工业性试验.docx

1、工业性试验 保利能源沙峪煤矿有限公司2203综采工作面工业性试验报告研究单位：保利能源沙峪煤矿 指导单位：国家安全生产监督管理总局研究中心协助单位：兖矿集团机电设备制造厂 山东新煤机械有限公司 辽源煤矿机械制造有限责任公司二一年四月保利能源沙峪煤矿2203工作面工业性试验报告1 试验地点：保利能源沙峪煤矿有限公司2203工作面。详见图1。图1 2203工作面平面布置图2 工作面煤层自然条件2.1 煤层赋存条件煤层倾角48，平均倾角为6；煤层厚度为0.61.1 m，平均厚度为0.95m；煤层赋存稳定，结构复杂。 2.2 煤层围岩条件煤层直接顶为砂质页岩，平均厚度1.53m；老顶为砂岩，平均厚度为

2、0.65m；底板为砂质页岩，平均厚度为3.54m。2.3 煤层其它条件2#煤层瓦斯相对涌出量1.9m3 /t，绝对涌出量0.88m3 /min,矿井瓦斯等级经鉴定属低瓦斯矿井。2.4 工作面几何尺寸2203工作面上顺槽沿走向长度460m,下顺槽沿走向长度560m，中间顺槽沿走向长度560m，工作面倾斜长度203m。2.5 巷道断面形状、几何参数及支护形式 2203工作面各巷道断面形状、几何参数及支护形式见表1。表1 巷道断面参数及支护形式表巷道名称进、回风断面形状净宽（m）净高（m）净断面（m2）走向长度（m）支护形式上轨道顺槽回 风矩形3.02.06.0460锚网支护下顺皮带巷进 风矩形3.

3、22.06.4560锚网支护中轨道顺槽进 风矩形3.02.06.0560锚网支护联络巷矩形3.02.06.085锚网支护切 眼进 风矩形3.361.45.04120/80液压支架2.6 地质构造情况工作面三条巷道在掘进过程中共揭露断层20条，多为斜交断层，详见表2，其中对回采影响较大的为运F6、中F5和轨F5断层，轨F5断层为斜交正断层，走向48，倾向318,倾角66，落差H=1.8m，对工作面回采影响较大。中F5断层为倾斜正断层，走向90，倾向180,倾角60，落差H=2.0m，该断层与工作面平行，造成工作面局部段为岩石；运F6断层为斜交正断层，走向49，倾向239,倾角32，落差H=2.0

4、m，该断层与工作面斜交，对工作面回采影响大。断层情况详见表2。3 设备配置工作面设备配置详见表3，工作面设备布置图见图2。表2 断 层 情 况 明 细 表断层名称走向()倾向()倾角()落差(m)性质对回采影响2203运F168158450.7正断层有影响2203运F211525450.2正断层无影响2203运F3911470.5正断层有影响2203运F4170260600.4正断层无影响2203运F566156350.7正断层有影响2203运F6149239322.0正断层有影响2203中F153143350.5-1.0正断层有影响2203中F230120570.6正断层有影响2203中F3

5、45135451.0正断层有影响2203中F414104450.4正断层有影响2203中F590180602.0正断层有影响2203中F690180460.7正断层有影响2203联F116979301.5正断层有影响2203联F216979370.5正断层有影响2203联F3292502.0正断层有影响2203轨F116575550.7正断层有影响2203轨F2169259550.8正断层有影响2203轨F3171261450.8正断层有影响2203轨F4109196480.7正断层有影响2203轨F548318661.8正断层有影响4 主要回采工艺4.1 截深根据煤层赋存、煤质及顶底板特征，

6、同时考虑到采煤机和输送机的装机功率及生产运输能力、支架的最大行程、支护方式等因素，确定截深为600mm。表3 2203工作面设备配置表序号设备名称型号单位数量安装地点备注1采煤机MG110/265-BWD台1工作面2液压支架ZY2600/08/18架133工作面3端头支架ZT7600/14.5/25架4顺槽端头4刮板运输机SGZ630/264部1工作面5转载机SZB73055部1运输巷6皮带运输机DSJ8040/240部1运输巷7移动变电站KBSGZY-630/10台1中间巷8移动变电站KBSGZY-400/10台1中间巷9移动变电站KBSGZY-630/10台1配电硐室10乳化液泵站MRB2

