8 m 以上大采高开采技术与装备技术专题

来源:《煤炭科学技术》2017年第11期

报道了8.8 m 液压支架研发现状,兖矿集团金鸡滩煤矿8.2 m 大采高工作面、神华神东煤炭集团补连塔煤矿8 m 大采高工作面的关键开采技术和成套装备研发应用的最新成果,这为我国乃至世界类似赋存条件厚煤层的安全高效开采提供了技术支撑和借鉴经验,具有重要的推广意义。衷心感谢王国法院士、杨俊哲教授级高级工程师、高有进教授级高级工程师等专家学者在百忙之中为专题撰稿。专题论文11篇。

行业视野

采矿

类别

16个

关键词

32位

专家

11篇

论文

7011IP

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  • 作者(Author): 王国法, 李希勇, 张传昌, 任怀伟

    摘要:针对8 m大采高工作面围岩控制、液压支架可靠性保证、超大煤量自适应连续运行、工作面配套存在的问题进行研究,建立液压支架与围岩的耦合力学模型,采用"双因素控制法"确定超大采高液压支架合理工作阻力,设计伸缩梁与护帮板分离的三级协动护帮装置、大缸径抗冲击双伸缩立柱,有效控制片帮及顶板压力;采用高强度结构钢及智能焊接新工艺提高8.2 m大采高液压支架可靠性;基于无极软启动、超大规格链条及传动系统和电直驱齿辊式连续破碎装置,研制超大煤量自适应刮板输送机;综合对采煤机行走传动、带式输送机可折叠机身、超前液压支护等多个方面进行研究,研发了首套8 m大采高综采成套装备,并在兖矿集团金鸡滩煤矿108工作面进行工业性试验。试验表明:成套装备能有效地控制顶板和煤壁,具备良好的稳定性及可靠性,煤流运输顺畅,无大块煤堵塞,试验期间工作面最高日产5.7万t,月产达到150万t以上。
  • 作者(Author): 杨俊哲

    摘要:为解决8 m厚煤层安全高效开采的问题,以补连塔煤矿首个8 m大采高为研究对象,通过联合技术攻关,形成了一批具有神东自主知识产权的关键技术。重型设备配套总功率达到13 009.4k W,装备技术水平得到进一步提升;在围岩控制方面,形成了大断面巷道支护技术、高压水致裂初次放顶技术、超强大阻力支架支护技术,总结出了超大采高矿压规律;在回采方面,形成了双支架垂直过渡工艺,提高了资源回采率;在信息化技术方面,形成了设备动态监测、数据采集等多种技术。通过一系列关键技术的应用,实现日产4.48万t,具备年产达1 550万t以上的生产能力,回采率达98.12%,为类似条件下8 m厚煤层开采提供技术指导和借鉴。
  • 作者(Author): 高有进

    摘要:针对8.8 m大采高液压支架大缸径立柱材料空白,现有加工制造装备等难以满足用户要求的现状,在架型设计、支架中心距确定、立柱缸径选定与制造、高强钢材料开发与焊接工艺研究等方面进行研究,最终确定了ZY26000/40/88D架型,支架中心距达到2.4 m,立柱缸径φ600 mm,并形成了优选的加工制造工艺,有效保证了产品品质,与钢厂合作开发了ZMJ06高强钢材料,屈服强度达到890MPa,有效减小了支架质量,整架质量控制在100 t以内。目前8.8 m液压支架已经顺利通过了国家实验室型式试验检测,效果良好,为下一步批量生产做好了技术储备。
  • 作者(Author): 张立辉, 李男男

