整體組合頂梁懸移液壓支架放頂煤工藝在“三軟”煤層中的實踐與應用

唐松戰

(國投煤炭鄭州能源開發有限公司,河南登封 452478)

整體組合頂梁懸移液壓支架放頂煤工藝在“三軟”煤層中的實踐與應用

唐松戰

(國投煤炭鄭州能源開發有限公司,河南登封 452478)

我國大多數中小型煤礦為地下開采,地質條件復雜、開采技術落后,特別是部分小煤礦基本還是以單體液壓支架配加鉸接頂梁的結構形式支護工作面,直接導致生產效率低,職工勞動強度大,安全生產沒有保障。本文通過對ZH/16/24E型整體頂梁組合懸移液壓支架在我礦三軟”煤層中的應用和論證,該支架在安全生產過程中保障了安全生產、增加了煤炭資源的回收、提高了工效、減輕了職工的勞動強度,保證了職工的安全,具有很好的可行性。

整體組合頂梁懸移液壓支架 “三軟”煤層 實踐與應用

國投煤炭鄭州能源開發有限公司位于登封市徐莊鄉高坡村，隸屬國投公司，礦井采用立井水平上下山開拓方式，傾斜長壁采煤法，開采二1煤層，平均厚度5.36m，傾角0—120，煤層變異系數R=70%，普氏硬度系數一般為0.15—0.5，松軟易冒落，多呈粉末狀，遇水成泥強度降低。煤層上覆一般有1.0m的偽頂，直接頂平均厚度7m，多為砂質泥巖或泥巖，老頂平均厚度27m；煤層直接底為泥巖或炭質泥巖，平均厚度5m，老底為中粒砂巖或砂質泥巖，平均厚度為6m，底板巖性屬極松軟類型，地質條件較差，整個煤層屬“三軟”不穩定煤層，開采難度較大。

1 工作面概況

13031采煤工作面位于13采區東部，工作面標高+8—+66m，該工作面煤層厚2.1-3.1m，煤層結構簡單，賦存較穩定，局部為薄煤帶。工作面偽頂為炭質泥巖，厚0.2m左右，極易冒落，直接頂為細粒砂巖、泥巖，可以隨采隨冒，老頂為中粒長石石英砂巖，質地堅硬，鈣、硅質膠結，一般不易冒落，煤層直接底為砂質泥巖，老底為L7灰巖。

1.1 工作面布置

工作面走向500m，傾斜70-130m，傾角0-17°采用“U”型方式布置，運輸巷及回風巷均為單巷。全工作面75架支架，配備SGB—630/ 150C型刮板機1部。

1.2 支護設計

根據礦壓理論，工作面支架承受的最大壓力為4—8倍采高頂板巖石的重量，現取8倍采高的頂板巖石重量計算：

P=k×h×L控×b×γ×g

=8×2.2×3.6×1.0×2.5×9.8=1552 KN

式中：

P—工作面上覆巖石所需支撐阻力；

γ—上覆巖層平均容重，取2.5；

h—工作面采高，2.2m；

L—工作面最大控頂距，取3.6m；

b—支架寬度，0.96m；

g—重力換算單位，取9.8；

表1

k—上覆巖層厚度和采高之比，一般為4～8，取8。

所選用的ZH1600/16/24ZL型支撐式液壓支架，額定工作阻力1600kN，經驗算比較，所選支架支護強度符合要求。

ZH1600/16/24ZL型整體頂梁組合懸移液壓支架參數如表1。

2 與單體液壓支架配π型梁放頂煤工作面相比

2.1 單體液壓支架配π型梁工作面存在的問題

(1)單體液壓支架橫向穩定性較差，頂板來壓時，頂板方向推力容易推跨工作面支架而發生安全事故。

(2)采煤工作面采用單體液壓支柱支護，柱子密集、空間狹窄，工作面人員集中、通行不暢、安全出口不好保證。

(3)不利于通風管理，工作面內為三排柱、兩排巷(機巷和人行巷)，支護斷面小，再加上材料擺放影響斷面，增大通風阻力，不利于通風管理。

(4)回采工藝繁雜、職工勞動強度大，采用單體液壓支柱支護，其支護規格是每對棚子為二梁五柱，每采一棚煤就要竄移兩根棚梁、搬挪五根支柱，加之工藝流程復雜，操作繁瑣，導致職工勞動強度太大。

