分析不规则采煤工作面调斜技术方法的特点及应用

发表时间:2019/8/30   来源:《知识-力量》2019年10月40期   作者:孙浩亮
[导读] 本文浅析采煤工作面楔形调斜法和折线调斜法的特点、适用性,最后细致分析折线调斜法的具体应用以及调斜应用中应该注意的一些问题。
(淮北矿业集团石台矿业有限责任公司,安徽 淮北 235053)
摘要:本文浅析采煤工作面楔形调斜法和折线调斜法的特点、适用性,最后细致分析折线调斜法的具体应用以及调斜应用中应该注意的一些问题。
关键词:煤矿采煤工作面;调斜法;适用性;具体应用

 
          引言:
          煤炭开采的过程中,采面常遇到调斜的问题,若使用传统调斜方法,则不能满足新的支护方式与质量标准化要求。像楔形调斜法、急倾斜煤层使用掩护支架上面和撤面时楔形调斜法等,在一般文献资料中虽有介绍,但在现场应用还较少。根据有关理论,结合工作实践经验,运用一种新的折线调斜法就比较实用,且科学快捷。而楔形调斜虽有应用,但范围小,推广意义不大。
          1 采煤工作面楔形调斜
          1)楔形调斜的基本概念。楔形调斜,实际上就是以采煤工作面的一端为圆点,以工作面的全长为半径,以推进步距为弧长,通过划弧推进,并调动工作面前进方向的一种办法。而每一次采下的煤块,就像一个细长的楔子,所以简称楔形调斜法。
          2)楔形调斜法所存在的问题。①步距要求:楔形调斜法要求炮眼的垂深在一个推进步距(一般0.8-1.2m)内连续变化,即每一个炮眼的深度不同。为达到预定爆破效果,需要计算出每个炮眼的深度,并确定每一个炮眼的装药量。在《煤矿安全规程》中也有规定:“炮眼深度小于0.6m时不得装药、爆破。在特殊条件下,炮眼的深度可以小于0.6m。”因此,在0.6m以下实施大面积爆破是比较困难的。该调斜法对推进步距lm的采煤工作面,每次只能有40%的面长可正常爆破落煤,剩下6O%的面长需要用手镐落煤,或超深爆破,势必增加了空顶面积。②机采面溜子位置的重要性。由于滚筒的长度为一定,从零到一个推进步距的连续变化则取决于移溜的位置。在溜子紧靠煤壁时,落煤就直接进入溜槽内拉走;在溜子离开煤壁一定距离时,落煤会掉在溜槽和煤壁之间的底板上,就需要人工清理了。当溜子同煤壁一边出现空隙时,这也很可能出现弯曲,就不容易控制采煤机了,此时调斜也较难进行。③楔形调斜法比较适合于点柱支护形式。由于铰接顶梁的长度为一定,推进步距则是从零到顶梁长度之间连续变化的,而其余所有的顶梁只能是单挂。如果每一循环不摘梁支柱,就会出现空顶与支柱不成线和不成行的情况。而全部摘梁单挂则会降低支架的稳定性,若全部摘梁向后铰接,那么又会使承压支柱轮番卸压,从而导致顶板轮番下沉。因此,支柱承压不均匀也会大大降低整个采煤工作面上的支护能力。
          3)楔形调斜法的适应性。根据以上分析可见,楔形调斜法虽然能够适应简单的回采,但在安全技术上确是没有无保障的,经济上也是不合理的,因此只能在局部小范围内使用该法。
          2 采煤工作面折线调斜法
          1)采煤工作面折线调斜的概念。一般根据采煤工作面需要调斜的长度和可能的角度,确定工作面中某一点(溜槽长的整数倍)为折点(称圆点),以转动折线为半径,以推进步距为弧长划弧采动一次,然后再将转动折线向前平推,此时折点也随着等长前移,该回采方法称之折线调斜法(见图1所示)。
 
