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1达竹煤电（集团）公司铁山南煤矿科技成果报告成果名称：中厚煤层大倾角综合机械化开采技术应用研究成果负责人：唐锋成果完成单位：达竹铁山南煤矿成果完成时间：二O一一年十一月成果编写人：霍人中成果编制时间：二O一一年十一月二十日2大倾角中厚煤层综合机械化开采技术应用研究唐锋廖洪波范天安霍人中李国义摘要：针对东翼-111采区-1113（21）工作面机风巷煤层揭露情况分析，结合西翼401采区K26大倾角综采回采经验，决定在-1113（21）工作面采用综合机械化开采。在开采过程中煤层倾角达到45°左右并工作面底板软，对急倾斜采用仰采方式控制工作面溜子支架下滑管理进行研究，解决了急倾斜软底支架下滑技术难题，顺利回采了-1113（21）工作面并实现了高产高效。关键词：中厚煤层大倾角综合机械化应用研究1、回采工作面概况-1113（21）回采工作面走向长440m，倾斜长95m，风巷标高+47m，机巷标高-20m，煤层倾角45度。1.1、K21煤层顶底板情况顶板：直接顶4～6m，为深灰色砂质泥岩，普氏硬度f=4～6,老顶为T3xj6-3深灰色中粒石英砂岩，厚13.7m左右，含较多黑色矿物，俗称“芝麻砂岩”，普氏硬度f8。底板：局部地段存在伪底0.2～0.5m，泥岩夹煤线，松软较3破碎，直接底为砂质泥岩，厚1.5～2m，普氏硬度f=4～6，老底为T3xj6-1灰白色巨厚层状中粒石英砂岩。煤厚及采高：工作面煤层为复合煤层，含1～3层夹矸，煤厚为0.8～1.3米，采高为0.9～1.6米，煤层结构[1.13(0.22)0.11(0.09)0.03]，普氏硬度f=2,夹矸为泥岩，f4。42采煤方法的可行性分析52.1以往回采工作面现状分析2002年以前铁山南矿井采用了倒台阶、仓储式、巷柱式、俯斜斜走向长壁、走向长壁等采煤方法；2002年以后，淘汰了落后的采煤方法，矿井采煤方法确定为俯伪斜柔性掩护支架采煤法、俯伪斜走向长壁分段采煤法、走向长壁采煤法。矿井目前比较成熟的俯伪斜柔性掩护支架采煤法、俯伪斜走向长壁分段采煤法、走向长壁采煤法。走向长壁采煤法，适应煤层倾角在35度以下。俯伪斜柔性掩护支架采煤法，适应煤层倾角在45度以上。煤层倾角在35度—45度适应俯伪斜走向长壁分段采煤法，由于K21煤层底板有0.2m—0.5m软底，支柱钻底，导致支柱初撑力达不到要求，并软底遇水极容易推底，造成工作面大面积支柱失稳，安全威胁大。2.2急倾斜中厚煤层综合机械化采煤立项的必要性俯伪斜走向长壁采煤方法，对于软底工作面在安全上作业人员根本得不到保证，单产水平低，职工收入低并劳动强度大。不能从根本上解决急倾斜软低工作面支护控顶和防推底等难题，所以寻求适合该煤层的采煤方法，而综合机械化采煤对以上问题能很好地解决。3急倾斜中厚煤层综采项目实施2011年6月，铁山南急倾斜中厚煤层综采得到了达竹煤电公司大力支持，在-1113(21)工作面进行实施。3.1设备选型及性能3.1.1液压支架ZQY2600/07/18两柱掩护式大倾角综采液压支架（1）严格控制四连杆机构销孔的间隙，四连杆机构销孔的间隙应小于1.0mm，连接耳轴向最大配合间隙应小于10mm；6（2）支架应有足够的初撑力，初撑力与工作阻力之比不小于80%，应配备初撑力保持阀，使支架保证达到初撑力；（3）双侧活动侧护板：一侧暂时固定、一侧活动，并将顶梁侧护延长至前端，掩护性好，适应较破碎顶板。内侧加筋，以增强抗弯变形能力；（4）防护装置互换性：所有防护装置，包括工作面支架防倒防滑、排头排尾支架防倒防滑、调架梁、后调、输送机防滑等均具互换性，可以在任何一架相应部位安装；（5）软、硬连接输送机防滑：除闭锁活塞杆腔（硬连接上推闭锁活塞腔）防止输送机下滑性能外，输送机已下滑时还具有整体或分段向上提拉复位的功能。（6）后调装置：两架底座后部设双作用的后调架装置，防止支架前部咬架。