鋼絲繩鋸采煤法是1910年在德國出現(xiàn)的。20世紀(jì)50年代末我國先后在四川田堡煤礦、京西大臺煤礦進(jìn)行了試驗(yàn)，后來在廣東曲任礦務(wù)局等江南一些礦區(qū)得到應(yīng)用。
一、特點(diǎn)及適用條件
鋼絲繩鋸一般每0.5~1m安裝一組碎煤刀，鋼絲繩通過兩個(gè)出口繞過定向滑輪與位于巷道中的絞車相連接。絞車帶動(dòng)牽引鋼絲繩，使繩鋸壓緊煤壁，作往復(fù)切割運(yùn)動(dòng)，煤鋸就拉出一個(gè)槽溝，隨著槽溝的加深，煤壁在礦山壓力的作用下，自行垮落破碎，然后靠煤炭自重運(yùn)出工作面，再由巷道中的輸送機(jī)將煤運(yùn)出。
1.鋼絲繩鋸開采模式的優(yōu)點(diǎn)
（1）工人不進(jìn)入工作面工作，在在巷道中開動(dòng)絞車和移動(dòng)導(dǎo)向滑輪，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
（2）設(shè)備簡單，成本低，投資回報(bào)較快，且易于搬家倒面。
（3）由于工作面中沒有支架、刮板輸送機(jī)等設(shè)備，因此不存在工作面設(shè)備下滑問題，易于管理。
在實(shí)踐過程中也暴露了該開采模式的一些問題：
（1）現(xiàn)有的鋼絲繩鋸的工作性能差、可靠性低，經(jīng)常出現(xiàn)卡繩和斷繩事故，而且割煤效果差，設(shè)備本身的缺點(diǎn)嚴(yán)重影響了它的應(yīng)用。
（2）頂板控制存在問題，即使在頂板穩(wěn)定的條件下，也經(jīng)常發(fā)生冒頂事故，頂板的垮落和底板的滑落都使回采工作不能正常進(jìn)行。
2.鋼絲繩鋸開采模式的適用條件
（1）煤層厚度：0.3~0.8m，對煤層厚度變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，允許工作面煤厚有較大變化。
（2）煤層傾角：傾斜和急傾斜煤層，煤層傾角越大越有利于煤炭的自溜。
（3）煤層硬度：軟及中硬煤層，節(jié)理裂隙發(fā)育且煤層不粘頂?shù)装濉?
（4）圍巖條件：頂?shù)装鍘r石比較穩(wěn)固、允許有較大的懸露面積。
二、關(guān)鍵技術(shù)
鋼絲繩鋸開采工作面的主要設(shè)備為鋼絲繩鋸，因此如何保證鋼絲繩鋸在生產(chǎn)過程中的安全使用成為了這項(xiàng)開采技術(shù)的關(guān)鍵，經(jīng)實(shí)踐研究可采取如下技術(shù)措施：
1.采用高強(qiáng)度鋼絲繩，防止因鋼絲繩質(zhì)量問題造成的頻繁斷繩現(xiàn)象。
2.工作面必須按正傾斜布置。在上下巷標(biāo)出刻尺，每1.2m為一個(gè)刻度，按0、1、2、3……標(biāo)出，上下巷移滑輪時(shí)，必須按相同刻度移動(dòng)，每次移滑輪只許移動(dòng)0.6m。
3.上下巷各設(shè)一臺回柱絞車，必須穩(wěn)固好，上、下巷絞車旁各設(shè)置一臺電話及聲光信號，以確保上下巷絞車工及時(shí)聯(lián)系。絞車距工作面在30m外。
4.滑輪采用20t以上的滑輪，每個(gè)滑輪與兩個(gè)底座用圓環(huán)鏈相連，每個(gè)底座用雙柱戧壓在底板上，要求牢固可靠。上、下導(dǎo)向滑輪安設(shè)要保證鋼絲繩不與巖面摩擦，上下滑輪必須用單體柱固定好。
5.繩鋸采用一組碎煤刀，刀具兩側(cè)用螺栓與1.5m長溜鏈連接，然后與絞車鋼絲繩連接。繩鋸與鋼絲繩聯(lián)接處，鋼絲繩需使用雞心鐵進(jìn)行插接。鋼絲繩插接處必須用鋼管包嚴(yán)，以防止摩擦產(chǎn)生火花。