          2)通常最大调斜值的确定。采煤工作面预定调斜产生的三角形的正切值就是调斜值,也就是一个推进步距与采煤工作面采动部分楔长之比。一般该比值越大,调斜速度就越快。为直观便于测定与操作,将调斜值可以换成角度、长度和溜槽节数。此时调斜三角形的小锐角为:β=arctgS/L①;折点处溜槽连接销拉开长度:I=B·tgβ②;每次调斜值(溜槽节数表示)为:N=S/1.5sinβ③;式中:S为一个推进步距的长度;I为调斜采动部分的楔长(即小三角形的股边);B为溜槽宽度(mm)。一般确定最大调斜值的主要依据是刮板运输机的技术性能。因溜槽连接销的长度为60mm,溜槽宽度为620mm,所以:β=arctgζ/B=arctg50/620=4°36′38";N=S/1.5sinβ=1/1.5sin4°36′38"=8.29≈8(节);β=arctg1/12=4°45′49";I=620tg4°45′49"=52(mm);N=8(节)。其调斜角β≤4º45´49",溜槽连接销拉开的长度1≤52mm,一次调斜折线长N≤8,这也就是调斜的最大值。在现场操作过程中,因溜槽内边的弹性压缩,其拐点处两溜槽的扒口值往往小于理论计算值,因此最大调斜值可达到7节溜槽。这也就是实际最大调斜值。
          3)根据现场实际确定合理的调斜值。当一个采煤工作面采用折线调斜法开采时,从出现折线到折线消失变成直线,调斜长度(沿顺槽调斜的前进方向):LS=LM/1.5N④,式中:LM为工作面的长度;N为溜槽节数。若把预定要调斜的走向长度LS和工作面长度LM代入④式,即可求出N≥8,取整数值进行调斜,如此一个调斜周期即可达到预期的效果。若求得N≤8,就要把预定调斜的长度分为两次,也可等分和不等分。此时把新的LS和LM代入④式,即可求出N。这样再进行调斜,经过两个周期也可达到预期的效果。
          4)折线调斜的应用效果。①主动应用和效果:为避免煤壁片帮和顶板断裂,可主动将工作面调到与煤层发育节理相垂直的方向进行。走向采煤工作面遇到较大的倾斜断层时,可主动将工作面调斜到与断层成一定的交角,然后再安全通过。如此倾斜采煤工作面遇到较大断层都可应用该法。若采煤工作面内有平行老巷,调斜工作面,可使工作面与老巷成一定的交角,这也可以安全通过。此时折线调斜法将楔形调斜法的与面长相等的大楔子变成了一个10m左右的小楔子,将90%以上的调梁改柱数减到不足10%,即可按正规回采工作面管理生产。②被动应用和效果:采煤工作面的开切眼与顺槽不垂直,造成每循环都要伸缩溜子,且在工作面的一头还要增设支柱,而另一头还要减撤支柱,这就给工作增加了很大的麻烦,所以需要将工作面调到与运输巷垂直方向进行。采煤工作面与停采线不平行,一头到达采停线,另一头还差若干米时,如此停下来也会丢掉上千吨得煤炭资源,因此采用折线调价斜法再不增加任何投入的情况下,就可将全部煤炭得意回收出来。
          3 调斜应用中应该注意的问题
          常出现的问题在于:①每采煤一个循环,会出现一个10m左右的小楔子,因为在楔子尖部分炮眼深度也是一个推进步距,此时溜子相对不动,支不上正规柱,也挂不上梁,这时的支护情况可仿照正常情况下的弯曲溜子段一样来支设戴帽点柱,即要进行临时支护。②在开始调斜时,由于作业地段比较狭小,这可以实行多循环作业,比如采用见五回二的办法处理采空区,以便增加工时利用率。③调斜时也可以采用连续调斜和既调斜与采通面相结合的办法进行,让大头快走,小头慢走的方式。④当工作面与采停线不平行时,应在撤面前3到5个循环将工作面调直,然后再将直面推进至采停线为止。
          结束语:
          由于采煤块段呈现特殊的形状,为了能将全部煤炭资源得以回收,开采就需要运用调斜方法。折线调斜法就是一种比较科学、便捷的采煤法。其适用性强,工作效率高,且能保障采煤过程中的安全。
参考文献
[1]王志杰.采煤工作面调斜方法比较及其应用效果[J].山东煤炭科技,2004,3:28,30.
[2]李永平.边角煤开采问题探讨[J].山西科技,2010(1).
 
 
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