不規則綜放工作面的開采及掩護支架的應用

牛宏亮 張超 殷允鵬

摘要：本文重點介紹了不規則綜放工作面的布置和配套工藝流程，以及在不規則開采過程中掩護支架的使用情況，為不規則綜放工作面開采期間的端頭頂板管理提供了參考，并積累了寶貴的技術經驗。

關鍵詞：不規則開采掩護支架頂板管理

1 概述

為節約有限的煤炭資源，目前采煤工作面實行不規則布置和開采多有使用，但是配合現有的生產工藝如何實行不規則開采以及采取何種配套工藝開采是一個值得研究的課題。棗莊礦業集團付村煤業公司通過連續幾個不規則工作面的開采實踐，形成了不規則工作面開采技術，特別是在隨推采隨添加支架階段使用掩護支架的技術工藝，有效解決了頂板管理和添加溜槽空間的難題。本文以3上401綜放工作面為例重點介紹不規則綜放工作面的布置和配套工藝流程，以及在添加支架和前后部運輸機階段掩護支架的使用。

2 3上401工作面基本情況

2.1 3上401工作面地質狀況。該工作面煤層為3上煤層，屬厚煤層，厚度5.25m-5.61

m，平均5.43m，厚度穩定，變化幅度較小，結構簡單，可采性好，屬中硬煤層。

2.2 3上401綜放設備型號。端頭液壓支架，共5架，型號為ZFG5200-18/32；工作面液壓支架，共154架，型號為ZFS

5200-17/33(B)；采煤機1部，型號為MG250/600-WD，前、后部運輸機各1部，型號為SGZ-830/800；轉載機1部，型號為SZZ-830/250；破碎機1部，型號為PLM-1500。

2.3 3上401工作面優化布置。3上401工作面材巷在緊貼斷層布置的情況下，從材巷的500m位置向外204m的巷道與運巷平行；工作面切眼長由92m延長到232m，再逐步縮短到180m；工作面走向長度834m。通過上述布置在回采過程中，前期隨推采在材巷每隔4.87m安裝一組支架與前后部溜槽，后期隨推采在材巷每隔5m撤出一組支架和對應前后部溜槽。通過優化設計和對比，不規則布置可節約掘進巷道173m，可多回收原煤，最終選擇該工作面不規則布置開采。

3 不規則綜放工作面開采配套工藝

3.1 安裝簡易機尾。3上401工作面在生產初期，工作面切眼安裝60組液壓支架（工作面長度為90米），為便于在機尾處安裝后部溜槽和安裝支架，后部運輸機未安裝機尾電機與減速箱，使用簡易機尾，單機運轉，這樣邊推采邊安裝支架與溜槽比較順利。

3.2 在后部運輸機機尾老塘側預留兩組掩護支架。安裝完簡易機尾后，生產過程中，在后部運輸機尾叉后留設兩組普通支架，該兩組支架始終保持在工作面機尾第一個支架后側和大巷內。

3.3 后部機尾電機和減速箱反跨老塘側。在后部機尾老塘側留完兩組液壓掩護支架后，對后部運輸機機尾進行改造，采取將后部機尾的電機、減速箱安裝到老塘一側。

3.4 機尾煤壁擴幫實行沿斷層帶采。由于巷道頂板為錨桿鋼筋梯配錨索支護，隨推采頂板隨垮落，致使后部電機處空間支護難度大，靠近面內的掩護支架拉移也較困難。針對此，我們在非工作面側煤幫實施人工擴幫2m，采用液壓單體配1.0m一字梁沿走向支護，這樣可使后部電機與減速箱向機尾方向移動了近2m。

3.5 加強機尾端頭維護強度，確保安裝溜槽和支架的安全。用于推采作業的支架是后部空間很小的普通支架，推采過程中，在對機尾保持5個支架鋪設雙層金屬網，同時每循環使用4.0m的直徑不小于200mm的圓料進行接頂，確保下一個所安裝支架能壓住所使用的大料，緊靠機尾第一個支架使用兩棵4.0m的π型鋼交替邁步使用進行支護機尾所形成的空間，保證施工人員在支架后狹小空間的人身安全。

3.6 優化安裝工序，科學合理組織施工。為避免因多工種在此處同時施工而造成窩工、不安全因素，我們優化工序，第一天檢修班先安裝后部運輸機溜槽，檢修班后的第一個生產班負責機尾擴幫和機尾端頭上料支護造條件，第二個生產班將已經擺在大巷的待安裝支架靠到位，待添加的溜槽前移到位，第二天的檢修班再添加前部溜槽和支架的尾梁，形成一個安裝工序的良性勞動組織循環。

