三軟煤層工作面快速改造技術

摘要：本文論述了三軟煤層工作面的快速改造技術。

關鍵詞：工作面 采煤工藝 液壓變架

鶴濟王屋山煤業有限公司位于濟源市王屋鎮燕莊村。礦井開采二1煤層，煤層傾角10°～25°，煤厚0.5-7.6m，平均煤厚3m。井田東西走向1.87km，傾向1.01km，面積約1.02km2。礦井地質儲量306.5萬噸，可采儲量為185.9萬噸，礦井設計生產能力0.15Mt/a，開拓方式為立井單水平下山開拓，采煤工藝為炮采工藝，全部跨落法管理頂板。

1 改造前工作面概況

1103工作面采用走向長壁布置炮采工藝，全部跨落法管理頂板。支護采用單體柱配2.4mπ型梁，上下順槽均為2.4m×2.4m工字鋼對棚支護，斷面5.8m2。工作面走向長度為360m，傾斜長度90m，里段長度160m，煤厚0.5-

2.4m，平均為1.8m；外段200m煤厚1.8-7.6m，平均煤厚4.2m。工作面煤的普氏系數f=0.8，屬于軟煤，煤層傾角10°～25°，地質儲量為14.26萬噸，可采儲量為12.12萬噸。煤層直接頂和直接底均為泥巖，遇水膨脹易底鼓。

1103工作面于2013年7月8日開始回采，截止2014年4月底共推進150m，基本每兩天（4小班）推1趟，日產量130噸，按28天生產，月產量3640噸，工效僅為2.16t/工。工作面不僅單產低，而且在生產過程中，因工作面局部坡度大，再加上頂板的巖層賦存不均勻性，老頂呈現不協調破斷，工作面單體支柱工作阻力呈不均勻分布，出現工作面局部來壓的情況，致使出現單體支柱嚴重插底現象，實測單體支柱的初撐力為3～4MPa，經二次補液后初撐力為6～8MPa，仍達不到規定標準。單體支柱配π型梁已不能滿足安全生產需要，且屬國家淘汰的采煤工藝，再加上后段煤層變厚，必須變更采煤工藝才能滿足安全生產需要。

鑒于工作面實際開采條件和存在的問題，再加上礦井煤軟，其特性有利于煤層及時冒落且具有可放性，以上條件適合用采煤機滾筒切割及放頂煤開采。

2 綜放工藝配套設備選擇

經論證決定將1103工作面直接改造為綜采放頂煤開采工藝。

①液壓支架：ZF2400/16/24型69臺，ZFG2800-17/

28ZC型3臺；

②采煤機：MG150/375-WD型；

③刮板運輸機（前部）：SGD630/220型；

④刮板運輸機（后部、下順槽）：SGW420/40T型2部；

⑤液壓泵站：BRW200/31.5型2臺；

⑥變壓器：KBS630/10/1.2型1臺，KBS500/10/1.2型1臺；

⑦穩車：JH14型4臺，JH16型1臺。

3 綜放支架安裝方案的確定

1103工作面為回采期間進行綜采放頂煤工藝改造，主要存在以下問題：一是副井井筒直徑僅為3.4m，罐籠為1噸非標罐籠，不能實現支架直接進罐籠入井；二是副井絞車最大提升重量為4.88噸，液壓支架重量為9.8噸，單件最大重量4.3噸，解體后可以滿足需要，但井下沒有大斷面的組裝站；三是井下大巷和上順槽軌道均為18kg，巷道高度最大2m，不能滿足安全運架需要；四是工作面已回采150m，老頂已跨落，停采安裝液壓支架壓力大，特別是后切眼易出現應力集中。

針對上述問題，結合礦井實際條件，決定采用綜放支架整體入井運輸安裝的方案，減少解體、組裝環節，實現快速安裝。具體方案：

①擴切眼方案：先擴后切眼，規格為2.6m×2.4m工字鋼單棚支護；后擴前切眼，規格為2.4m×2.4m工字鋼單棚支護；棚距0.5m，梁上敷設8根鋼絲繩，間距0.5m，梁為掛耳梁，中間鉸接形成支護整體，每棚采用4根單體柱加固，每8m打一個花木垛加固。上隅角預留一個5m長的穩車硐室，上順槽上幫正對后切眼掘一個4m長的穩車硐室。