7、0031.5台2中间巷11喷雾泵XPB-250/55台2中间巷图2 工作面设备布置图4.2 采煤机进刀及割煤方式 采煤机采用端头斜切进刀（见图3采煤机进刀方式图）；割煤方式为双向割煤。溜头进刀及割煤：煤机下行割煤至溜头时，下滚筒下降沿底，上滚筒上升沿顶，推移机体上部溜子。反向斜切两个机身长的距离，当斜切至足够深截深时，停止割煤。将煤机至溜头的溜子推靠至煤壁。煤机下滚筒上升沿顶，上滚筒下降沿底下行切割。煤机切割至溜头，下滚筒下降沿底，上滚筒上升沿顶，再次上行。煤机上行至吃刀茬处，推移煤机下部溜子及溜头至煤壁，完成进刀。然后下滚筒下降沿底，上滚筒上升沿顶，上行割煤移溜。采煤机进刀方式示意图详见图3

8、。4.3回采工序1）顶板管理采用全部跨落法管理顶板。2）移架工作面移架时采用本架操作，及时移架方式。移架滞后采煤机后滚筒35架，追机作业，移架步距0.6m。图3 采煤机进刀方式示意图3）移溜移架后，距采煤机1015m开始推移输送机，推溜和移架要协调，5 试验时间2010年1月26日2010年5月1日6 工作面实测6.1 通过对2203薄煤层综采工作面工序数据的统计分析，确定出主要工序参数的分布规律。6.2 实测统计(1)采煤机运行速度 由于采煤机运行过程受各种因素和客观条件的影响，据大量的实测统计资料分析，采煤机运行过程是一个随机过程，其速度可用正态分布描述，具体数据见表4采煤机运行情况统计。

9、(2)支架移架速度实测表明，支架的移架时间不是定值，也是随机变量，且服从正态分布，其对应的移架速度也服从正态分布。可用均值=370mmin，方差=054进行分析。表4 采煤机运行情况统计方案平均速度/mmin-1方差采煤机上行割煤3.00.8采煤机下行割煤3.60.68采煤机整个运行过程3.90.66 (3)端头等待时间 工作面采煤机在端头进刀完毕，需端头作业结束后，方可继续割煤。端头等待时间也不是定值，其服从负指数分布。可用均值A=1350min表示。6.3 工序实测分析由以上实测结果可知，从各工序作业参数平均值来说，各工序之间匹配较为合理，能保证日产1800t要求，但由于方差值较大，应不断

10、提高操作人员熟练程度，减少方差值，增加平均值。当日产量增加，采煤机速度加快后，则移架方式、进刀方式也应相应的调整，以保证工作面持续、稳定地生产。6.4 工作面工艺参数的确定工作面合理工艺参数的确定，是根据工作面所采用的循环作业方式，来计算和确定其他工艺参数的具体数值，预测工作面设计生产能力。 6.4.1 单向割煤 （1） (2)式中，L 为工作面长度，m，取203mm； L1 为工作面采煤机端头斜切进刀长度，取25m； Vo 为采煤机下行割煤时牵引速度，取3.6mmin； Vk 为采煤机上行割煤时牵引速度，取3.0mmin； t1 为采煤机反向操作及进刀所需时间，取20min。 由式(1)、（

11、2）得：tl1 =70min；tl2 =80min 6.4.2 每日循环数 N=60(2T1-T2)K/T2 (3) 式中，T1为每天检修时间，取6h； T2为生产准备时间，取05h； K为开机率，90。 由式(2)得：N=8.28 6.4.3 工作面日产量Q =NLMBC (4) 式中：M为采高，m； B为循环进尺，取06m； B为煤的密度，取131tm3 ； C为工作面采出率，取97 。 由式(4）得：Mmax=12m，Qmax =1503.5t； Mmin = 0.8m，Qmin=1002.3t； M平均= 0.95m，Q 平均= 1190.3t。7作业方式及劳动组织7.1作业方式采用“

12、三八”工作制，两班生产一班检修，早班为检修班，中班、夜班为生产班，生产班每班3个循环，检修班1个循环，日循环为7个循环，循环进度0.6m。正规循环作业图见图4。7.2劳动组织劳动组织表见表5。图4 正规循环作业图表5 2203综采工作面劳动组织表班次工种 一 班二 班检修班合 计工 长222按95%出勤人数考虑，本工作面工需工人100人质量验收员111煤机司机332支 架 工888清 理 工330维 护 工446三 机 工556泵 站 工112电 工114油脂管理员1运 料 工6支柱管理员1合 计9528398 试生产期间产量试生产期间日产量见表6。表6 工作面试生产日产量表班次日期早班/t中

