红柳煤矿6m大采高工作面开采技术及设备选型研究

摘要

红柳矿井是宁东煤田鸳鸯湖矿区的骨干矿井,井田构造发育,含煤地层为侏罗系中统延安组,可采煤层14层。顶部2号主采煤层厚度平均6.1m,倾角一般为6°～18°,埋深160m～1100m。我国开采高度超过5m的大采高工作面不多,且煤层倾角一般小于5°,在红柳矿井倾角6°～18°煤层采用6.0m大采高实现“一井一面”8.0Mt/a,尚无成熟经验。开展缓倾斜煤层6m大采高工作面的合理开采参数、设备选型、支架的防倒防滑和煤帮控制等关键问题研究,十分必要,具有重要的工程实践意义。
　　本论文通过地质条件分析和煤岩物理力学参数测定,采用数值模拟、理论计算、工程类比与现场实践等方法,确定了红柳煤矿6m大采高工作面的合理面长为300m,合理走向长度为2000m,合理的采煤工艺为端部斜切进刀单向割煤;确定了首采面的主要设备选型为MG900/2210-GWD滚筒采煤机、SGZ1250/3×855重型刮板输送机、SZZ1350/525型转载机、ZY10000/28/62D液压支架及相应的排头架和过渡架。提出了液压支架的防倒防滑控制技术:①采用液压支架设置底座调架千斤顶,设置双向可调的顶梁和掩护梁活动侧板,提高支架防滑防倒调控能力;②采用工作面上下端头4架排头架组成移架“锚固站”,提高支架抗倾倒能力;③采用由两端头通过5架过渡支架加大到大采高的过渡方式,解决两端头稳定性难题;④采用下端头运输顺槽超前上端头回风顺槽18m的工作面伪斜布置,解决支架及刮板输送机的下滑问题。提出了防治煤壁片帮技术措施:①液压支架设置二级护帮板,护帮高度2m;②割煤后及时带压移架;③提高正规循环率,加快推进速度。
　　红柳矿井采用了本研究方案和技术措施,开展了1121综采工作面施工与生产,工作面顶板和煤帮控制良好,最高日产量27200t,平均月产量63万t,直接工效达238t/工·日。实践表明,开采技术工艺及设备选型合理,实现了6m大采高安全高效生产。

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1 绪 论

1.1选题背景及意义

1.2国内外大采高综采技术与装备发展状况

1.3大采高采场支护理论的现状及发展[29-53]

1.4研究方法及技术路线

2 矿井地质和开采条件

2.1矿井地质条件

2.2 矿井生产系统

2.3 首采工作面地质条件

2.4 煤岩力学参数实验

3 工作面主要技术参数及回采工艺

3.1采煤方法选择

3.2 工作面主要参数确定

3.3 采煤工艺

3.4 综采工作面设备的防倒防滑技术

3.5 工作面片帮的防治措施

3.6本章小结

4 大采高支架工作阻力分析

4.1经验估算法确定支护强度

4.2 基于顶板分类的支架支护强度计算

4.3 FLAC3D数值模拟计算

4.4 ABAQUS数值模拟分析法

4.5 支架工作阻力的确定

4.6 本章小结

5 大采高工作面主要设备配套选型

5.1设备选型配套原则

5.2液压支架

5.3 采煤机

5.4工作面刮板输送机

5.5 工作面转载机和破碎机

5.6 其它设备

5.7 本章小结

6 开采实践与效果评价

6.1 大采高工作面开采实践

6.2矿压观测及矿压显现规律

6.3 工作面推进过程中出现的问题及处理措施

6.4开采效果分析与评价

7 结 论

致谢

参考文献

附录