复杂条件下倾斜长壁过老巷回采技术

目  录

1  项目研究背景... 1

2  工作面安全回采论证... 3

2.1  工作面情况分析... 3

2.2  开采技术论证... 3

2.3  水文地质条件论证... 3

2.4  生产技术条件论证... 4

2.5  生产系统论证... 4

2.6  通防技术措施论证... 4

2.7  存在问题及建议... 5

2.8  论证结论... 5

3  掘进期间老巷封闭方案... 5

4  工作面老巷情况分析... 5

4.1  工作面概况... 5

4.2  工作面老巷情况... 6

4.2.1  4206材料巷联络巷老巷情况... 9

4.2.2  第一组老巷情况... 10

4.2.3  第二组老巷情况... 13

4.2.4  第三组老巷情况... 16

5  过老巷回采准备及施工方法... 19

5.1  过老巷超前准备工作... 19

5.2  过老巷具体施工方法... 21

6  过老巷回采过程中控制措施... 23

6.1  回采过老巷层位控制措施... 23

6.2  回采过老巷防灭火控制措施... 24

6.3  回采过老巷水控制措施... 25

6.4  回采过老巷巷道状态控制措施... 26

7  过老巷回采期间问题及应对措施... 26

7.1  层位调整问题及应对措施... 26

7.2  工序质量问题及应对措施... 28

8  机电设备问题及应对措施... 29

8.1  采煤机平板滑靴加厚... 29

8.2  采煤机外牵引井下分体... 30

8.3  运输巷胶带输送机防飞车... 30

8.4  乳化液泵站调平方案... 31

8.5  变电列车外移及防飞车方案... 32

8.6  后部刮板输送机电机防挤压方案... 33

9  经济效益分析... 34

9.1  增加原煤资源回收... 34

9.2  机电设备降损费用... 34

10  取得的效果... 35

复杂条件下倾斜长壁过老巷回采技术

1  项目研究背景

山东能源龙矿集团梁家煤矿位于胶东半岛西北部、渤海湾南岸的龙口境内，是我国最大的海滨煤矿。梁家煤矿1992年11月28日正式投产，矿井初步设计年生产能力为180万吨。2004年经过矿井全面技术改造，矿井核定生产能力达到280万吨。

随着矿井自1992年投产以来，煤炭储量的逐年减少，接续压力越来越大。截止到2013年末，梁家煤矿主采煤层储量中：煤1油2上分层产品主要为油页岩，煤2层建筑物下压煤量占可采储量的77.7%，煤4层建筑物下压煤量占可采储量的69.7%。根据梁家煤矿开拓方案编排情况，2016年以后矿井将面临无煤可采的情况。2013年，为了缓解矿井资源匮乏的局面，延长煤线生产年限，提升矿井经济效益，梁家煤矿利用煤4二采区采区上山保护煤柱布置了此采区的最后一个工作面，即4218工作面。

4218面贯穿于4206面、4208面、4210面和4216面的保护煤柱，为采区上山倾斜长壁大倾角俯采面，4218工作面长度86.25m，推进长度729.38m，倾斜坡度最大达到16°，工作面内断层地质构造复杂。4218面材料巷利用原煤4二采皮带巷；运输巷沿着原4206面、4208面、4210面和4216面的平行施打，与已采面停采线保持14-24米的距离，并且需要与已采区的老巷平交揭露；切眼布置在4206材料巷老巷下方，与老巷保持10-20米的距离，需要与原4206材料联络巷老巷平交揭露。4218工作面中共有4206面材料联络巷、4206面运输巷、4208面材料巷及联络巷、4208面运输巷及联络巷、4210面材料巷、4210面运输巷、4216面材料巷及联络巷共9条老巷。

4218面回采过老巷之多、过程之复杂均为梁家煤矿历史之最，在工作面回采过程中，面临老空内气体超限、注浆涌出、涌水、关联老巷、巷道状态等影响因素，加上顺槽大角度提升运输，不利因素较多，对工作面设备损害较大，制约工作面快速推进，给工作面的正常推进造成极大影响。

2  工作面安全回采论证

为保证4218面安全顺利回采，矿井于2013年组织采煤、地测、通防、机电、安全等有关专家针对4218工作面开采安全进行了审查论证。专家组通过听取汇报、审查有关资料及质疑，形成意见如下：