4 掩護支架的使用

4.1 掩護支架的留設位置。在工作面開始生產即面臨添加支架和前后部溜槽，為確保機尾添加期間的頂板安全，在后部機尾正巷老塘側開始留設掩護支架。由于綜放工作面端頭普遍存在老塘側頂板傾向呈弧形緩慢跨落，為提高支護效果，在工作面機尾排頭支架老塘側留設一組掩護支架。

4.2 掩護支架的數量。根據材巷的寬度和現場支護要求，掩護支架可選擇1～3組，在后部添加完電機和減速箱之后，對機尾支護和空間的要求更加嚴格。掩護支架數量的確定應結合現場實際情況，保證能夠滿足需要。

4.3 掩護支架的拉移。由于掩護支架始終保持在工作面機尾排頭支架后側和大巷內，掩護支架的推拉道與后部機尾的底托板通過鏈條和大噸位的卸扣連接，隨推采在拉移完后部機尾電機后，隨之向前拉移該組支架。

4.4 使用掩護支架的優點。①強化了端頭支護效果。綜放工作面頂板管理的重點和難點是兩端頭的頂板支護，加之不規則工作面為連續添加支架和前后部運輸機溜槽，機尾頂板管理更是重中之重。利用兩個掩護支架支護后部運輸機機尾頂板，有效解決了因隨采隨向面里收縮機尾而出現頂板垮落壓機尾電機的問題。當工作面機尾端頭頂板破碎較為嚴重時，可在掩護支架上方提前上金屬網和木料加強頂板管理。3上401工作面由于采取了提前上網和上料加強機尾支護，添加后部運輸機溜槽時有效保證了頂板的安全，支護效果明顯。②降低了職工勞動強度。綜放工作面端頭使用單體支護時，單體的支設和回撤全部由人工完成，勞動強度大，且不利于操作安全。使用掩護支架后，支架的操作及牽移均方便快捷，人員可在架間對掩護支架進行操作，有效降低了職工的勞動強度，促進了頂板管理的安全。③為添加后部運輸機溜槽提供了充足的空間。不規則工作面每添加一節溜槽至少需要1.5m的寬度（至機尾段），隨著工作面的延長，當后部運輸機單電機不能滿足運輸要求時，需對后部運輸機安裝雙電機工作，此時添加后部溜槽需要更大的空間，空間的保證便于現場的施工，3上401工作面因提前放置的溜槽多節出現擺放不整齊現象，掩護支架的使用保證了添加溜槽時調整溜槽的空間。④提高了工作效率。不規則工作面端頭若使用單體支護，根據煤礦安全規程要求，每循環均需對機尾密集支護進行支設和回撤，工序繁瑣，工作量大。通常每班需支設和回撤單體，效率較低。使用掩護支架后，掩護支架操作方便快捷，拉移迅速，極大縮短了端頭支護所需要的時間，同時單人即可操作掩護支架，減少了人工的利用，提高了工效。

5 經濟效益分析

通過工作面優化設計對比，節省的煤炭資源及產生的經濟效益可計算：

5.1 三角煤1：體積為：250m×sin17°×250m×cos17°×0.5m×5.43=154755m3，煤炭量：154755m3×1.34×90%=186634噸。

5.2 三角煤2：按與三角煤1同等條件計算煤炭量：186634噸。

5.3 三角煤3：體積為：194m×sin73°×194m×cos73°×0.5×5.43m=28447m3，煤炭量：28447m3×1.34×90%=34307噸。

5.4 添加段材巷實行沿斷層帶采2m，帶采高度按3.5m計算，煤炭量：500m×2m×3.5m×1.34=4690噸。

5.5 減少的掘進工程量及效益：（250m×sin17°+250

m×cos17°）×2+194m×sin73°+194m×cos73°-500-

194=173m，按照每米成本4000元計算，173m×4000=692000元，掘進煤經濟效益：173m×12m2×1.34

×500元=1390920元，此項共創經濟效益為：2082920元。

綜上所述，工作面共可回收煤炭資源412265噸，按每噸價格500元計算，可創經濟效益為：500元×412265噸+2082920元=208215420元。

6 總結

付煤公司通過連續幾個不規則工作面的布置和掩護支架的應用實踐證明，作業安全有了保障，可以充分開采煤炭資源，創造經濟效益，提高了端頭頂板的支護強度，而且保證了添加后部運輸機溜槽的空間，降低了勞動強度，保證了現場的頂板安全。目前付煤公司不規則工作面的開采和掩護支架已經普遍使用，并且形成了一整套較為完善和成熟的工藝流程，為不規則綜放工作面的開采積累了寶貴的經驗。

參考文獻：

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[2]姚鳳春.回采工作面復合頂板管理的實踐[J].價值工程，2010(01).

[3]龍興全.掩護支架在綜采工作面拆除中支護頂板的應用[J].中小企業管理與科技(下旬刊)，2011(11).

作者簡介：

牛宏亮（1981-），男，山東棗莊人，大學學歷，現為棗礦集團付煤公司綜合隊技術主管。