一種單通道無軌膠輪車回撤綜採工作面的方法

2023-05-08 10:43:01 1

專利名稱：一種單通道無軌膠輪車回撤綜採工作面的方法
技術領域：
本發明涉及煤礦綜採工作面快速搬家技術，具體為一種單通道無軌膠輪車 回撤綜採工作面的方法。
背景技術：
我國厚煤層資源豐富，厚煤層開採在保障煤炭生產供應能力中佔有重要 地位，而綜採工作面的搬家倒面是綜採生產礦井的重要生產準備工作，它不 僅是礦井實現安全生產的重要環節，而且也直接制約著綜採工作面單產水平 的提高。
目前國內外綜採工作面搬家技術主要有兩種模式
一種是常規搬家方式一利用工作面回採空間及其生產系統作為搬家系統， 利用小絞車牽引、軌道運輸作為搬家的主要工具，其主要系統及工藝為
(1) 常規搬家回撤系統的形成
回採工作面採至停採線處，液壓支架停止前移，工作面採煤機及刮板運輸 機繼續推進4 6個循環，從而形成回撤空間，並與材料順槽形成回撤系統；
(2) 常規搬家工作面收尾
在綜採工作面推採至距停採線12m處掛單層網，8~0m掛雙層網；回撤 空間內打設錨杆，錨杆四 六排布置，間、排距0.75x0.875m，同時在支架頂梁 上加設挑梁加強支護，最後清理浮煤；
(3) 液壓支架回撤
支架回撤一般從工作面下端頭向上端頭進行，撤架方法採用抽芯掩護撤架
總之，常規搬家系統是利用工作面自身形成了安裝、回撤空間，安裝、回 撤空間狹窄，特別是在形成回撤空間的過程中，需要將支架與刮板輸送機之間 的連接摘開，由採煤機往返割煤同時對頂板進行錨杆支護，通道施工速度慢， 而且頂溜時需要使用圓木，施工的危險度比較大。但該系統不需要留設多餘的 煤柱。常規搬家技術由於採用軌道運輸方式，不僅運輸速度慢，而且運輸過程 中危險度比較大。
由於使用絞車牽引，回撤作業時，工作面大部分設備需要在工作面拆解，
至地面後再拼裝；安裝作業時，工作面大部分設備需要在地面拆解，至工作面 後再拼裝；不僅影響搬家時間，而且易造成設備損壞。特別是在支架回撤作業 時，必須由回撤空間通過絞車拉移至材料順槽中方可裝平板車，上述過程與其 餘支架的回撤作業互相影響，影響整體回撤速度。
另一種是雙通道搬家方式一掘進專用的安裝和回撤通道與工作面回採空間 形成搬家系統，搬家設備為專用設備，其主要系統及工藝為
(1) 雙通道搬家回撤系統的形成 在回採工作面停採線處掘兩順槽的同時，掘出兩條平行於回採工作面的輔
助通道，靠工作面側的通道稱為回撤通道，靠大巷側的通道稱為回撤輔巷，在 兩條通道之間掘4 6個聯絡巷，形成輔巷多通道搬家巷道布置系統；
(2) 雙通道搬家工作面收尾 在綜採工作面推採至距回撤通道12m處，開始掛單層網，8—0m掛雙層
網；4-"0.8m開始掛鋼絲繩，兩道鋼絲繩間隔800mm，共需掛鋼絲繩5道。貫 通後進行連網與挑梁，最後清理浮煤；
工作面全斷面貫通後工作面礦山壓力顯現非常劇烈，常常出現大面積來壓， 工作面需採取補強支護，工作面回撤通道補強支護一般採用抬棚加垛式支架支 護方式；
(3) 液壓支架回撤
液壓支架回撤順序採用從中間聯巷開口，分兩段向兩順槽方向回撤。撤架 方法採用抽芯雙掩護撤架；
