diào)推進(jìn)。⑧特設(shè)各式附件，增強(qiáng)端頭支架適應(yīng)性能。包括在頂梁上附設(shè)的側(cè)下?lián)蹴钒?、升降擋矸板和架上擋矸板等，使端頭支架的防護(hù)性能更好。⑨雙側(cè)護(hù)板和千斤頂外調(diào)的安裝，便于井下安裝使用。中、后架設(shè)雙側(cè)護(hù)板，兩架內(nèi)側(cè)則由千斤頂控制，做相向運(yùn)動(dòng)，掩護(hù)移架空間；加設(shè)導(dǎo)向軸，增強(qiáng)側(cè)護(hù)板抗彎變形能力；千斤頂可以調(diào)向安裝，側(cè)護(hù)板固定側(cè)和活動(dòng)側(cè)可互換，便于井下調(diào)向安裝使用。⑩通用性好，可以實(shí)現(xiàn)完全互換。應(yīng)用于上部端頭的支架1架，定型為ZTJ3600/15/23（圖62）。①該上端頭支架與工作面支架平行布置，寬度比工作面支架略寬，以便能夠適應(yīng)運(yùn)輸機(jī)的電機(jī)藏入和達(dá)到連接底板的能力，增強(qiáng)底板強(qiáng)度。②能適應(yīng)煤層傾角變化且不下滑。上端頭支架頂梁可隨煤層傾角變化支撐頂板，為了上端頭支架與工作面支架能夠很好的調(diào)正，設(shè)計(jì)了可變調(diào)架梁裝置，該裝置可以很好的調(diào)整上端頭支架與工作面支架的間隙，使得他們之間可以很好的依托，起到一定的防滑作用。③設(shè)計(jì)了鉸接前梁。為了能夠適應(yīng)采煤機(jī)在走刀之后的頂板懸出部分，特地設(shè)計(jì)了鉸接前梁，鉸接前梁可以在采煤機(jī)離開(kāi)機(jī)頭后及時(shí)支護(hù)頂板。以防上端頭部分片幫等現(xiàn)象發(fā)生。 圖61 下端頭支護(hù)示意圖圖62 上端頭液壓支架由于煤層傾角大，存在支架的架間竄矸、工作面上側(cè)滾矸、煤壁片幫或割煤過(guò)程中塊煤滾落等安全隱患。工作面矸石（煤塊）安全防護(hù)的主要解決方案是設(shè)置架前擋矸裝置和架間擋矸裝置。在支架前的每節(jié)輸送機(jī)中部槽上（電纜槽側(cè)）設(shè)置一塊利用千斤頂升降的擋矸板，將機(jī)道與工作面（人員行走和工作空間）隔開(kāi)，使采煤機(jī)割下的煤和煤壁片幫煤不竄入工作面?zhèn)?。處理采煤機(jī)、輸送機(jī)和移架時(shí)，可將對(duì)應(yīng)的一塊或幾塊擋矸板降下，處理后及時(shí)升起。在工作面液壓支架頂梁的上側(cè)分段布置一個(gè)既能上下升降，又能左右開(kāi)關(guān)的擋矸門(mén)。此門(mén)關(guān)閉，能擋住上方下竄的煤矸，使下方工作和行走的人員不受傷害。人員通過(guò)時(shí)，打開(kāi)此門(mén)，通過(guò)后及時(shí)關(guān)閉。該門(mén)用液壓伸縮缸作為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)升降及左右關(guān)閉。因工作面傾角大，工作面采下的煤（矸）加速下滾下竄，到達(dá)工作面下口時(shí)速度最快，沖擊力最大，難以保證下出口的人員通行、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾維護(hù)等工作人員的安全。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，擬在采用三個(gè)橫式端頭支架基礎(chǔ)之上，在端頭支架上設(shè)置擋矸板，確保支架立柱與后側(cè)連桿之間人員通行安全。表62 示范工程實(shí)施工作面主要設(shè)備匯總表序號(hào)名 稱(chēng)型號(hào)規(guī)格單位數(shù) 量備 注1綜采支架ZJ3600/15/36架832采 煤 機(jī)MG250/6