13、班/t夜班/t总计/t1.26检修56365712201.27检修65765713141.28检修56356311261.29检修47456310371.30检修4744749482.1检修47455310272.2检修3164747902.3检修3153166322.4检修63247411062.5检修3163166322.6检修2376338702.8检修4744749482.9检修3166379532.9检修63763712742.10检修74074014802.11检修501563.61064.62.12检修50150110022.13检修50156310642.14检修7517511

14、5033.5检修84475115953.8检修84475115953.12检修84484416883.16检修93984417833.25检修84493917833.28检修93993918789 设备运行及故障处理试验期间，“三机”整体运行效果良好，但也有部分问题待解决：（1）刮板运输机电机弹性连接器在试验过程经常打坏梅花垫，影响正常回采；（2）采煤机左滚筒行走轮机构损坏。（3）皮带运输机在边坡点处，压带轮不能压住皮带。针对以上问题，沙峪煤矿与 “三机”厂家技术人员反复分析研究，采取以下技术措施：（1）刮板运输机连轴器由原来的“五爪”式改为“六爪”式，现使用效果良好；（2）采煤机左滚筒行走轮

15、机构经过更换，现使用时未出现损坏现象；（3）皮带运输机在变坡处已更换为一次卸载的方式，运转情况良好。经矿方与 “三机”厂家协作，将以上措施进行落实，现场投入使用，效果明显，达到了预期的各项技术指标。10 过断层方法 根据2203工作面三条巷道所揭露的20条断层来看，工作面通过断层的方式主要有两种：轨F5断层和中F5断层采用工作面仰斜通过断层法处理；工作面仰斜通过断层和工作面俯斜通过断层。10.1 工作面仰斜通过断层的方法（详见图5）工作面仰斜通过断层断层的具体措施（1）采用 “留底挑顶”的方法通过。（2）采煤机割近断层处时，应逐步减小采高，以减少破岩量和增加支架的稳定性，但是支柱要留有足够的伸

16、缩余量，以防压死支架。图5 工作面仰斜通过断层（3）当岩石普氏系数f4时，可采用采煤机直接割岩，牵引速度应减小；滚筒应低速旋转；当岩石普氏系数f4时采用深孔松动爆破技术进行松动岩石。（4）采用两个循环一次爆破方式处理断层全岩段，一次打眼深度确定为1.4 m，炮眼五花布置，装药量为0.3 kg,炮后及时拉超前架支护顶板，该种爆破方式保证了每班正常割煤达到2个循环。（5）改善爆破效果方法是提高爆破的有效能量利用率，具体措施是：合理利用或创造人工自由面；采用毫秒微差挤压爆破；分段装药爆破；采用不耦合装药；保证堵塞长度和堵塞质量。（6）带压擦顶移架断层带顶板破碎，移架时让支架仍保持一定的工作阻力，使顶

17、梁贴着顶板前移，减少由于移架而造成的顶板破坏。但要注意由于支架顶梁与顶板间有摩擦力的存在，千斤顶需要有较高的拉架力，而千斤顶能拉动支架，会造成液压支架支柱的损坏，在实践中要注意调整合适的移架压力。（7）挑顺山梁采煤机割煤后，如果新暴露出来的顶板在短时间内不会冒落，而在支架卸载前移时才有可能冒落时，采用挑顺山梁的方法。移架时先移顶板较完整处的支架，移架时在支架前梁上，沿平等工作面方向架设12根临时的木梁（或废旧的轨道、铁管等），以便挑住附近不完整的顶板，然后再移顶板破碎处的支架。10.2 运F6断层采用工作面俯斜通过断层的方法（详见如图6、图7）工作面俯斜开采时，断层附近的弱变区和破碎带容易片帮

18、冒顶，为此要特别加强对此范围的顶板控制，控制此范围顶板的方法主要是： （1）降低采高。易片帮冒顶范围的采高降低到刚刚能够通过机组为宜。（2）人工做好超前支护，提前控制好顶板。 （3）追机带压移架等等。 图6 工作面俯斜通过断层图7 工作面俯斜通过断层10.3 过断层安全技术措施10.3.1一般技术规定（1）为便于断层构造地段的安全质量及运输管理，确保断层地段采高不低于0.9m。（2）断层下刮板输送机顺平缓冲段范围必须满足采高不低于0.9m、且采煤机能顺利割煤。刮板输送机相邻溜槽上下弯曲度不得大于3度。（3）过页岩断层时，采煤机割底量可根据断层落差，采煤机割上升盘底板、风镐处理下降盘顶板，顺平缓

