綜采放頂煤工作面端頭支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

張沛頂

(上海大屯能源股份有限公司姚橋煤礦, 江蘇沛縣 221611)

綜采放頂煤工作面端頭支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

張沛頂

(上海大屯能源股份有限公司姚橋煤礦, 江蘇沛縣 221611)

就綜放工作面端頭支架不放煤或少放煤,端頭巷道難以控制現(xiàn)象,分析了端頭放頂煤支架和放頂煤液壓過渡支架應(yīng)用的相關(guān)工藝過程,實(shí)現(xiàn)了端頭支架放煤,提高了綜放工作面回收率,保證了綜放工面端頭支護(hù)質(zhì)量,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

綜放工作面;端頭支架;液壓過渡支架;回收率

綜放工作面端頭是集采、運(yùn)、通風(fēng)、行人為一體的重要出口,端頭設(shè)備眾多,支護(hù)面積大,支護(hù)強(qiáng)度高,端頭支護(hù)質(zhì)量的好壞,直接影響著礦井正常安全生產(chǎn)。姚橋煤礦7519綜采放頂煤工作面兩端頭都采用出口抬棚支護(hù),且兩端頭不放頂煤,其主要原因是工作面兩出口布置前、后運(yùn)輸機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾電機(jī)及傳動裝置,所需空間較大,出口放煤后,會造成兩出口難以維護(hù),易造成頂板事故。這種使用出口抬棚支護(hù)管理頂板的方式,不但不利于安全生產(chǎn),而且還會造成煤炭資源的巨大浪費(fèi)。因此,姚橋煤礦對7519綜采放頂煤工作面端頭支護(hù)方式進(jìn)行了改革,采用端頭放頂煤支架和放頂煤液壓過渡支架來代替出口抬棚,取得了良好的支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

1 工作面概況

工作面走向延伸長度達(dá)1853m,工作面切眼傾斜長度211m。該工作面煤層結(jié)構(gòu)簡單,只在材料道6#點(diǎn)至16#點(diǎn)之間的煤層下部有一層約0.2～0.6 m的炭質(zhì)泥巖夾矸。老頂為淺灰色細(xì)砂巖,厚度為4.09～23.26m,平均厚度為12.53m,以石英、長石及暗色礦物為主,裂隙被方解石充填。直接頂為砂質(zhì)泥巖,厚為3.77～15.11m,平均為7.48m,淺灰色,塊狀,上部含砂較多。直接底為泥巖,厚0.20～11.00m,平均厚度為3.40m,灰黑色,塊狀,斷口較平坦,局部見砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖。下為8號煤。工作面所揭露的斷層有39條,以北東向與北西向斷層為主,其中正斷層36條,逆斷層3條,落差大于5.0m的斷層3條,工作面北部構(gòu)造簡單,南部構(gòu)造復(fù)雜。

2 采煤方法

該工作面采用走向長壁采煤,放頂煤一次采全高、頂板全部垮落法,一刀一放、專職放煤工單輪順序放煤,煤機(jī)割煤一刀,放煤一次,循環(huán)進(jìn)度0.6m。工藝過程為:割煤→移架→返刀掃底→推前溜→放煤→拉后溜→推轉(zhuǎn)載機(jī)→移端頭支架→清理。工作面主要設(shè)備配備及主要技術(shù)規(guī)格如表1。

表1 工作面主要設(shè)備配備及主要技術(shù)規(guī)格

3 支架參數(shù)的選擇及確定

支架支護(hù)強(qiáng)度取決于頂板性質(zhì)和采高,7519綜放工作面頂板性質(zhì)及運(yùn)動參數(shù)分別見表2～表4。

表2 直接頂運(yùn)動參數(shù)

表3 老頂運(yùn)動參數(shù)

表4 頂板支護(hù)強(qiáng)度

支架支護(hù)強(qiáng)度按經(jīng)驗(yàn)公式(1)估算:

式中:K——作用于支架上的頂板巖石系數(shù),取8;