2.1  工作面情况分析

梁家煤矿4218工作面是梁家煤矿煤4二采区设计开采的最后1个工作面，4218工作面井下位置位于煤4二采区西部，北部为4202工作面采空区，东为4206、4208、4210、4216等工作面采空区，南为小孙家梁家村压煤边界，西为煤4二采轨道上山，上覆有煤2二采已封闭的轨道、皮带上山及东翼回风上山。地面位于小孙家、梁家村以北，兴隆庄以南。4218工作面长度86.25m，推进长度729.38m，回采面积：62907.57m2。4218工作面采用物探、钻探等探查手段，查明了构造发育情况、煤层厚度变化规律及影响工作面开采的各种地质因素。通过分析，4218面的地质构造已基本探明，能够安全地进行回采。

2.2  开采技术论证

4218工作面拟采用倾向长壁后退式采煤法，综合机械化放顶煤回采工艺进行回采，该矿自2002年就开始应用，在回采过程中已经积累了较为成熟的软岩地层条件下的综放技术经验，工作面的设计、巷道断面及支护方式、回采技术参数的选择合理、可行，能够满足生产需要和文件规定要求，能够满足4218工作面开采的需要。

2.3  水文地质条件论证

4218工作面水文地质条件简单，工作面东部为已回采的4206面、4208面、4210面及4216面采空区，在4218工作面回采范影响范围内，除4216面采空区外，其它各采空区内基本无积水，影响4216面回采的4216工作面的采空区积水在掘进施工期间已进行探放，对回采基本无影响。工作面严格按照防治水规定留设井田边界煤柱，开采影响区内无强含水层。

梁家煤矿依据采区构造情况、村庄保护煤柱情况对采区工作面布置进行了整体规划，4218工作面设计过程中，利用原煤4二采区皮带上山作为工作面材料巷，为尽量增加工作面储量，但同时也要保障 ……此处隐藏13288个字……乳化液泵站底座两侧焊接工字钢进行起高，然后焊接工字钢横梁用以固定千斤顶。千斤顶底部垫铁鞋，对千斤顶供液即能实现乳化液泵站的起吊。在起吊工作完成后将千斤顶撤除从而不影响变电列车外移。护帮千斤顶活缸长度为70cm，可以实现泵站的调平。

乳化液泵站辅助起吊装置自4218工作面投入使用以来，大大节约了外移变电列车后泵站调平时间，不仅缩短了起吊泵站时间，而且提高了作业安全系数，节约了人力。

8.5  变电列车外移及防飞车方案

大坡度顺槽相比平巷外移变电列车期间对回柱绞车、钢丝绳、联车装置及钩头固定的要求更为严格。4218工作面变电列车下井之前，我们主动与矿机电科及维修加工中心进行沟通，在地面对变电列车车辆及联车装置进行加固处理，从源头上保证外移变电列车的安全。其次通过科学计算选择合适的回柱绞车及钢丝绳，从而保证4218工作面顺槽在16°坡度的情况下外移变电列车期间的安全管理。

1、为保证变电列车外移过程中各类连车装置的完好可靠，需要在变电列车下井之前对各车辆及联车装置进行加固处理。

（1）对变压器及变压器以里的车辆碰头处全部焊接20mm筋板进行加固，连车销轴全部改为Φ40或Φ50销轴，并在各车辆碰头两侧焊接Φ28圆钢用以连接保险链，保险链使用200溜子链或者30*108链条。

（2）变电列车底部使用Φ24.5钢丝绳进行串联。

（3）外移变电列车使用JH-20调度绞车底座加筋板，并全部换为高强度螺栓。

（4）变压器车辆底部使用筋板满焊，保证强度。

2、具体实施方案：

（1）外移变电列车使用两部JH-20回柱绞车，一部固定在变电列车正后方，另一部固定在巷道偏下帮人行道。两车平行摆布。回柱绞车固定时，必须在回柱绞车下平铺一层道木进行防滑。用于固定回柱绞车的单体支柱两端必须加垫木锚盘或木板进行防滑，单体支柱必须在手把位置和三向阀位置各绑扎一道防崩管，防止崩柱伤人。

（2）变电列车外移前，必须检查好回柱绞车的固定情况，确保“四压两戗”方式下的单体支柱初撑力达到11.5Mpa。

（3）变电列车正后方JH-20回柱绞车钩头通过回头轮固定在顶板锚梁或者巷道锚杆上（施打锚杆个数必须为4根或4根以上），巷道偏下帮人行道JH-20回柱绞车回头轮固定在变电列车尾部第一部车辆上。10T铁滑车通过26*62圆环T链固定在巷道顶板锚梁或U型棚上，连接环螺栓露出3丝以上。在回柱绞车及钩头外5m处设置警戒，并安排专人看护，不允许有无关人员进入绳道范围之内。

