CN101349159A - 一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿综采工作面快速搬家技术，具体为一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法，解决现有回撤方法采用常规方式及双通道方式所存在各自缺陷的问题，(1)在综采工作面停采线处掘进一条回撤通道，通道断面宽2.8～3.4m，高3.4～3.7m；(2)对回撤通道进行支护；(3)综采工作面超前回撤通道38－42m时，将综采工作面调斜；(4)综采工作面收尾时，在液压支架顶梁上铺设金属网和半圆木，在液压支架上设插梁；(5)待综采工作面与回撤通道贯通后，回撤工作面设备。本发明确定了通道的最佳断面，有效降低通道的掘进和支护费用，缩短搬家系统的形成时间，而且通道的安全性更好，实现了工作面快速搬家、搬家费用低、搬家煤柱省的综合最佳目标。

Description

一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法

技术领域

本发明涉及煤矿综采工作面快速搬家技术，具体为一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法。

背景技术

我国厚煤层资源丰富，厚煤层开采在保障煤炭生产供应能力中占有重要地位，而综采工作面的搬家倒面是综采生产矿井的重要生产准备工作，它不仅是矿井实现安全生产的重要环节，而且也直接制约着综采工作面单产水平的提高。

目前国内外综采工作面搬家技术主要有两种模式：

一种是常规搬家方式—利用工作面回采空间及其生产系统作为搬家系统，利用小绞车牵引、轨道运输作为搬家的主要工具，其主要系统及工艺为：

(1)常规搬家回撤系统的形成

回采工作面采至停采线处，液压支架停止前移，工作面采煤机及刮板运输机继续推进4～6个循环，从而形成回撤空间，并与材料顺槽形成回撤系统；

(2)常规搬家工作面收尾

在综采工作面推采至距停采线12m处挂单层网，8-0m挂双层网；回撤空间内打设锚杆，锚杆四～六排布置，间、排距0.75×0.875m，同时在支架顶梁上加设挑梁加强支护，最后清理浮煤；

(3)液压支架回撤

支架回撤一般从工作面下端头向上端头进行，撤架方法采用抽芯掩护撤架法；

总之，常规搬家系统是利用工作面自身形成了安装、回撤空间，安装、回撤空间狭窄，特别是在形成回撤空间的过程中，需要将支架与刮板输送机之间的连接摘开，由采煤机往返割煤同时对顶板进行锚杆支护，通道施工速度慢，而且顶溜时需要使用圆木，施工的危险度比较大。但该系统不需要留设多余的煤柱。常规搬家技术由于采用轨道运输方式，不仅运输速度慢，而且运输过程中危险度比较大。

由于使用绞车牵引，回撤作业时，工作面大部分设备需要在工作面拆解，至地面后再拼装；安装作业时，工作面大部分设备需要在地面拆解，至工作面后再拼装；不仅影响搬家时间，而且易造成设备损坏。特别是在支架回撤作业时，必须由回撤空间通过绞车拉移至材料顺槽中方可装平板车，上述过程与其余支架的回撤作业互相影响，影响整体回撤速度。

另一种是双通道搬家方式—掘进专用的安装和回撤通道与工作面回采空间形成搬家系统，搬家设备为专用设备，其主要系统及工艺为：

(1)双通道搬家回撤系统的形成

在回采工作面停采线处掘两顺槽的同时，掘出两条平行于回采工作面的辅助通道，靠工作面侧的通道称为回撤通道，靠大巷侧的通道称为回撤辅巷，在两条通道之间掘4～6个联络巷，形成辅巷多通道搬家巷道布置系统；

(2)双通道搬家工作面收尾

在综采工作面推采至距回撤通道12m处，开始挂单层网，8-0m挂双层网；4-0.8m开始挂钢丝绳，两道钢丝绳间隔800mm，共需挂钢丝绳5道。贯通后进行连网与挑梁，最后清理浮煤；

工作面全断面贯通后工作面矿山压力显现非常剧烈，常常出现大面积来压，工作面需采取补强支护，工作面回撤通道补强支护一般采用抬棚加垛式支架支护方式；

(3)液压支架回撤

液压支架回撤顺序采用从中间联巷开口，分两段向两顺槽方向回撤。撤架方法采用抽芯双掩护撤架；

总之，双通道搬家技术由于增加了搬家通道，扩大了搬家空间，搬家系统流畅；但由于需要多施工搬家辅助通道，不仅导致巷道掘进费用增加，而且由于回撤通道断面大，通道支护费用大，需要大量采用单体支柱铁棚与垛式支架进行超前支护，支护投入大，同时还需要留设较多的保安煤柱，煤量损失量也大。