19、顶底板，以确保支架接顶良好、刮板输送机满足采煤机割煤运行需要。（4）采煤机司机严格控制飘刹刀量，在确保刮板输送机平缓、满足采煤机顺利运行的情况，尽可能地控制割底量。（5）采取松动爆破处理断层处的顶底板时，现场必须对支架采取有效的保护措施，确保支架管路、液压配件受冲击损坏。（6）采煤机司机、支架工、清煤工现场作业时，当心架间漏矸、漏煤块伤人。采煤机司机割煤、支架工拉架时，必须通知周围人员闪开。（7）断层附近的支架必须一次拉移到位，确保接顶严实，必要时采取支架上方垫料接顶。（8）支架梁端距地段出现落顶需要装顶时，必须有班长在现场指挥，由经验丰富的工人作为安全监护人和装顶人员。（9）装顶人员必须严格

20、执行敲帮问顶制度，严禁空顶作业，严禁多头平行作业。装顶时，采煤机、输送机停止运行并闭锁。10.3.2使用风镐安全技术措施。（1）现场两人作业，一人操作，一人安全监护。（2）风镐、风绳与供风管联结牢固，联接点“U”型销插到位。供风前先对该系统进行完好检查，联接无误后方可供风。（3）人员进入溜前处理断层面时，必须对刮板输送机停止运转并闭锁。（4）使用风镐作业前，对剔顶地点加强敲帮问顶工作，处理掉断层面处的悬矸、折帮煤，排查现场不安全隐患。（5）进入溜前使用风镐处理断层面的人员，必须戴口罩、防护眼镜，在条件允许的情况下，操作者处在断层面处的上方侧，防止处理下的顶矸波及人体。（6）处理顶板时，操作人员

21、侧身离开矸石坠落着点不少于0.5m，确保自身安全。（7）当断层面处顶板破碎、有大矸石离顶时，必须停止风镐处理，采取长把工具撬下。（8）风镐处理后的断层地段的顶板、底板平缓过渡，必须满足支架接顶良好，相邻支架间错差不大于300mm，确保支架拉移过程中无滑架、咬架、歪架现象。（9）拆除风管前，要先卸压，严禁带压拆卸风管。10.3.3 风钻打眼安全措施（1）使用专门加工的适应现场作业环境的风钻与钎子,确保施工效果.（2）延至工作面施工地点的19胶管未端必须设有截止阀，以方便现场风钻的使用。（3）工作面风钻所使用的防尘水来至工作面自然防尘用水，水压不大于4MPa。（4）使用风钻施工前，认真检查风钻完好

22、情况以及高压风管、防尘水管的联接情况，确保供风供水系统完好，满足现场安全使用要求。（5）打眼前，对施工地点加强敲帮问顶工作，处理顶板悬矸、煤壁折帮煤及夹矸，防止打眼过程中出现落矸折帮现象。（6）打眼地段如出现灰岩顶板离层、或顶板不完整时，必须在顶板下支设单体支柱，防止打眼过程中出现落顶现象。（7）打眼时三人作业，一人领钎点眼，两人控制风钻。领钎点眼时，领钎人员侧身双手握钎（距钻头0.4m左右地点），人体避开钻杆。控钻人员缓慢开启风钻点眼，待钻头钻入岩体并能正常打眼时，领钎人员躲开钎子并负责现场打眼安全监护工作。（8）打眼过程中，通过工作面的通讯闭锁装置对刮板输送机闭锁。（9）打眼完毕，及时关闭

23、19mm胶管供风截止阀，以及支架上防尘水截止阀，使工作面现场防尘设施恢复原状态。把风钻撤离工作面，放置在巷道超前支护外的安全地点，（10）打眼过程中，如风钻出现故障，由对风钻结构原理熟悉人员负责处理；如高压风管、防尘水管出现故障由当班支架协助现场施工人员处理。（11）用压风吹炮眼时的安全注意事项：A 吹风管必须插入炮眼后方可送风吹出炮眼内的水及岩粉。B 吹风管必须插到炮眼底部，以确保炮眼内的水及岩粉外排彻底。C 操作人员手持吹风管送风时，吹风管口不得正对现场人员。 D 高压软质风管与吹风管联接必须牢固，供风截止阀必须灵敏可靠，现场操作停送风及时。10.3.4 煤电钻打眼处理底板安全措施(1)向