（4）变电列车拉移到位后,为保证变电列车稳固停靠，需要采取以下安全措施：

①在变电列车前方安设手搬挡梁，并在变电列车最前端车辆的碰头下方搭设“十”字木垛阻车装置；

②在移动变电站高压侧前0.3m~0.5m处施打单体点柱进行防跑车保护；

③在移动变电站车辆上帮巷道施打两组锚杆，并将锚梁卡子使用螺帽固定在锚杆上，然后使用不少于φ15.5钢丝绳将车辆与之进行连接固定。

④将变压器的每个车轮用卡轨器固定牢靠，其余变坡段车辆车轮斜下方施打两个卡轨器。

（5）卡轨器固定牢靠后,方可将绞车绳松开，经检查无误后方可送电。安装、拆卸卡轨器时，人员要在轨道两边进行操作。

通过以上对变电列车的改造，4218工作面变电列车实现安全外移，保证了设备及人身安全。

8.6  后部刮板输送机电机防挤压方案

工作面后部刮板输送机机头上尾梁高度较低，拉移端头支架过程中容易导致尾梁千斤顶挤压后部刮板输送机电机，不仅对设备造成损坏而且影响生产组织顺畅。

为解决电机易受挤压的设备隐患，我们通过调整后部刮板输送机电机高度来实现。后部刮板输送机减速机是通过顶底部螺栓及稳钉进行固定，原装配是固定在上方稳钉处，导致电机高度较高，易发生挤压事故。我们利用月度检修时间，将后部刮板输送机机头电机减速机整体下落，并固定在下方稳钉处，从而降低机头电机整体高度，减少了电机发生挤压事故的概率，保证了设备正常运转。

9  经济效益分析

9.1  增加原煤资源回收

4218面属于大倾角俯采综放面，通过在工作面大倾角俯采期间进行4218回采层位进行优化调整，将发育质量较好的煤4-3和4-7层一并回收，比设计增加煤炭资源回收20.42万吨，创效408.4元万。

9.2  机电设备降损费用

（1）、由于连续大倾角采煤导致齿轨、采煤机行走部磨损严重，行走部的更换需要2个班次的准备，1个班次更换，费时费力，其中大件起吊带来的隐患无法计算，单1个行走部的费用要2.7万元，行走部共更换11个，材料费29.7万元，通过一系列措施后共减少行走部投入3个，节省材料费8.1万元。

（2）、齿轨磨损严重：大范围更换齿轨2次，每次更换60根，1根齿轨造价950元，共投入11.4万元，通过实施一系列调整措施后，减少大范围更换1次，节省材料费5.7万元。

（3）、采煤机平板滑靴加厚的方案实施，保证了采煤机正常运转，避免了更换采煤机摇臂及截割电机的带来的材料费及人力投入，预计节省采煤机摇臂及截割电机维修费用、人力运输及更换费用合计约为21万元。

（4）、采煤机外牵引井下分体单独更换导向滑靴减少了人工运输外牵引带来的材料费及人力投入，4218面回采期间共计更换导向滑靴11次，预计节省费用7.6万元。

（5）、乳化液泵站起吊装置的投入使用，每次外移变电列车可节省1小时的调平时间，4218工作面共计外移变电列车16次，共计为工作面回采创造了16小时的生产时间。预计可创收12万元。

（6）、变电列车外移及防飞车方案的实行，保证了变电列车外移期间的安全管理，取得了巨大的安全效益。

（7）、后部刮板输送机防挤压方案的实行，避免了由于减速机或联轴节损坏更换带来的材料费及人力运输费用，预计可节省16万元，以上总共节省材料费：70.4万元。

    综合上述，该科技项目总计创造经济效益478.8万元。

10  取得的效果

通过对4218工作面复杂条件下倾斜长壁过老巷回采期间老巷层位、老巷内的密闭、泥浆、老料情况进行统计分析，详细排查工作面回采过程中层位调整、过老巷技术方案、防灭火措施、机电设备状态控制、提升运输管理、防排水等方面的安全隐患，制定针对性的行之有效的安全技术措施， 一是解决了倾斜长壁俯采过程中采煤机、刮板运输机防倾斜扎底问题；二是解决了回采过老巷期间气体、顶板维护、锚梁、泥浆处理的问题；三是解决了俯采过程中大角度提升运输、皮带防飞车、变电列车防跑问题；四是解决了工作面老空水排放问题；五是解决了工作面俯采期间卧底回采问题；六是每组老巷都采用精细化回采方式，确保各项问题的有效解决。通过技术方案的研究、优化、执行，工作面达到安全高效回采，有效提升了煤炭资源回收率，可以为类似条件下煤柱回收和过老巷回采提供技术、经验借鉴。