由于煤炭市场竞争的加剧，煤矿企业对由于工作面的搬家或回撤引起的经济效益和资源回收率的降低愈来愈重视，特别是在大采高、重装备、高产高效工作面尤其显得重要。对工作面搬家技术提出新的要求：在一定的搬家时间前提下，降低搬家费用，降低由搬家引起的煤柱损失。

发明内容

本发明为了解决现有煤矿综采工作面搬家回撤方法采用上述常规方式及双通道方式所存在各自缺陷的问题，提供一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法，包括以下步骤：(1)在综采工作面停采线处掘进一条垂直于两皮带顺槽的回撤通道，形成单通道回撤巷道布置系统，回撤通道断面为矩形，宽2.8～3.4m，高3.4～3.7m；(2)对回撤通道进行支护；(3)当综采工作面超前回撤通道38-42m时，将综采工作面调斜，使得综采工作面与回撤通道夹角为6-8°；当综采工作面超前回撤通道8-12m时，完成调斜工作，进行综采工作面与回撤通道的逐段贯通，具体做法是每循环有6-7架液压支架贯通，控顶面积为55-62m²；(4)综采工作面收尾时，在液压支架顶梁上铺设金属网和半圆木；综采工作面与回撤通道贯通后，在每个液压支架上设置插梁，插梁一端支设在液压支架的顶梁上，另一端支设在回撤通道的单体支柱上；(5)待综采工作面与回撤通道全面贯通后，回撤工作面设备，包括液压支架的回撤，液压支架采用自下而上逐架拆除的方法进行回撤，回撤时采用掩护架和单体支柱联合支护的方法进行顶板支护。

本发明针对常规搬家技术搬家回撤时间长，双通道搬家回撤技术搬家费用高、投入大、煤柱损失多的缺点，创立了系统畅通简单、煤柱节省的大采高综采工作面重装备单通道工作面回撤系统并在此基础上形成了搬家速度快、搬家费用低的单通道搬家工艺，具有以下优点：

1)通过理论计算和现场试验，确定了通道的最佳断面，可有效降低通道的掘进费用和支护费用，缩短搬家系统的形成时间，而且通道的安全性更好；

2)单通道液压支架的回撤采用单掩护架顺序回撤法，支架搬运车可直接进入回撤通道搬运支架，对煤层倾角无限制；解决了常规搬家支架的拆除和运输互相干扰，影响回撤时间的问题，也解决了双通道搬家仅适用于煤层倾角小于5度的近水平煤层的问题；

3)通过理论分析与计算机模拟研究，对通道的矿山压力显现规律进行了研究，提出了综采工作面与通道贯通时采用工作面调斜方式与通道逐段贯通，大大降低了来压强度，解决了双通道搬家技术中工作面与通道贯通时矿山压力显现剧烈、需要大量的、高强度的垛式支架补强支护的问题，与双通道工作面全长一次贯通相比，大幅降低了搬家过程中的支护投入和支护费用，贯通时仅需单体支柱补强支护；

4)大采高综采工作面单通道搬家技术主要技术经济指标有：一般对于220-240m长的综采工作面，搬家时间为15天，搬家费用占工作面直接成本13.7‰，无搬家煤柱损失；

总之，本发明所述大采高综采工作面单通道搬家技术实现了工作面快速搬家、搬家费用低、搬家煤柱省的综合最佳目标，取得了创新性研究成果和显著的技术经济效益和社会效益，研究成果达到国际领先水平。