24、工作面拖运煤电钻前，必须由当班跟班电工对煤电钻综合保护装置进行跳闸试验，并做好试验记录，确保综合保护装置安全、灵敏可靠。(2)向工作面拖运电缆时，必须两人分步进行。先把煤电钻电缆拖运至工作面端头巷道内并盘放好，然后再把电缆拖至工作面打眼地点，防止电缆拖运时拐弯受阻、电缆受力过大。(3)拖移电缆时，把煤电钻电缆从电钻操作把手处缠绕在电钻上一圈，然后手持电钻向工作面拖移电缆。(4)拖运电缆时，用力均匀，严禁用力拉扯。(5)煤电钻运到位后送电试运转，观察煤电钻运转情况，无异常情况后方可准备连接供水管路。(6)认真检查电钻就近地点防尘管路的完好情况。确保供水管路各接头处清洁、无粉尘，防止堵塞供水管路；

25、(7)通过工作面防尘供水干管外接湿式打眼供水管路时，在接茬点前方先关闭截止阀，无防尘水压的情况方可操作(8)打眼期间对刮板输送机停电闭锁。打眼过程中，对炮眼产生的粉尘实施外喷雾措施，防止粉尘飞扬。(9)打眼时，二人一组，一人定眼扶钻，一人推钻。定眼人员先用手镐在刨出钻眼窝，然后把钻头放钻孔窝内。推钻人员推钻时用力均匀，防止钻杆从钻孔窝内滑出；扶钻人员开动煤电钻，点动打眼至钻杆钻进岩体无滑动时方可正常打眼。打眼时发现受阻及时停止打眼，防止卡钻杆、烧钻。(10)人工对钻眼洒水降尘时，必须严格控制水量，防止防尘水流入底眼内过多影响装药。(11)钻眼打完后将煤电钻、电缆等盘放在距工作面20m外的电缆框

26、内。10.3.5 爆破时支架保护措施(1)距离爆破地点两侧的支架降下，把专制的长度5m的爆破挡煤皮两端铺在爆破点两侧的支架顶梁上方，与支架顶梁搭接长度不低于20cm，升起支架后，确保挡护皮带坠至底板。(2)在爆破地点支架下方、刮板输送机齿条与电缆槽之间吊挂一块5m长的挡煤皮，挡煤皮下端与齿条固定。(3)两块挡煤皮把爆破地点三面围起，确保爆破时无矸石冲出。10.3.6 飘刹刀措施10.3.6.1 刹刀：当工作面煤层变薄，或煤层进入煤层俯角开采时，需要及时采取刹刀措施，确保采高不低于0.9m.（1）当工作面煤层整体进入俯角开采时，刮板输送机沿煤层底俯角推进，可直接通过采煤机每刀5cm的刹底量进行割

27、底。（2）如受煤层底板影响，溜槽底封板离开煤层底板，刮板输送机溜槽仰角推进时，此时无法刹刀，为防止刮板输送机进一步抬高，可采取把刮板输送机向后拉回，人工处理溜前底板，并垫高刮板输送机后侧，使铲煤板贴底推进。（3）如工作面小范围内出现煤层俯角开采地段。如留底煤小于10cm，采高又不低于0.9m，可直接留底推进。如留底范围较大，通过调整刮板输送机溜槽俯角不能有效刹底时，可拉回溜子，使用风镐回收底煤。10.3.6.2 飘刀条件：（1）断层落差逐渐变小到消失地段，需要逐渐飘刀，滚筒抬高幅度不大于10cm，确保支架推移畅通。（2）煤层变薄割底推进地段，当煤层变厚时，要及时飘刀减少割底量。11 工业性试验

28、效果11.1 机组试验结果经过三个月的工业性试验，机组（三机）性能均稳定，各项技术指标达到了预期的效果。其主要特点如下：（1）机上设有内外喷雾系统，有较好的灭尘效果。（2）PLC控制系统，工作性能稳定，动作点精确，全过程监控。DOP人机界面，实时显示机器工况；故障巡检程序，便于井下问题分析及维护。（3）遥控技术应用，实现了离机操作。（4）刮板运输机采用双电机牵引，有效解决超长工作面（面长203m）的运输问题。（5）机头机尾采用积木式结构。用于调节机头机尾的高度，已适应巷道底板的地形。（6）刮板运输机电机采用横向布置方式，不用过渡支架，使工作面支架简单化，便于管理，上下自开切口，有效解决采煤机割煤割不到两巷的问题，省却开缺口工艺。（7）支架采用整体顶梁结构，顶梁前端采用整体高强板，在保证强度要求的前提下