成莊礦綜放工作面巖頂初采防壓溜工藝改進(jìn)

姬艷波

(晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊礦)

綜采放頂煤工作面切眼設(shè)計(jì)為頂板巷布置時(shí)，初采容易出現(xiàn)壓后溜事故，對工作面正常回采存在較大影響，且事故發(fā)生后處理較為困難，安全風(fēng)險(xiǎn)較大[1]。目前，針對這一事故類型尚無成效顯著的防治辦法，因此研究巖頂初采防壓溜的工藝對煤礦安全生產(chǎn)具有較大意義[2-3]。在充分借鑒國內(nèi)外先進(jìn)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際，以成莊礦巖頂綜采工作面為實(shí)驗(yàn)采面，對巖頂初采工藝進(jìn)行了研究改進(jìn)，有效減少了壓后溜事故的發(fā)生。

1 實(shí)施前的狀況及存在問題

1.1 工作面的概況及主要設(shè)備型號(hào)

成莊礦綜采工作面采用走向長壁、后退式綜合機(jī)械化放頂煤，一次采全高頂板全部垮落采煤法。割煤使用雙滾筒采煤機(jī)。

(1)割煤方式：雙向割煤、采高3.0 m，截深0.8 m。

(2)進(jìn)刀方式：端頭斜切進(jìn)刀、進(jìn)刀距離不少于30 m。

(3)回采順序：

(4)工作面的主要設(shè)備：中間架ZFS5400/17/33；排頭(排尾)架：ZFG5800/19/32；MG450/1020-WD型雙滾筒聯(lián)合采煤機(jī)；2部溜子：SGZ880/2×400型刮板輸送機(jī)。

1.2 實(shí)施前的狀況

目前由于成莊礦地質(zhì)條件影響導(dǎo)致掘進(jìn)巷道煤體軟，煤頂留不住，在設(shè)計(jì)工作面切眼時(shí)多為頂板巷布置，為掘進(jìn)創(chuàng)造了良好條件，但由于頂板為泥巖和砂巖共同組成，在設(shè)備安裝結(jié)束后，初采放頂過程中，破碎的矸石落入后溜，導(dǎo)致出現(xiàn)壓后溜問題。

1.3 存在問題

在初采放頂時(shí)容易造成矸石落入后溜導(dǎo)致負(fù)荷增大，在壓溜區(qū)域擴(kuò)大時(shí)會(huì)造成拉架拖后溜困難，后溜不能正常開啟，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致后溜壓死、后溜斷鏈或電機(jī)負(fù)荷大將電機(jī)損害，甚至有可能造成冒頂事故和人身傷亡。在放頂前采取后溜上先鋪層煤，出現(xiàn)壓死后溜后采取人工搬運(yùn)矸石清除后溜負(fù)荷的方法處理壓溜事故[4-5]。這樣影響了初采進(jìn)度，耗費(fèi)了人力物力財(cái)力，同時(shí)人員進(jìn)入后溜處理事故，也存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。在綜放工作面初采過程中，正常初采時(shí)間為7 d，但是由于2317工作面、5305工作面發(fā)生壓溜，導(dǎo)致2317工作面、4310工作面初采時(shí)間為9 d，5305工作面初采時(shí)間為10 d。

1.4 改進(jìn)目的

(1)優(yōu)化頂板控制方法，減小矸石掉落量，降低后溜負(fù)荷。

(2)調(diào)整刀煤鉆底幅度，在保證設(shè)備正常前提下，盡快鉆入煤層底板。

(3)降低機(jī)電事故發(fā)生率，加快推進(jìn)速度。

(4)降低員工勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，優(yōu)化現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，保證安全生產(chǎn)正常進(jìn)行。

2 主要改進(jìn)方面

2.1 后半部支架頂板聯(lián)金屬網(wǎng)

在綜放工作面后半部支架頂板聯(lián)金屬網(wǎng)，減小矸石掉入量，如圖1所示。

圖1 綜放工作面支架頂梁鋪網(wǎng)

支架鋪網(wǎng)方法為沿工作面50#架至機(jī)尾在支架掩護(hù)梁尾部上鋪設(shè)2趟金屬網(wǎng)，規(guī)格：長×寬=10 m×1.2 m，在聯(lián)網(wǎng)過程中需注意如下。

(1)在安裝支架過程中上單網(wǎng)(6 m×1.5 m，菱形網(wǎng))，縱向上網(wǎng)，覆蓋整個(gè)支架，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接不少于100 mm，聯(lián)網(wǎng)間距不大于200 mm，架前預(yù)留300 mm。