總之，雙通道搬家技術由於增加了搬家通道，擴大了搬家空間，搬家系統 流暢；但由於需要多施工搬家輔助通道，不僅導致巷道掘進費用增加，而且由 於回撤通道斷面大，通道支護費用大，需要大量採用單體支柱鐵棚與垛式支架 進行超前支護，支護投入大，同時還需要留設較多的保安煤柱，煤量損失量也 大。
由於煤炭市場競爭的加劇，煤礦企業對由於工作面的搬家或回撤引起的 經濟效益和資源回收率的降低愈來愈重視，特別是在大採高、重裝備、高產 高效工作面尤其顯得重要。對工作面搬家技術提出新的要求在一定的搬家 時間前提下，降低搬家費用，降低由搬家引起的煤柱損失。

發明內容
本發明為了解決現有煤礦綜採工作面搬家回撤方法採用上述常規方式及雙 通道方式所存在各自缺陷的問題，提供一種單通道無軌膠輪車回撤綜採工作面 的方法。
本發明是採用如下技術方案實現的 一種單通道無軌膠輪車回撤綜採工作 面的方法，包括以下步驟(1)在綜採工作面停採線處掘進一條垂直於兩皮帶 順槽的回撤通道，形成單通道回撤巷道布置系統，回撤通道斷面為矩形，寬2.8 3.4m，高3.4 3.7m; (2)對回撤通道進行支護；(3)當綜採工作面超前回撤通 道38-42m時，將綜採工作面調斜，使得綜採工作面與回撤通道夾角為6-8。；當 綜採工作面超前回撤通道8-12m時，完成調斜工作，進行綜採工作面與回撤通 道的逐段貫通，具體做法是每循環有6-7架液壓支架貫通，控頂面積為55-62 m'; (4)綜採工作面收尾時，在液壓支架頂梁上鋪設金屬網和半圓木；綜採工
作面與回撤通道貫通後，在每個液壓支架上設置插梁，插梁一端支設在液壓支
架的頂梁上，另一端支設在回撤通道的單體支柱上；(5)待綜採工作面與回撤 通道全面貫通後，回撤工作面設備，包括液壓支架的回撤，液壓支架採用自下 而上逐架拆除的方法進行回撤，回撤時採用掩護架和單體支柱聯合支護的方法 進行頂板支護。
本發明針對常規搬家技術搬家回撤時間長，雙通道搬家回撤技術搬家費用 高、投入大、煤柱損失多的缺點，創立了系統暢通簡單、煤柱節省的大採高綜 採工作面重裝備單通道工作面回撤系統並在此基礎上形成了搬家速度快、搬家 費用低的單通道搬家工藝，具有以下優點
1) 通過理論計算和現場試驗，確定了通道的最佳斷面，可有效降低通道的 掘進費用和支護費用，縮短搬家系統的形成時間，而且通道的安全性更好；
2) 單通道液壓支架的回撤採用單掩護架順序回撤法，支架搬運車可直 接進入回撤通道搬運支架，對煤層傾角無限制；解決了常規搬家支架的拆除 和運輸互相干擾，影響回撤時間的問題，也解決了雙通道搬家僅適用於煤層 傾角小於5度的近水平煤層的問題；
3) 通過理論分析與計算機模擬研究，對通道的礦山壓力顯現規律進行了研 究，提出了綜採工作面與通道貫通時採用工作面調斜方式與通道逐段貫通， 大大降低了來壓強度，解決了雙通道搬家技術中工作面與通道貫通時礦山壓力 顯現劇烈、需要大量的、高強度的垛式支架補強支護的問題，與雙通道工作面 全長一次貫通相比，大幅降低了搬家過程中的支護投入和支護費用，貫通時僅 需單體支柱補強支護；
4) 大採高綜採工作面單通道搬家技術主要技術經濟指標有 一般對於220-240m長的綜採工作面，搬家時間為15天，搬家費用佔工作面直接成本
13.7%。，無搬家煤柱損失；
總之，本發明所述大採高綜採工作面單通道搬家技術實現了工作面快速搬
家、搬家費用低、搬家煤柱省的綜合最佳目標，取得了創新性研究成果和顯著