6.為防止卡繩卡鋸，繩鋸在正常狀況下應(yīng)拉緊拉直、緊貼煤壁。在移動(dòng)上下導(dǎo)向滑輪或檢修時(shí)，需松繩處理，完后必須將繩子拉直拉緊。工作面發(fā)生片幫時(shí)，必須及時(shí)拉緊鋼絲繩，防止出現(xiàn)卡繩卡鋸。
7.上、下巷設(shè)專人在滑輪附近觀察煤鋸運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)出煤鋸運(yùn)行情況的信號，下巷人員必須躲在滑輪外的安全地點(diǎn)，防止矸石下滑傷人。
8.因特殊情況，繩鋸運(yùn)行中發(fā)生卡鋸時(shí)，應(yīng)按逆行方向牽引繩鋸，必須慢速牽引，將繩鋸拉到上巷或下巷，更換成小規(guī)格的繩鋸。如斷繩時(shí)，在上巷出口用重力滾用麻繩通過工作面下滑至下巷，在用麻繩把鋼絲繩帶到下巷后，進(jìn)行安裝繩鋸，出現(xiàn)以上兩種情況時(shí)，人員不許進(jìn)入工作面。
三、配套采煤工藝
鋼絲繩煤鋸采煤法的回采工藝如圖1所示。以絞車牽引帶碎煤刀的鋼絲繩，在工作面煤壁往返切割落煤，工作面無支護(hù)，采煤過程中工人不進(jìn)入工作面在上、下平巷內(nèi)，距工作面10~20m處，各設(shè)置1臺回柱絞車，導(dǎo)向滑輪安裝在距工作
圖1 鋼絲繩鋸工作面布置圖
面出口1~2m處，絞車和導(dǎo)向滑輪均隨工作面推進(jìn)而移動(dòng)。鋸繩和碎煤刀相連接，每1.5~3.0m安裝1把碎煤刀。正常割煤時(shí)，上下2臺絞車一正一反牽引鋼絲繩煤鋸?fù)鶑?fù)切割煤壁，在煤層底部掏出槽溝，上部的煤體在自重和礦壓作用下破碎垮落，自溜至運(yùn)輸平巷。初鋸時(shí)，為防止卡鋸先割工作面下端1.5~3.0m，再割上端，使工作面略呈弧形，然后轉(zhuǎn)入正常割煤，為防止煤下落時(shí)溜入采空區(qū)，應(yīng)使工作面鋸成下部略超前于上部，使之有利煤自溜，又能控制工作面上部采空區(qū)頂板形成滯后冒落。上、下平巷的回柱絞車處各安裝1臺防爆電話、1個(gè)打點(diǎn)器、1個(gè)點(diǎn)鈴、1盞信號燈，便于上、下巷及時(shí)聯(lián)系和控制，工作面三班出煤。采空區(qū)處理采用頂板彎曲下沉式，采空區(qū)大面積懸頂，有利于通風(fēng)管理。
由于煤鋸采煤法工作面內(nèi)無支護(hù)，所以回采時(shí)的支護(hù)工作僅是在運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷內(nèi)進(jìn)行上下出口及采前超前支護(hù)的加固與維護(hù)，以及運(yùn)輸巷采后的沿空留巷工作。
四、應(yīng)用實(shí)例
1. 試驗(yàn)工作面條件
某礦井屬高瓦斯礦井，某工作面煤層厚度在0.3~0.9m，平均0.7m，煤層松軟無夾矸，煤層賦存不穩(wěn)定，經(jīng)常遇有變薄帶，最薄處在0.3m左右，對回采影響較大。工作面煤層傾角35°~ 45°，煤質(zhì)為1/3焦煤，煤塵具有爆炸性。煤層頂?shù)装寰鶠橹屑?xì)砂巖，比較堅(jiān)硬，無偽頂，采后頂板呈彎曲下沉。
該工作面采用走向長壁式布置，運(yùn)輸巷及回風(fēng)巷為單巷，工作面傾斜平均長度110m，走向長度880m，工作面儲量9.4萬噸，工作面煤自滑，下巷刮板機(jī)轉(zhuǎn)載，皮帶機(jī)連續(xù)化運(yùn)輸。
2.工作原理及配套設(shè)備
（1）工作原理
煤鋸由雙向割煤的碎煤刀組成，碎煤刀上有截齒，截齒上鉗有合金鋼片。煤鋸與牽引鋼絲繩相連接，鋼絲繩通過兩個(gè)出口繞過導(dǎo)向滑輪，與位于巷