3.1.2采煤机MG200/456-AWD型电牵引采煤机(1)能量反馈型四象限运行变频调速电牵引采煤机可适用于倾角（0~50°）的煤层。(2)采用横向布置多电机驱动结构，同纵向布置单(双)电机驱动的结构相比，传动系统简单可靠，效率高，零部件安装和维修方便。(3)采用框架结构，机身设计成左中右三段，三段之间用高强度液压螺栓副联接，彻底解决了采煤机在冲击振动环境下各主要部件联结松动问题。(4)所有切割反力、调高油缸支反力和牵引反力均由牵引箱承受。电控箱、调速箱及调高泵站安装在框架内，不承受外力，因而体积小，可靠性高，便于维修。7(5)截割电机装有弹性扭矩轴，可大大减小截割电机和整个截割传动系统受冲击载荷的影响，延长其工作寿命。当截割部严重过载时，扭矩轴剪断，从而保护整个传动系统。(6)采用高效耐磨滚筒及镐形截齿，消除了切割力不平衡，减小了功率及截齿消耗，增加了块煤率。(7)采用专用交流变频调速装置调速范围广，牵引力及牵引速度大，适合于高产高效工作面。(8)交流变频电牵引系统可采用“一拖一”或“一拖二”方式。“一拖一”方式由两台变频器各自控制一台牵引电机，通过外部控制系统自动平衡两台牵引电机及其牵引部的载荷；而“一拖二”方式采用一台变频器控制两台牵引电机，系统简单、经济。(9)电气控制系统采用PLC，可实现开机操作步骤提示，故障显示和记忆、所有显示实现汉化。(10)有电控箱、变频器、端头控制站上随机操作和离机无线电遥控多种控制方式。(11)瓦斯断电、截割电机恒功率自动控制及过载、水路系统监控、温度监控等保护功能。(12)电控系统能自动跟踪记录系统参数异常及出现可保护性故障时采煤机的工作参数，可记忆及显示故障停机前最近50个时间点的工作参数，便于分析和处理。3.1.3刮板输送机SGZ630/220刮板输送机选择刮板输送机的主要原则是以采煤机最大生产能力为基数，保证工作面运煤能力和运输设备的可靠性和耐用性，兼顾设备启动、保8护和控制性能。主要有以下几个方面：(1)输送量应与采煤机最大生产能力相适应，并且有一定备用能力。(2)结合煤质硬度、块度、运量选择结构型式（单链、双边链、双中链等）、煤质较硬、块度较大时优先选用双边链；煤质较软时可选用单链或双中心链。(3)输送机溜槽的结构选择铸焊结合高强度溜槽，一般优先选用封底式。封底式阻力小，主要用于底板较松软条件。(4)为了配合滚筒采煤机自开切口，应优先选用短机头和短机尾，但机头架和机尾架中板的升角不宜过大，以减少通过压链块时的能耗。3.2设备安装工艺及要求3.2.2ZQY2600/07/18型液压支架、SGZ630/220型输送机、MG200/456-AWD型采煤机的装车(1)液压支架使用专用平板车在地面煤坪整体立式装车，用“Z”字压板和槽钢压杆固定液压支架与专用平板车。支架主柱侧护板要缩到最小位置并锁好侧护；液压支架开口方向为进井方向，方向严禁反装。(2)支架在装上专用平板车前，必须将平板车放到位，并牢固在限位桩上，并用木楔在出车方向把车杠牢，防止滑动。(3)液压支架在地面装车前，必须将各种千斤顶活塞杆和立柱机械加长杆缩回到极限，活动侧护板除液压锁紧外，还必须加机械锁销，支架降到最低高度（不超过0.75m），进、回液胶管对接，堵严其它空接头。(4)液压支架在装车前，必须认真检查专用平板车所有轮对，保9证转动灵活，专用平板车眼孔耳座齐全，牢固无开焊，两挂车环双帽齐全牢固。(5)液压支架装车后，必须用“Z”字型压板和槽钢压杆、钢绳、链子等固定件牢固可靠地固定液压支架。固定用的螺栓、螺母必须用扳手拧紧。(6)输送机使用专用车在煤坪解体装车，用绳索捆绑牢固。(7)采煤机使用专用平板车在地面煤坪解体后，分别装车运输。(8)采煤机在装上专用平板车前，必须将平板车放到位，并牢固在限位桩上，并用木楔在出车方向把车杠牢，防止滑动。3.2.3综采设备起吊(1)必须设专人指挥起吊和固定液压支架与专用平板车，指挥人员应站在所有人员都能看到的位置，看好安全，尤其是起吊硐室的顶板情况，发现问题及时处理。