的技術經濟效益和社會效益，研究成果達到國際領先水平。
此外，為了進一步證明本發明所述的單通道搬家回撤系統所帶來的顯著經
濟效益，特別進行了以下分析
由於常規搬家技術應用於大採高工作面搬家時間過長，耽誤產量過大，經 濟上明顯不合理，故不參與經濟比較。
本發明與雙通道搬家技術相比
(1) 本發明少掘兩條通道，節約的通道掘進費
2x250mx0.4萬元/m-200萬元
(2) 本發明採用綜採工作面調斜工藝，通道貫通時不需採用垛式支架支護； 雙通道搬家回撤支架時採用木垛和鋼梁支護回撤後的空間，木垛和鋼梁無法回 收；
上述兩項本技術節約的費用為
a. 垛式支架租賃費67架x200元/天x20天=268000元；
b. 木垛消耗費用300m3xll00元/1113=330000元；
c. 鋼梁消耗費用1816根x6m/根x26kg/mx4.8元/kg-1359820元； 合計195萬元；
(3) 本發明節省了通道保安煤柱，煤柱回收率按93%計，煤炭利稅按95 元/噸計，節約煤柱費用-
7萬tx93%x95元/t-618萬元；
(4) 工作面搬家時間多用了 5天(雙通道搬家回撤時間為10天)，引起 的產量損失費用(按煤礦實際日產l萬t/日計)5天xl萬t/天x95元/1=475萬元； (5)節約的總費用-
200+195+618-475=538萬元 本發明與雙通道搬家技術相比，每搬遷一個工作面，節省約500萬元費用。


圖1為本發明所述的單通道搬家回撤系統的示意圖
圖2為本發明所述2#支架回撤示意圖
圖3為本發明所述1#支架回撤併作掩護架的示意圖
圖4為本發明所述3#支架回撤示意圖
圖5為本發明所述2#支架處的單體支柱回撤示意圖
圖6為本發明所述4#支架回撤示意圖
圖7為本發明所述最後兩個支架回撤示意圖
圖中1-液壓支架2-插梁3-單體支柱4-皮帶順槽5-回撤通道6-停採線7-材料順槽8-綜採工作面 9-1#支架10-2#支架 11-3#支架 12-4#支架
具體實施例方式
一種單通道無軌膠輪車回撤綜採工作面的方法，包括以下步驟(1)如圖 1所示，在綜採工作面8停採線6處掘進一條垂直於兩皮帶順槽的回撤通道5， 形成單通道回撤巷道布置系統，回撤通道5斷面為矩形，寬2.8 3.4 m，高3.4 3.7 m，最佳斷面大小為3.2x3.6m;
(2)對回撤通道進行支護，具體方法如下巷道支護採用錨杆、錨索、金 屬網聯合支護頂板及煤幫;頂錨杆採用018xl800mm左旋無縱筋螺紋鋼錨杆， 五排矩形布置，間、排距為750x800mm;幫錨杆採用016x1600mm塑料脹套
式錨杆，四排矩形布置，間、排距為800x1000mm;錨索採用015.3x7500mm 鋼絞線，二排矩形布置，間、排距為2000xl600mm;金屬網採用45x45網孔的 菱形金屬網，頂網採用雙層金屬網，網與網之間採用搭接，重疊間距為100m， 聯網距為150mm;超前綜採工作面150m時，對回撤通道進行加強支護，回撤 通道的超前支護採用單體液壓支柱進行補強，單體支柱支設三排，間、排距為 875xl000mm。