道中的絞車相連接。絞車帶動(dòng)牽引鋼絲繩，使煤鋸壓緊煤壁，做往復(fù)切割運(yùn)動(dòng)，煤鋸就拉出一個(gè)槽溝，隨著槽溝的加深，煤壁在礦山壓力的作用下，自行垮落破碎，然后靠煤炭自溜運(yùn)出工作面，再由巷道中的輸送機(jī)將煤運(yùn)出。煤鋸采煤工人不進(jìn)入工作面工作，只是在巷道中開動(dòng)絞車和移動(dòng)導(dǎo)向滑輪，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且設(shè)備簡單。
（2）配套設(shè)備
牽引鋼絲繩：規(guī)格為6*19，由直徑18.8mm的鋸繩和碎煤刀組成。
煤鋸：煤鋸的鋼絲繩可根據(jù)使用的絞車合理選配，鋸刀之間采用2.0~2.5m的短鋼絲繩連接，鋸刀的個(gè)數(shù)應(yīng)根據(jù)絞車牽引能力及煤層硬度確定，一般2~3個(gè)。本煤層選3個(gè)。在短鋼絲繩的繩頭做出繩扣，用銷軸使繩扣與鋸刀兩端扁孔連接。
碎煤刀：碎煤刀上有截齒，截齒上鉗有合金鋼片。
導(dǎo)向滑輪：根據(jù)具體情況選用不同直徑規(guī)格的滑輪。
絞車：選用JH-8型回柱絞車。
工作面設(shè)備布置如下圖2所示。
圖2 鋼絲繩鋸開采工作面設(shè)備布置圖
3.工作面作業(yè)方式
以絞車牽引帶碎煤刀的鋼絲繩，在工作面煤壁往返切割落煤，工作面不支護(hù)，采煤過程中工人不進(jìn)入工作面。
在上、下平巷內(nèi)，距工作面5~10m處，各設(shè)置一臺JH-8型回柱絞車，導(dǎo)向滑輪安裝在距工作面出口2m左右處，絞車和導(dǎo)向滑輪均隨工作面推進(jìn)而移動(dòng)。牽引鋼絲繩的規(guī)格為6*19，由直徑18.8mm的鋸繩和碎煤刀組成，安裝一把碎煤刀。正常割煤時(shí)，上下兩臺絞車一正一倒?fàn)恳摻z繩煤鋸?fù)鶑?fù)切割煤壁，在煤層底部掏出槽溝，上部的煤體靠自重和礦壓作用垮落，自溜至運(yùn)輸平巷。為防止煤炭下落時(shí)溜入采空區(qū)，使工作面鋸成下部略超前于上部，使之有利煤自溜，又能控制工作面上部采空區(qū)頂板形成滯后冒落。上下平巷內(nèi)各安裝有通信、電聲信號及控制系統(tǒng)。工作面三個(gè)班出煤。
五、應(yīng)用效果
1.工作面推進(jìn)度：12月1~17日炮采累計(jì)推進(jìn)21m；22~30日鋼絲繩鋸鋸開采，工作面推進(jìn)度達(dá)22m。原采用炮采時(shí)，工作面單一工種作業(yè)，工作面支護(hù)所占時(shí)間為生產(chǎn)時(shí)間的50%以上，每天最多完成兩個(gè)循環(huán)(2.4m)。而鋼絲繩鋸鋸式開采，除正常檢修時(shí)不生產(chǎn)外，其余時(shí)間均可正常生產(chǎn)出煤，生產(chǎn)效率提高1倍以上。
2.安全性：采用鋼絲繩鋸式開采后，工作面無人作業(yè)，人員只在上下巷工作，作業(yè)的安全性提高了，極大的減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和人員數(shù)量。同時(shí)由于每班都能保證按正規(guī)循環(huán)作業(yè)，推進(jìn)度較快，減少工作面停工時(shí)間長的現(xiàn)象，使工作面煤壁承受集中壓力時(shí)間縮短，很少出現(xiàn)大面積煤壁片幫現(xiàn)象。在采用鋼絲繩鋸式開采后，工作面無支護(hù)，使采后頂板易于自然下沉接底。使工作面頂板壓力有較大下降，工作面周期來壓也不如以往明顯。
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