(2)液压支架运输到东翼+300m水平八字口后，用葫芦（20吨）重新吊装支架，将支架吊装到正位，并重新固定牢固。(3)吊装液压支架前必须统一信号，并向所有人员交代清楚。(4)每次吊装前，必须认真检查所有工、器具，钢丝绳等的完好及捆牢靠情况，发现问题必须立即处理。(5)吊装支架必须找准支架重心位置，必须使支架重心与平板车受力重心重合。(6)起吊支架必须使绳套挂在支架重心平衡处，不准挂支架的外凸处。严禁将操纵阀手把、立柱千斤顶等部位用于吊装挂绳。(7)严禁任何人员在支架起吊下方或支架侧面逗留或通过。(8)正确选用符合要求的吊钩、钢丝绳及绳皮、绳扣、绳卡。(9)任何人严禁站在钢绳受力范围内或正对绞车钢绳。10(10)起吊设备，每天必须设有专职人员检查，发现问题处理好后才能使用。(11)液压支架运输到-1113（21）风巷工作面切眼上口后，利用卸车平台配合绞车将支架从专用平板车卸下至卸车平台上，采用绞车牵引支架至开切眼上口，在支架前后两侧探梁上打设4根单体支柱，进行缩立柱缸将支架底座提至距底板0.1m，再在液压支架底座上安装导向滑轨。3.2.4综采设备平巷运输(1)+300m主平硐运输大巷、东翼+100m水平北大巷、-111轨道上山、-111一甩车场、-1113（21）风巷内运输支架及大型设备，采用蓄电池机车运输。蓄电池机车必须匀速慢行，过道岔、弯道要鸣笛并降低速度。(2)根据现场实际，+300m水平主平硐运输大巷液压支架运输采用偏心运输（偏心150mm），偏心后必须保证支架重心平稳，液压支架与专用平板车固定牢靠。(3)支架、输送机、采煤机运输前，必须对支架、输送机采煤机通过的所有路线进行详细检查，发现问题及时处理，确保支架、输送机、采煤机运输畅通无阻。(4)每次运输前，认真检查沿途所有轨道必须符合质量标准。(5)运输中撞垮的金属支架，必须及时恢复，恢复时必须从外向里逐架恢复，并背好帮、顶，收净巷道内的煤、矸及杂物。3.2.4综采设备斜井运输(1)东翼+300m水平主暗斜井采用2m绞车提升，-111轨道上山、工作面切眼内采用回柱绞车（20吨）提升。(2)各斜井阻车器必须灵活可靠，并保持经常关闭，只有车辆通11过时方准打开。(3)液压支架与专用平板车在斜巷运输时，采用专用钢丝绳￠26mm兜住液压支架重心，用绳卡6付将兜住液压支架专用钢丝绳与绞车主钩连接牢固，再用钢丝绳￠26mm将主钩与专用平板车插孔相连，以保证液压支架在斜巷运输安全。(4)液压支架运输到-111轨道上山一甩时，严格检查401一甩道岔完好，道岔搬向是否正确，确认无误后方能运输。(5)必须设专职的操作熟练的绞车司机、挂钩工和信号工，经常检查绞车机械系统，电控系统，刹车系统是否完好，制动是否可靠，检查钢丝绳、绳钩、绳卡、插销、信号等，确保完好，检查液压支架与专用平板车连接、主钩与液压支架专用钢丝绳连接是否齐全牢固。只有在符合要求情况下方能提升。(6)绞车司机不得脱岗，开车时必须集中精神，手不离闸把，严格按信号指令开停车，即：“一次长铃——停车；连续两次长铃——开车；连续三次长铃——倒车松绳；连续四次长铃——慢松绳慢收绳；连续乱铃——掉道或有事”。绞车司机、挂钩工必须坚持持证上岗。行车中，不得急开急停，防止因此发生事故。(7)挂钩工必须在车辆两侧挂钩，严禁在低侧或下方正对着车辆把钩。(8)支架第一架必须缓慢运输，以检查运输系统和设备的通过能力。(9)绞车司机注意力要高度集中，必须听信号指令开车，杜绝误动作；严禁不带电放车和放飞车。(10)各台绞车必须使用声光信号联系，且声光信号必须灵敏可靠。12(11)严格执行“行车不行人，行人不行车”的规定，上下车场口应有人员站岗，禁止人员进入支架、输送机运输经过区域的巷道，站岗人员必须站在安全地点。(12)支架下道使用千斤顶时，必须垫干木楔，不得用油污木料或铁板衬垫，并且随支架升起必须在支架车下支垫保险木，同时绞车司机不能离开绞车，要把钢绳绷紧，刹紧刹车，并用链子把支架固定在轨道上，支架有可能倾倒方和下侧严禁站人操作。(13)在信号工发出信号之前，所有人员必