此外，为了进一步证明本发明所述的单通道搬家回撤系统所带来的显著经济效益，特别进行了以下分析：

由于常规搬家技术应用于大采高工作面搬家时间过长，耽误产量过大，经济上明显不合理，故不参与经济比较。

本发明与双通道搬家技术相比：

(1)本发明少掘两条通道，节约的通道掘进费：

2×250m×0.4万元/m＝200万元

(2)本发明采用综采工作面调斜工艺，通道贯通时不需采用垛式支架支护；双通道搬家回撤支架时采用木垛和钢梁支护回撤后的空间，木垛和钢梁无法回收；

上述两项本技术节约的费用为：

a.垛式支架租赁费：67架×200元/天×20天＝268000元；

b.木垛消耗费用：300m³×1100元/m³＝330000元；

c.钢梁消耗费用：1816根×6m/根×26kg/m×4.8元/kg＝1359820元；

合计195万元；

(3)本发明节省了通道保安煤柱，煤柱回收率按93％计，煤炭利税按95元/吨计，节约煤柱费用：

7万t×93％×95元/t＝618万元；

(4)工作面搬家时间多用了5天(双通道搬家回撤时间为10天)，引起的产量损失费用：(按煤矿实际日产1万t/日计)

5天×1万t/天×95元/t＝475万元；

(5)节约的总费用：

200+195+618-475＝538万元

本发明与双通道搬家技术相比，每搬迁一个工作面，节省约500万元费用。

附图说明

图1为本发明所述的单通道搬家回撤系统的示意图

图2为本发明所述2#支架回撤示意图

图3为本发明所述1#支架回撤并作掩护架的示意图

图4为本发明所述3#支架回撤示意图

图5为本发明所述2#支架处的单体支柱回撤示意图

图6为本发明所述4#支架回撤示意图

图7为本发明所述最后两个支架回撤示意图

图中：1-液压支架  2-插梁  3-单体支柱  4-皮带顺槽  5-回撤通道  6-停采线  7-材料顺槽  8-综采工作面  9-1#支架  10-2#支架  11-3#支架12-4#支架

具体实施方式

一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法，包括以下步骤：(1)如图1所示，在综采工作面8停采线6处掘进一条垂直于两皮带顺槽的回撤通道5，形成单通道回撤巷道布置系统，回撤通道5断面为矩形，宽2.8～3.4m，高3.4～3.7m，最佳断面大小为3.2×3.6m；

(2)对回撤通道进行支护，具体方法如下：巷道支护采用锚杆、锚索、金属网联合支护顶板及煤帮；顶锚杆采用Φ18×1800mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，五排矩形布置，间、排距为750×800mm；帮锚杆采用Φ16×1600mm塑料胀套式锚杆，四排矩形布置，间、排距为800×1000mm；锚索采用Φ15.3×7500mm钢绞线，二排矩形布置，间、排距为2000×1600mm；金属网采用45×45网孔的菱形金属网，顶网采用双层金属网，网与网之间采用搭接，重叠间距为100m，联网距为150mm；超前综采工作面150m时，对回撤通道进行加强支护，回撤通道的超前支护采用单体液压支柱进行补强，单体支柱支设三排，间、排距为875×1000mm。

(3)当综采工作面8超前回撤通道38-42m时，将综采工作面8调斜，使得综采工作面与回撤通道夹角为6-8°；当综采工作面超前回撤通道8-12m时，完成调斜工作，进行综采工作面与回撤通道的逐段贯通，具体做法是每循环有6-7架液压支架贯通，控顶面积为55-62m²；

(4)综采工作面收尾时，在液压支架1顶梁上铺设金属网和半圆木，金属网采用45×45mm网孔的菱形金属网，单层铺设，铺设长度7.2m；金属联接采用搭接方式，网与网之间搭接100mm，同时在两网端头进行联网，联网距200mm；每次铺网时，另加设半圆木破板或圆木(前7刀加破板，最后两刀加设圆木)，破板与破板之间采用交错布置；

综采工作面与回撤通道贯通后，在每个液压支架上设置插梁2，插梁长4.0m，插梁间距0.875m，插梁一端支设在液压支架1的顶梁上，插入顶梁400mm，另一端支设在贴帮的单体支柱3上；

(5)待综采工作面8与回撤通道5全面贯通后，回撤工作面设备，首先人工将回撤通道中的浮煤清理干净；其次在工作面上端头安装回柱绞车，在材料顺槽中安装回撤用临时泵站系统；之后开始回撤工作面设备，包括回撤移变列车→刮板输送机机尾→采煤机转载机→破碎机→胶带输送机，最后为液压支架1的回撤，液压支架采用自下而上逐架拆除的方法进行回撤，回撤时采用掩护架和单体支柱联合支护的方法进行顶板支护，液压支架的具体回撤步骤如下：