H——采高,取2.5m;

r——頂板巖石密度,取2.5×103kg/m3。

經(jīng)驗(yàn)算7519工作面下端頭兩臺、機(jī)尾三臺支架選用的ZFG5600/22/30型放頂煤液壓過渡支架,其平均支護(hù)強(qiáng)度為0.76MPa。工作面選用的ZF5200/16/28型放頂煤液壓支架,其平均支護(hù)強(qiáng)度為0.68～0.73MPa。端頭選用ZFT26000/22/32型端頭支架,其平均支護(hù)強(qiáng)度為0.71MPa。各支架支護(hù)強(qiáng)度均符合要求。工作面總共有ZFG5600/22/30型放頂煤液壓過渡支架5臺,ZF5200/16/28型放頂煤液壓支架138臺,ZFT26000/22/32端頭支架1組。

過渡支架所處位置是在前后輸送機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾位置,而前后輸送機(jī)的驅(qū)動電機(jī)和減速器布置靠近支架側(cè),要使前后輸送機(jī)的中心距在全工作面長度內(nèi)一致,在輸送機(jī)的過渡段必須設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的支架——過渡支架。過渡支架主要考慮以下問題:

(1)為了減小基本架的縱向長度和前后輸送機(jī)的中心距,過渡支架底座箱上部結(jié)構(gòu)的縱向尺寸盡可能地減小;

(2)后尾梁有較大的掩護(hù)范圍和調(diào)節(jié)高度,保證了后部輸送機(jī)的移動、運(yùn)行空間和較大的過煤空間;

(3)具有放煤功能,與基本架相對應(yīng),也采用單擺桿機(jī)構(gòu),所不同的是,為加大后部空間用兩排四柱結(jié)構(gòu),取消了擺桿與底座間的平衡千斤頂,頂梁通過銷軸與后尾梁連接,其間設(shè)有一對平衡千斤頂可調(diào)節(jié)控制尾梁的狀態(tài)和高度,保證架的縱向穩(wěn)定性,尾梁體內(nèi)設(shè)置伸縮插板,可進(jìn)行放煤的控制。

4 控頂管理

采煤機(jī)割煤后,及時移架支護(hù)頂板,縮小頂板暴露面積,以防造成片幫、漏頂、冒頂事故。放頂煤液壓支架端面距大于456mm時,應(yīng)及時伸出伸縮前梁并在推溜后及時過超前架,以確保支護(hù)質(zhì)量和控頂效果。

工作面上下出口必須安全暢通,且高度不低于1.8m,行人寬度不小于0.7m。每個循環(huán)移端頭支架支護(hù)下出口頂板,拉移步距0.6m,端頭支架要求機(jī)巷凈高不小于3.5m,凈寬不小于4.5m。機(jī)巷超前移端頭支架前每排回撤一梁一柱,然后及時移端頭支架支護(hù)頂板,嚴(yán)禁提前過早、過多回撤超前支護(hù)。下出口端頭支架要求有足夠的初撐力,支架頂梁接頂要實(shí)要平,兩臺端頭支架高低差不得大于200mm,架間距不得大于200mm,機(jī)巷頂板破碎撕網(wǎng)漏頂處要提前聯(lián)網(wǎng)處理,防止端頭支架架間漏矸。

5 結(jié) 論

7519綜放工作面放頂煤端頭支架和過渡液壓支架的應(yīng)用在大屯礦區(qū)尚屬首次。與傳統(tǒng)的抬棚支護(hù)方式相比,支護(hù)強(qiáng)度加大,有效的控制了巷道頂板下沉量,安全可靠穩(wěn)定性好;大大縮短了工作面循環(huán)作業(yè)時間,提高了開機(jī)率,加快了工作面推進(jìn)速度,采煤面單產(chǎn)也有較大幅度的提高,為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效提供了保證;減少了人員投入,減輕了工人的勞動強(qiáng)度,提高了工效;解決原綜放工作面采用抬棚支護(hù)方式靠端頭出口三架必須用金屬網(wǎng)護(hù)頂,不放煤,以維護(hù)出口處頂板,防止頂煤抽空的問題,減少了頂煤損失,提高了工作面資源回收率;實(shí)現(xiàn)了端頭支架及過渡架放煤,提高了資源回收率,多回收煤炭約9萬t,增加經(jīng)濟(jì)效益約4000萬元。該支護(hù)技術(shù)必將有利于今后采煤工作面實(shí)現(xiàn)減人提效和安全生產(chǎn),具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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2009-12-22)

張沛頂(1976-),男,江蘇徐州人,工程師,主要從事煤礦開采技術(shù)及管理工作,Email:gpengcn@126.com。