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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

研究揭示上湾煤矿超大采高综采初采期间设备遇到的问题及解决方案

2020-07-20

  2018年,上湾煤矿在12号煤四盘区尝试了8.8 m超大采高一次采全高回采工艺。

  

  截至目前,上湾煤矿8.8 m超大采高综采面主要设备全部实现国产化。综采面净长为299.2 m,运输巷和回风巷宽度均为6 m;总宽为311.2 m,共布置支架128台,支架间隙为7 mm,运输巷和回风巷的安全出口和为2.5 m,其中机头安全出口为0.8~1.0 m,机尾安全出口为1.5~1.7 m。综采面中间架为双柱掩护式支架,支架型号为ZY26000/40/88D,支架中心距为2.4 m,支护高度范围为4~8.8 m,移架步距为0.865 m,工作阻力为26000 kN,支护强度可以达到1.7~1.8 MPa。

  

  综采面运输巷布置迈步自移列车,列车整车外形尺寸(长×宽×高)为300 m×1.4 m×5 m,适应巷道高度为1.85~5.5 m,自移列车净重160 t,放上设备后全重约430 t,适应巷道坡度为0°~7°,自移列车正常迈步步距为2 m。

  

  该工艺所用设备均为新研发的配套设备,虽然在设备设计、制造过程中进行了详细的论证和反复实验,但由于地面和井下环境存在差异,设备在井下进行联合运转时出现了各类问题。例如:8.8 m超大采高综采面在试生产过程中出现了支架底座与推拉杆侧面摩擦,综采面安全出口调整困难;拉架时架缝漏矸石面,工作环境视线变差;运输巷自移列车跑偏等影响生产的问题。

  

  (1)支架底座与推拉杆别劲问题解决方案。8.8 m超大采高综采工作面存在的主要问题是液压支架和刮板输送机前进方向不一致,导致工作面支架底座和推拉杆别劲。8.8 m超大采高综采面运输巷的底板高程整体高于回风巷的底板高程,如工程质量控制不好,极易引发综采面向机尾倒架。为了在生产中扶倒架,同时为了使提升底座效果更加明显,减少架前浮煤,经常使用液压支架单侧(右侧)侧护板两人配合的方式扶倒架。

  

支架底座与推拉杆别劲

  为了解决支架底座与推拉杆别劲的问题,甩掉掩护梁上部右侧推油缸,使支架整体力矩最小。

  

  (2)综采面拉架时架缝漏矸问题解决方案。上湾煤矿8.8 m超大采高综采面支架宽度为2.4 m,支架间隙为0~7 mm,由于生产过程中支架频繁升降,支架顶梁和破碎的顶板相互作用,在生产中拉架时支架间不可避免地漏下大量细碎的矸石粉末。由于采高大,细碎的矸石粉尘掉落时间长,工作面粉尘浓度大,作业环境恶劣。

  

  由于支架的频繁移动,若在两侧护间同时安设导矸降尘装置将会互相影响,且易损坏。8.8 m超大采高综采面导矸降尘装置确定采用“L”型槽不锈钢材质单边槽,只需将导矸降尘装置安装在支架掩护梁左侧护上,即可防护相邻两支架架间漏矸。导矸降尘装置两端底槽水平方向距离立柱和支架尾梁处前后均大于865 mm,即大于一个拉架步距,不影响拉架。

  

导矸降尘装置使用效果


  导矸降尘装置固定在支架掩护梁左侧护上,整体为前高后低,底槽与底板水平夹角约为55°,“L”型底槽起到导向作用,使粉尘、矸石以一定角度加速后滑落至架间采空区方向,避开操作人员,保证采煤机司机、支架工等综采面作业人员安全。导矸降尘装置开放面正对向迎风侧,可以起到阻挡粉尘作用,架内不存在因通风产生的紊流引起二次起尘。

  

  (3)运输巷自移列车跑偏问题解决方案。8.8 m超大采高综采面运输巷使用了自移移变列车,自移列车主要有列车牵引支架、推移支架牵引导轨支柱、列车车厢、车厢升降油缸及列车分段导轨组成。列车整车外形尺寸(长×宽×高)为300 m×1.4 m×5 m,适应巷道高度为1.85~5.5 m,自移列车净重为160 t,放上设备后全重约为430 t,适应巷道坡度为0°~7°,自移列车正常迈步步距为2 m。运输巷宽度为6 m,采用机轨合一布置,自移列车布置在巷道副帮侧。为了便于巷道排水,在施工巷道砼底板时,巷帮区域比巷道中部低2~3 cm,由于列车底部轨道不固定,且无调偏装置,在使用过程中,列车常向巷道副帮(行人侧)偏移,出现问题后的对应做法为:将自移列车拉到位后,用短单体和移溜器对偏移轨道进行调整,每调整一次,需要人工搬运一次单体,费时费力。

  

  自移列车跑偏的原因:一是为了便于巷道排水,巷道底板不平,行人侧比巷道中部低2~3 cm,导致车辆拉移过程中向行人侧偏移;二是泵站车厢重心分布偏向行人侧,导致板车升降油缸动作不同步,非行人侧先升起,行人侧后升起,油缸升降时板车轨道向行人侧发生错动,导致移变列车偏移。

  

  自移列车跑偏解决方案为:在自移列车固有的液压系统基础上,在部分较重的车厢,如泵站、移变等板车行人侧安装2个调偏油缸,不使用时收回在板车下,使用时人工拉出,操作阀安装在板车侧面便于操作。


自移列车调偏装置伸出


自移列车调偏装置收回

  

  采高是综采面高产高效开采的基础,每一次采高的增加,都是综采面设备配套和回采技术的革命,也是一个国家煤矿开采装备制造水平提升的表现。神东煤炭集团上湾煤矿12401综采面将一次采全高开采高度由8.0 m增加到8.8 m,虽然只是增加了0.8 m,但背后有超大采高综采面设备配套、巷道支护、顶板管理、回采工艺、信息控制等一系列关键技术在支撑。通过认真分析8.8 m超大采高综采面试生产期间支架、自移列车等设备出现的问题,找出了解决方案,保证了超大采高综采面的安全高效生产。在解决问题的过程中,生产单位和科研院所积累了宝贵的技术经验,对我国煤炭工业装备制造水平的改进和提升具有积极的借鉴意义。

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  责任编辑:宫在芹
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