②井下大巷及上順槽拉底凈高2.1m，同時將上順槽下口抹角，軌道更換為24kg，每隔3m用鐵拉桿加固，確保安全運輸支架。

③提升方案：液壓支架裝盤車再用4條螺絲固定，支架尾梁加焊兩個U型環，用鐵鏈連接，便于提升固定位置為支架重心。罐籠提至井口拆掉，將提升鋼絲繩加安一個動滑輪后繩頭固定在井架上，利用動滑輪省一半力的原理提升液壓支架后部鐵鏈（驗算符合要求），使支架頭向下整體入井。在井底提前鋪好活動軌道，支架下到井底利用絞車牽引盤車，使盤車緩慢落至軌道上，然后拉出井底。端頭支架拆除尾梁后方可下井，然后在井底組裝，再運輸安裝。

4 液壓支架的安裝

①液壓支架安裝工序：切眼替棚改柱→運輸液壓支架→拆螺絲卸架→調整液壓支架→連接推移千斤頂→連接液壓管路升架。

②替工字鋼對接梁采用φ200mm×3.4m圓木平行于原工字鋼對接梁處，棚距500mm，圓木交錯對接長度300mm，圓木梁端距煤墻、老塘250mm，每次替棚不得超過3棚，做到先架后回，架一回一，保證一梁三柱，并打緊打牢。木棚架好后，然后架三棚4mπ型梁順山抬棚，將木棚抬住，且一梁三柱隨支架安裝后移。

③抬棚梁布置為：第一根4mπ型梁架設在后切眼老塘側，一端穿在上一臺安好支架的頂梁上，搭接長度200mm，另一端緊貼老塘側煤壁用DZ-2.8單體柱支設，且與巷道中線成40°-50°角；第二根4mπ型梁架設在切眼替棚圓木交接處的中間部位，第三根4mπ型梁平行巷道中線架設在前切眼木棚梁中間部位，緊貼前部運輸機電纜槽。

④支架車回至距安裝地點3m的位置停穩并剎緊車閘后，先用木楔將支架車輪對掩擋牢固，然后用木料在支架車下端碰頭打上“十字”臨時擋車器，將支架車掩擋牢固。再用2股8#鉛絲將推移千斤頂捆綁吊掛在前梁上，等待卸車。

⑤卸支架車時，施工負責人現場指揮，應提前在支架前梁兩側斜戧兩根單體，防止卸螺絲時支架下滑。卸支架時，先卸盤車前部的兩個定位楔鐵及底座前部的兩條固定螺栓，再將固定支架底座后部的兩條螺栓卸掉，卸定位楔鐵及螺栓時做到先老塘側后煤墻側，施工人員要集中精力，特別在卸最后兩條螺栓時，要做好隨時后退的準備，防止支架下滑傷人，定位楔鐵及螺栓卸完后，施工負責人將現場施工人員撤到10m外的安全地點，指揮信號工發出開穩車信號，利用穩車將平盤車從支架下拉出。

⑥切眼安裝支架時，第1#支架外側距下順槽中心1.3m。安支架前，必須先將安架位置處的浮煤雜物清凈，保證支架運輸通道高度不得低于2.1m，確保后路暢通。使用單體柱向安裝地點調整支架時，必須將施工人員撤至安全地點，利于長槍管實施遠距離操作，且兩側單體柱同時操作，保證安全調架。

⑦當被調支架距前臺支架400mm時，應在緊靠所安支架外側的4mπ型梁抬棚梁中間打一根單體柱，去掉打在所安支架內側4mπ型梁抬棚梁頭的單體柱，然后使用多根DZ-2.2單體柱配合支架自移將支架調到位，調支架使用的單體柱在支設時必須選擇安全、合理的位置，操作人員頂架前，清理好退路。支設液壓單體柱時要側身單手捏槍，防止單體柱頂滑傷人，調架時人員要避開支架受力方向一側，防止支架擠人。嚴禁用單體頂閥件、管座等。

⑧將被安支架與前架靠緊，與運輸機對正照齊后，要及時用銷軸把推移千斤頂與電纜槽連接好并恢復液壓管路，慢慢地將支架升起，距抬棚梁200mm時停止升架，抽出抬棚梁后，及時將支架升緊升牢，然后安拉溜千斤頂，每架安一個，依此安裝。支架安裝完畢后，及時將各操作手把打到零位。

5 經濟效益

在1103工作面改造，由于安裝方案合理，技術措施嚴密，組織工作到位，僅用14天就完成支架的安裝工作，比原計劃提前16天，并且安裝質量優良。礦井下、運、安支架的全部工作均由礦組織人員自行完成，節約資金55.64萬元，其中：工資8.64萬元；下支架47萬元，同時，也為整合煤礦探索一套行之有效的工作面改造及綜放支架安裝工藝技術和管理經驗。

參考文獻：

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作者簡介：葛云超（1978-），男，助理工程師，濟源鶴濟王屋山煤業有限公司。