(2)金屬網(wǎng)的長邊搭接不小于0.2 m，每米均勻聯(lián)接8～10扣，短邊搭接0.2～0.5 m，聯(lián)雙排，每排不少于5扣，聯(lián)網(wǎng)時(shí)，扭接不少于兩圈半。

(3)初采期間支架前續(xù)金屬網(wǎng)(10 m×1.2 m)，臥底過程中直到頂梁上方煤厚達(dá)1 m時(shí)停止上網(wǎng)，正常推進(jìn)。

2.2 控制刀煤鉆底幅度

工作面機(jī)頭、機(jī)尾由頂板巷臥底至底板巷過程中，機(jī)頭、機(jī)尾3～4個(gè)架與兩巷保持水平，坡度控制在9°～10°平緩過渡。根據(jù)支架的性能計(jì)算，支架下載幅度超過10°時(shí)，支架前后立柱容易發(fā)生漏液現(xiàn)象；下載幅度小于9°時(shí)，刀煤下載幅度小于90 mm,頂板留煤容易發(fā)生掉落，不利于頂板控制。為了加強(qiáng)現(xiàn)場管控，采用班統(tǒng)計(jì)、日分析的方法有序控制工作面頂板、坡度。如表1。

表1 綜放工作面頂板巷數(shù)據(jù)收集

2.3 控制機(jī)組截深

有效控制機(jī)組截深，采取“割小拉大”的措施，縮小工作面控頂距，使支架能有效地控制頂板和保留頂部煤體。

2.4 其他改進(jìn)

(1)在各種設(shè)備安裝結(jié)束后各設(shè)備聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是后溜，要求在試采前后溜試轉(zhuǎn)時(shí)間不得少于24 h，將后溜充分磨合。

(2)為減少矸石與后溜接觸面，在后溜上提前鋪煤，起到減少設(shè)備摩擦的作用。

3 經(jīng)濟(jì)效益及安全效益

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

在經(jīng)濟(jì)效益方面，改進(jìn)前，受初采工藝所限矸石掉入量大，容易造成壓后溜事故及衍生的后溜斷鏈等機(jī)電事故，會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的損失。采取新工藝后，不僅杜絕了壓后溜事故的發(fā)生，又能有效降低設(shè)備的損耗，保證了有效的初采時(shí)間，更重要的是避免了安全問題造成的經(jīng)濟(jì)損失，跟改進(jìn)前比較，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

(1)直接經(jīng)濟(jì)損失。若造成壓后溜事故，一般需要2 d時(shí)間進(jìn)行處理，若進(jìn)行三班制作業(yè)，每班出勤18人，則清矸和后溜鋪煤等零工工耗為2 d×3班×18人×200元/工=21 600元，直接影響生產(chǎn)而造成平均產(chǎn)量上的損失為2 d×2班×2 000 t/班=8 000 t。

(2)間接經(jīng)濟(jì)損失。矸石壓溜可對后溜設(shè)備造成一定的破壞和損耗，嚴(yán)重時(shí)則需直接更換新備件，其機(jī)電設(shè)備方面的額外投入可見一斑；而處理后溜事故需人員進(jìn)入后溜作業(yè)，其安全風(fēng)險(xiǎn)較大，衍生的安全事故造成的經(jīng)濟(jì)損耗將無法估量。

3.2 安全效益

通過實(shí)施該工藝后，杜絕了壓后溜事故的發(fā)生，也有效降低了設(shè)備的損耗，避免了機(jī)電事故的發(fā)生。從根本上杜絕了人員頻繁進(jìn)入后溜作業(yè)，保證了職工的人身安全。

4 結(jié) 論

通過在后半部支架頂板聯(lián)金屬網(wǎng)，可以從環(huán)節(jié)上防止矸石落到后溜；通過采取控制機(jī)組刀煤鉆底幅度的方法，可以從源頭減少頂板落矸；兩者疊加可以有效防范壓后溜事故的發(fā)生。在成莊礦巖頂綜采工作面實(shí)驗(yàn)應(yīng)用這一工藝后，該采面初采期間未發(fā)生壓后溜事故。隨后，在多個(gè)工作面進(jìn)行了試驗(yàn)推廣，壓后溜事故相比以往明顯減少。此種工藝可以有效保障巖頂綜采工作面初采的正常推進(jìn)，對煤礦綜采工作面防壓溜具有推廣和借鑒意義。