A.如图2所示，首先抽出机头2#支架10，在抽出的空间支设单体支柱；

B.如图3所示，将机头1#支架9调向后平行于回撤通道支设作为掩护架，掩护架挑起3#支架11顶上的插梁；

C.如图4所示，在3#支架11前方，用单体支柱固定工字钢架子做支撑点，利用支架的推移千斤，前移3#支架，调向拆出；后在拆出的3#支架空间支设单体支柱进行临时支护；

D.如图5所示，前移掩护架，使掩护架挑起4#支架12的插梁；

E.如图6所示，在4#支架前方，用单体支柱固定工字钢架子做支撑点，利用支架的推移千斤，前移4#支架，调向后拆出；

F.以此类推，向机尾方向逐架拆除；

G.如图7所示，在机尾剩余两个支架时，先将掩护架前移拆出，然后彼此相为掩护架前移并撤出；

H.顶板的支护方法：在待拆支架旁，距待拆支架200mm，在支架顶梁的圆木下支设两排六根单体支柱，单体支柱的间距800mm，排距400mm；单体支柱在支架前移后及时回收，在支架调向拉出后，支设在下一个支架旁。

Claims (3)

1、一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法，其特征是包括以下步骤：

(1)在综采工作面(8)停采线(6)处掘进一条垂直于两皮带顺槽的回撤通道(5)，形成单通道回撤巷道布置系统，回撤通道(5)断面为矩形，宽2.8～3.4m，高3.4～3.7m；

(2)对回撤通道进行支护；

(3)当综采工作面(8)超前回撤通道(5)38-42m时，将综采工作面(8)调斜，使得综采工作面与回撤通道夹角为6-8°；当综采工作面超前回撤通道8-12m时，完成调斜工作，进行综采工作面与回撤通道的逐段贯通，具体做法是每循环有6-7架液压支架贯通，控顶面积为55-62m²；

(4)综采工作面收尾时，在液压支架(1)顶梁上铺设金属网和半圆木；综采工作面与回撤通道贯通后，在每个液压支架上设置插梁(2)，插梁一端支设在液压支架(1)的顶梁上，另一端支设在回撤通道(5)的单体支柱(3)上；

(5)待综采工作面(8)与回撤通道(5)全面贯通后，回撤工作面设备，包括液压支架(1)的回撤，液压支架采用自下而上逐架拆除的方法进行回撤，回撤时采用掩护架和单体支柱联合支护的方法进行顶板支护。

2、根据权利要求1所述的一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法，其特征是上述步骤(2)中，回撤通道巷道支护采用锚杆、锚索、金属网联合支护顶板及煤帮；顶锚杆采用Φ18×1800mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，五排矩形布置，间、排距为750×800mm；帮锚杆采用Φ16×1600mm塑料胀套式锚杆，四排矩形布置，间、排距为800×1000mm；锚索采用Φ15.3×7500mm钢绞线，二排矩形布置，间、排距为2000×1600mm；金属网采用45×45网孔的菱形金属网，顶网采用双层金属网，网与网之间采用搭接，重叠间距为100m，联网距为150mm；回撤通道的超前支护采用单体液压支柱进行补强，单体支柱支设三排，间、排距为875×1000mm。

3、根据权利要求1所述的一种单通道无轨胶轮车回撤综采工作面的方法，其特征是上述步骤(5)中液压支架的具体回撤步骤如下：

A.首先抽出机头2#支架(10)，在抽出的空间支设单体支柱；

B.将机头1#支架(9)调向后平行于回撤通道支设作为掩护架，掩护架挑起3#支架(11)顶上的插梁；

C.在3#支架(11)前方，用单体支柱固定工字钢架子做支撑点，利用支架的推移千斤，前移3#支架(11)，调向拆出；后在拆出的3#支架空间支设单体支柱进行临时支护；

D.前移掩护架，使掩护架挑起4#支架(12)的插梁；

E.在4#支架(12)前方，用单体支柱固定工字钢架子做支撑点，利用支架的推移千斤，前移4#支架，调向后拆出；

F.以此类推，向机尾方向逐架拆除；

G在机尾剩余两个支架时，先将掩护架前移拆出，然后彼此相为掩护架前移并撤出；

H.顶板的支护方法：在待拆支架旁，距待拆支架200mm，在支架顶梁的圆木下支设两排六根单体支柱，单体支柱的间距800mm，排距400mm；单体支柱在支架前移后及时回收，在支架调向拉出后，支设在下一个支架旁。

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