(3) 當綜採工作面8超前回撤通道38-42m時，將綜採工作面8調斜，使得 綜採工作面與回撤通道夾角為6-8°;當綜採工作面超前回撤通道8-12m時，完 成調斜工作，進行綜採工作面與回撤通道的逐段貫通，具體做法是每循環有6-7 架液壓支架貫通，控頂面積為55-62 nf;
(4) 綜採工作面收尾時，在液壓支架1頂梁上鋪設金屬網和半圓木，金屬 網採用45x45mm網孔的菱形金屬網，單層鋪設，鋪設長度7.2m;金屬聯接採 用搭接方式，網與網之間搭接100mm，同時在兩網端頭進行聯網，聯網距 200mm;每次鋪網時，另加設半圓木破板或圓木(前7刀加破板，最後兩刀加 設圓木)，破板與破板之間採用交錯布置；
綜採工作面與回撤通道貫通後，在每個液壓支架上設置插梁2 ，插梁長4.0m， 插梁間距0.875m ，插梁一端支設在液壓支架1的頂梁上，插入頂梁400mm， 另一端支設在貼幫的單體支柱3上；
(5) 待綜採工作面8與回撤通道5全面貫通後，回撤工作面設備，首先人 工將回撤通道中的浮煤清理乾淨；其次在工作面上端頭安裝回柱絞車，在材料 順槽中安裝回撤用臨時泵站系統；之後開始回撤工作面設備，包括回撤移變列 車—刮板輸送機機尾—採煤機轉載機—破碎機—膠帶輸送機，最後為液壓支架1的回撤，液壓支架採用自下而上逐架拆除的方法進行回撤，回撤時採用掩護 架和單體支柱聯合支護的方法進行頂板支護，液壓支架的具體回撤步驟如下
A. 如圖2所示，首先抽出機頭2#支架10，在抽出的空間支設單體支柱；
B. 如圖3所示，將機頭1#支架9調向後平行於回撤通道支設作為掩護架， 掩護架挑起3#支架11頂上的插梁；
C. 如圖4所示，在3#支架11前方，用單體支柱固定工字鋼架子做支撐點， 利用支架的推移千斤，前移3#支架，調向拆出；後在拆出的3#支架空間支設單 體支柱進行臨時支護；
D. 如圖5所示，前移掩護架，使掩護架挑起4#支架12的插梁；
E. 如圖6所示，在4#支架前方，用單體支柱固定工字鋼架子做支撐點，利 用支架的推移千斤，前移4#支架，調向後拆出；
F. 以此類推，向機尾方向逐架拆除；
G. 如圖7所示，在機尾剩餘兩個支架時，先將掩護架前移拆出，然後彼此 相為掩護架前移並撤出；
H.頂板的支護方法在待拆支架旁，距待拆支架200mm，在支架頂梁的圓 木下支設兩排六根單體支柱，單體支柱的間距800mm，排距400mm;單體支柱 在支架前移後及時回收，在支架調向拉出後，支設在下一個支架旁。
權利要求
1、一種單通道無軌膠輪車回撤綜採工作面的方法，其特徵是包括以下步驟(1)在綜採工作面(8)停採線(6)處掘進一條垂直於兩皮帶順槽的回撤通道(5)，形成單通道回撤巷道布置系統，回撤通道(5)斷面為矩形，寬2.8～3.4m，高3.4～3.7m；(2)對回撤通道進行支護；(3)當綜採工作面(8)超前回撤通道(5)38-42m時，將綜採工作面(8)調斜，使得綜採工作面與回撤通道夾角為6-8°；當綜採工作面超前回撤通道8-12m時，完成調斜工作，進行綜採工作面與回撤通道的逐段貫通，具體做法是每循環有6-7架液壓支架貫通，控頂面積為55-62m2；(4)綜採工作面收尾時，在液壓支架(1)頂梁上鋪設金屬網和半圓木；綜採工作面與回撤通道貫通後，在每個液壓支架上設置插梁(2)，插梁一端支設在液壓支架(1)的頂梁上，另一端支設在回撤通道(5)的單體支柱(3)上；(5)待綜採工作面(8)與回撤通道(5)全面貫通後，回撤工作面設備，包括液壓支架(1)的回撤，液壓支架採用自下而上逐架拆除的方法進行回撤，回撤時採用掩護架和單體支柱聯合支護的方法進行頂板支護。
