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陈四楼煤矿九采区煤层倾角由于受地质构造的影响,角度比较大,以往在掘进过程中如果碰到大坡度下山,掘进机容易下滑,割完煤以后无法顺利后退,通常情况下是改施工工艺为炮掘,并在工作面安设1部40T刮板输送机配合出煤,但是为了加快施工进度尽快完成九采区的出煤系统,决定继续采用综掘施工工艺。
1工程概况
陈四楼煤矿九采区胶带下山巷道设计长度为503.5m,开口处巷道底板标高-710.0m,巷道支护断面为梯形断面,净断面宽度为4200mm,高度不小于3000mm。九采区胶带下山按256°方位沿二2煤层顶板施工,掘进方向煤层倾角10°~25°,平均19°,二2煤层厚2.53m,煤层硬度为1.1。巷道正常掘进时采用EBZ-160掘进机沿煤层顶底板截割并自行装煤,后巷安装1部DSJ1000/63/2×160kW型胶带输送机和1部B800×300/37kW型电滚筒胶带机构成煤流运输系统。顶板和两帮都采用锚网带喷+锚索支护。
2设备参数
EBZ-160型掘进机、DSJ100/63/2×160kW型胶带输送机、B800×300/37kW型电滚筒胶带机主要技术参数。
3技术难点
3.1移动
(1)大坡度综掘施工的一个关键问题是如何解决掘进机的调动,因为在较大的坡度下,机器对地面的有效压力为重力的分力,故有效附着力在其他条件不变的情况下,随坡角增大将减小。综掘机调动的灵活性取决于有效驱动力与行驶阻力的比值,比值越大,调动越灵活。有效驱动力取决于以下2种力中较小的1个:驱动装置所能产生的驱动力、机器对底板的附着力。(2)下山施工时,工作面容易积水,积水不能及时排除时,综掘机在自重作用下容易沉陷在工作面的淤泥积水中。所以,保证工作面干燥是解决综掘机大坡度下山掘进的又一个关键问题。
3.2运输
大坡度下山施工中胶带输送机如何实现向上运输煤渣,这是解决综掘机大坡度下山掘进的又一个关键问题。施工时必须采取更换胶带或采取防止物料下滑、滚落的专项措施,保证施工时的安全。
3.3支护
下山巷道受背斜、向斜或断层等地质构造的影响,部分地段围岩破碎,大坡度下山巷道快速支护是确保掘进施工安全的关键环节。
4解决方法
4.1增加辅助油缸
在掘进机机尾胶带架两侧底板上各打注1根规格为?18.9mm×3000mm的锚索绳,每根锚索配3根MSM2350树脂锚固剂,锚索在底板上外露300~400mm,锚索锚注30min后方可投入使用。使用U型销将1根长15m的630链条与油缸基座销孔连接在一起,然后将此630链条的两端链环分别穿入胶带机尾两侧的地锚索上,通过锁具将此630链条固定在地锚索上;使用连接座将一根630链条的一端连接到掘进机主体尾部,通过连接座将链条与油缸销孔连接。将油缸上的高压胶管连接到掘进机上,通过操作掘进机的操作把手控制油缸的伸缩。掘进机割煤后,通过操作掘进机后安装的油缸辅助掘进机后退。掘进机后退时,先将油缸伸长至最长,然后拉紧与掘进机连接的630链条使掘进机与油缸之间的链条连接段处于最短的状态,人员撤至距地锚索后方不少于10m的安全位置,掘进机司机启动掘进机,操作掘进机与油缸使掘进机后退,待油缸活塞缩短至最短后,将掘进机支腿落至底板固定住掘进机避免掘进机下滑,操作油缸操作手把使油缸伸长至最长,然后将油缸操作手把打到零位,再次调节掘进机与油缸之间的链条使其处于最短的状态,然后进行退掘进机的工作,重复上述步骤直至掘进机退至设计位置。
4.2增加摩擦力
(1)在局部底板岩石比较软或者底板留有底煤时,可以在掘进机履带下面铺垫一些由松木加工而成的木道木,增加掘进机履带与底板的摩擦力,从而增大掘进机自身后退的动力。(2)采用二级排水方法,工作采用隔膜泵及时将积水排入到机尾附近的水箱中。水箱中安设1台潜水泵将水排至后巷水沟中。水箱由薄钢板加工而成,随着工作面的掘进可以及时向前移动。顶板有淋水的地方及时搭设雨棚,将水引入到水沟中,保证综掘机附近巷道底板干燥,从而增加履带与底板的摩擦阻力。
4.3运输防护
在胶带输送机局部曲率半径比较小的地方,安装由陈四楼矿自行研制的防跑、滚矸装置,转载机二运采用防滑胶带,同时在胶带输送机靠近行人帮的1侧,安装防护网,保证行人的安全。
4.4快速支护
(1)由于掘进机回退比较困难,特制订专项措施,将掘进机后退的距离由原来距离工作面不小于5m减小到3m,缩短顶板空顶暴露时间,及时进行临时支护。(2)支护时定人定位置,合理分工,将人员分3组,各组有自己的小组长,保证支护进度和质量。(3)掘进机司机在割煤时要时刻注意顶板的变化,若顶板脱层、掉渣时,立即改变循环进尺,循环进尺由原来1.4m改为0.7m,并加强顶板的支护。
5注意事项
(1)严格执行“敲帮问顶”制度。开工前,班长必须对工作面安全情况进行全面检查,确认无危险后,方准人员进入工作面。掘进工作面严禁空顶作业。(2)连接地锚索与油缸的链条必须受力均匀,严禁出现链条一段受力大、一段受力小的情况。(3)每次张紧掘进机与油缸之间的连接链条前,必须伸出掘进机支撑腿,将掘进机固定牢固,防止人员调节连接链条时掘进机突然下滑造成人员受伤。(4)退掘进机前,除掘进机司机外,其余人员必须退至固定地锚索后不少于10m的安全位置,退掘进机过程中,掘进机司机必须注意力集中,发现异常情况必须立即停止作业,待异常情况排除后方可继续退掘进机。(5)下山工作容易积水,保证水沟及时施工,排水设备完好,同时要有备用设备。(6)掘进机停止工作和检修以及交班时,必须将掘进机切割头落地,并断开掘进机上的电源开关和磁力启动器的隔离开关。(7)过断层期间,顶锚和帮锚都必须紧跟掘进面,滞后掘进面的距离不超过1排。(8)掘进机割煤前,上部帮锚滞后掘进面的距离不超过1排,下部帮锚滞后掘进面的距离不超过2排,防止发生片帮。
6结语
永煤公司陈四楼矿通过以上一系列措施,克服了EBZ-160型掘进机本身存在的缺陷,解决了大倾角下山掘进工程中的难题。与炮掘相比,不但减少了搬运、安装、拆除设备(溜子)的工时,还大大降低了职工劳动强度,更重要的是提高了施工进度,为陈四楼矿以后的大坡度下山巷道的施工提供了可靠的依据。
作者:宋道 刘利 董抗抗 张健 单位:河南能源化工集团永煤公司陈四楼煤矿