    摘要:针对大采高综采工作面回采时矿压显现剧烈,易发生煤壁片帮、冒顶压架等事故,以神东矿区首个8 m大采高综采工作面为研究对象,通过数值模拟分析得出该综采工作面支承压力峰值处于前方煤壁6~9 m位置,巷帮压力峰值处于前方煤壁6 m左右位置,以现场实际观测及支架压力数据分析对工作面回采过程中矿压显现规律进行了研究。结果表明:随着采高加大,工作面煤壁片帮现象加剧,矿压显现明显,本工作面初次来压步距40~44 m,来压持续5刀,周期来压步距为7.2~16.8 m,平均10.77 m,周期来压持续2~8刀,平均4.8刀,大致呈现"大-小"不规律相间变化趋势,动载系数为1.36~1.74,来压强度较强,相较邻7 m采高工作面矿压显现明显,来压步距减小,来压强度增大,支架阻力满足工作面支护要求,这为同盘区接续大采高工作面安全回采提供了科学依据。
  • 作者(Author): 迟国铭, 张立辉, 唐海军

    摘要:基于特大断面开切眼掘进、支护和综合利用困难的问题,以神东煤炭集团补连塔煤矿8 m大采高综采工作面开切眼为例,研究了特大断面开切眼掘进技术,结合现场实际地质条件及支架参数研究确定了特大断面开切眼支护所需锚杆和锚索长度、直径以及间排距等参数,研究确定了工作面初采强制放顶采用水力压裂工艺时孔口直径、孔口深度、孔口角度以及水压强度等参数。结果表明,特大断面开切眼掘进技术、断面支护参数以及后续水压预裂放顶的运用是安全可靠的,应用该掘进技术和支护参数可保证开切眼围岩稳定,可以满足8 m高支架安装和初采,水压预裂放顶效果明显,为类似地质条件下的大断面巷道掘进与支护以及后续综合利用提供借鉴。
  • 作者(Author): 李明忠, 张德生, 刘壮, 许义

    摘要:针对金鸡滩煤矿8.2 m大采高工作面大断面回采巷道超前支护难题,综合地质条件和推进效率等因素,确定了双列多节自移式超前支架架型。采用低初撑力、高工作阻力的支护理念和初撑力自动保证技术,开发了避锚护顶、行走调控和斜坡式连接梁等新结构,研制出回风巷和运输巷超前支架组。井下试验表明超前支架抗周期来压能力强,推进效率高,超前巷道顶板完整好,具有良好的适应性;进一步分析了超前支架整体顶梁对顶板的反复支撑作用,提出了柔性顶梁的方解决案,为超大采高工作面超前支护技术提供了示范和参考。
  • 作者(Author): 任怀伟, 孟祥军, 李政, 李明忠

    摘要:针对8 m大采高工作面围岩稳定性下降、装备功率和尺寸大幅增加,将对控制的实时性、准确性和适应性提出更高要求的现状,开展超大采高工作面智能化控制技术研究。基于布置在液压支架上的压力及倾角传感器,构建液压支架支护状态在线监测系统;在采煤机记忆截割和高精度位置控制的基础上,依据修正后的采割曲线实现自动割煤;提出刮板输送机多电动机功率协同的智能驱动策略;采用三进三回环形供液及高压自动补偿技术,实现动力系统最小压力波动、最大瞬间供液的智能控制。上述技术在兖矿集团有限公司金鸡滩煤矿进行应用,结果表明:煤壁片帮、支架初撑力不足、刮板输送机压死等问题明显减少,三级护帮动作时间减少1/2,大幅提升了设备的运行质量和效率,可有效满足超大采高工作面的控制需求。
  • 作者(Author): 庞义辉, 王国法, 张金虎, 刘化立

    摘要:针对超大采高工作面超大空间、强扰动岩层运动带来的围岩稳定性控制难题,以金鸡滩煤矿8.0 m大采高开采实践为基础,采用理论分析、数值模拟等方法分析了超大采高工作面顶板岩层破坏的应力路径效应,提出了超大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"结构及稳定性控制技术,并进行了超大采高工作面矿山压力实测分析。研究结果表明,不同层位顶板岩层的峰值应力、差应力及强度-应力比存在较大差异,直接影响顶板岩层的断裂状态及破断结构形式。金鸡滩煤矿8 m大采高工作面顶板岩层易形成"悬臂梁+砌体梁"结构,通过开发ZY21000/38/82D型超大采高液压支架、提高液压支架的强度及支架与围岩的组合刚度,实现了8 m大采高工作面的安全高效开采。

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