2、 根據權利要求1所述的一種單通道無軌膠輪車回撤綜採工作面的方法， 其特徵是上述步驟(2)中，回撤通道巷道支護採用錨杆、錨索、金屬網聯合支 護頂板及煤幫；頂錨杆釆用O)18xl800mm左旋無縱筋螺紋鋼錨杆，五排矩形布 置，間、排距為750x800mm;幫錨杆採用<D16xl600mm塑料脹套式錨杆，四 排矩形布置，間、排距為800xl000mm;錨索採用015.3x7500mm鋼絞線，二 排矩形布置，間、排距為2000xl600mm;金屬網採用45x45網孔的菱形金屬網，頂網採用雙層金屬網，網與網之間採用搭接，重疊間距為100m,聯網距為 150mm;回撤通道的超前支護採用單體液壓支柱進行補強，單體支柱支設三排， 間、排距為875xl000mm。
3、根據權利要求1所述的一種單通道無軌膠輪車回撤綜採工作面的方法， 其特徵是上述步驟(5)中液壓支架的具體回撤步驟如下八.首先抽出機頭2#支架(10)，在抽出的空間支設單體支柱；B. 將機頭1#支架(9)調向後平行於回撤通道支設作為掩護架，掩護架挑起 3#支架(11)頂上的插梁；C. 在3弁支架(11)前方，用單體支柱固定工字鋼架子做支撐點，利用支架 的推移千斤，前移3#支架(11)，調向拆出；後在拆出的3弁支架空間支設單體 支柱進行臨時支護；D. 前移掩護架，使掩護架挑起4#支架(12)的插梁；E. 在4弁支架(12)前方，用單體支柱固定工字鋼架子做支撐點，利用支架 的推移千斤，前移4#支架，調向後拆出；F. 以此類推，向機尾方向逐架拆除；G. 在機尾剩餘兩個支架時，先將掩護架前移拆出，然後彼此相為掩護架前 移並撤出；H. 頂板的支護方法在待拆支架旁，距待拆支架200mm，在支架頂梁的圓 木下支設兩排六根單體支柱，單體支柱的間距800mm，排距400mm;單體支柱 在支架前移後及時回收，在支架調向拉出後，支設在下一個支架旁。
全文摘要
本發明涉及煤礦綜採工作面快速搬家技術，具體為一種單通道無軌膠輪車回撤綜採工作面的方法，解決現有回撤方法採用常規方式及雙通道方式所存在各自缺陷的問題，(1)在綜採工作面停採線處掘進一條回撤通道，通道斷面寬2.8～3.4m，高3.4～3.7m；(2)對回撤通道進行支護；(3)綜採工作面超前回撤通道38-42m時，將綜採工作面調斜；(4)綜採工作面收尾時，在液壓支架頂梁上鋪設金屬網和半圓木，在液壓支架上設插梁；(5)待綜採工作面與回撤通道貫通後，回撤工作面設備。本發明確定了通道的最佳斷面，有效降低通道的掘進和支護費用，縮短搬家系統的形成時間，而且通道的安全性更好，實現了工作面快速搬家、搬家費用低、搬家煤柱省的綜合最佳目標。
文檔編號E21D15/60GK101349159SQ20081007930
公開日2009年1月21日 申請日期2008年8月23日 優先權日2008年8月23日
發明者於建軍, 於長龍, 任建峰, 衛 常, 張國祥, 張新忠, 張殿斌, 朱國民, 鍇 楊, 胡文強, 趙啟安, 趙有功, 郭學平, 雷引民 申請人:山西焦煤集團有限責任公司