(5)浪費大量材料用于控制幫、頂和支柱下沉，采用單體液壓支柱進行支護，需要消耗大量的荊笆和椽子用于背幫背頂，為防止柱子下沉，就必須消耗大量坑木制作柱鞋。

(6)工作面支架支柱支護工作阻力較低，遇復合頂或頂板來壓時均需支設大量戧柱和木垛用于加強支撐力，坑木及單體柱消耗量較大。

2.2 整體組合頂梁懸移液壓支架的優點

(1)移架操作時，工人只需操縱集控閥組將前后4柱同時提起前移，動作簡化，速度快，工人勞動強度降低，回采工效有效提高。

(2)支架穩定好，不倒架。工作面所有支架通過托梁系統連為一體，使得支架穩定性及安全性大大提高，工作面不會出現倒架、扭架現象。即使支架上方出現局部空頂現象或未支撐好，相鄰支架將抬著該支架并幫其支護頂板。

(3)工作空間大，行人、運料、操作寬敞，風路暢通，杜絕了瓦斯積聚現象。

(4)能節省大量的材料消耗，頂梁為整體組合結構，護頂面積大，完全不用荊笆、川桿、坑木、鐵絲，防倒鏈等材料，同時懸移液壓支架液壓泵液體可循環利用，減少了大量水和液壓油的浪費，降低了生產成本。

(5)整體支架不需采取被動防倒措施，不存在倒柱戧壞溜子，倒柱掉梁及溜子拉槍管子等傷人事故。

(6)舍幫有組合固定擋矸板和擋矸鏈，清出老塘煤方便，減少了資源浪費和老塘碴塊滾落傷人事故。

(7)如遇破碎帶或頂板有活煤(矸)時，可以及時使用收縮梁進行護頂，解決了破碎頂板難以控制的局面，消除了冒頂事故。

(8)在推進過程中，如老塘落下的煤塊大，碴大時，也可以提起一根后柱進行放煤處理，在安全的前提下提高了回采率，使工作面生產能力得到了一定的發揮。

3 整體組合頂梁懸移液壓支架在使用過程中存在問題

(1)因整體組合懸移支架體積大、笨重，入井、運輸、安裝回撤不方便，速度慢，在移架過程中，容易形成小掉頂，產生復合頂板，造成局部無法充填和擺架。

(2)工作面內局部坡度較大、頂板出現較大高低錯差或者遭遇地質構造時，容易造成局部地段空頂接頂不實現象，或發生支架上串、擠架、損壞托梁問題。

(3)工作面在回采過程中由于懸移支架采高較大，煤墻側容易出現片幫問題。

(4)懸移支架遇較大的構造帶需要搬家時，安裝與拆除難度較大，費工費時，影響工作面單產。

(5)架間隙在隨著生產的推進，造成架間隙寬窄不一致，導致部分支架件托梁連接套提前損壞。

(6)管路多不易保護，如出現碴格時，放炮容易崩壞液壓管路和操作手柄等。

(7)懸移支護工作面在傾向較短時，煤層注水跟不上，加上工作面空間大，容易造成煤塵飛揚。

4 改進措施和建議

(1)編制有針對性較強的安全技術操作規程，有技術人員對職工進行安全技術和操作程序進行培訓。

(2)班前坑口會上要做好職工教育工作，不能讓部分工人為省事、趕時間來回推進操作伸縮梁而減少片幫掉頂。

(3)為了懸移支架更好地服務礦井生產，減少構件的及早損壞。一是加強干部職工的責任心；二是做好現場動態管理工作，及時處理不合格的工程；三是嚴格按質量標準做到班驗收的交接班制度；四是嚴格工程質量(礦科)驗收考核制度，要以質量保安全、保效益。

(4)在全部推托梁過程中應撤出此段的工作人員，由當班干部組織進行統一推進，在推托梁過程中如推不動不能強推(以防推壞)立即停下查找原因進行處理。

(5)班開排前當班技術員要統一拉線，確保推進過程中煤墻采直，柱子認直、托梁推直、調平，以保證工作面質量(如果當班采架數少于20架最好不要推托梁)。

(6)加強工作面“四直、一平、二暢通”管理力度，即：煤壁直、煤溜直、支架直、托梁直、支架平、工作面上下出口保持暢通。

(7)布置仰斜回采工作面時，工作面兩順槽巷道與切眼巷道布置應根據煤層傾角選擇合理偽斜角，以避免工作面支架和刮板輸送機的上串下滑。

(8)工作面回采過程中，若遇地質構造或頂板不平時，在開幫煤后應及時在支架頂梁上方鋪墊小方木接頂處理，保證支架接頂嚴密；頂板破碎，片幫嚴重時，使用鋼網，荊笆、自制皮帶塊和川桿進行全斷面閉幫以控制片幫現象發生。

(9)回采過程中遭遇地質構造時，應盡量使工作面保持大致同一坡度，必要時可在局部地段留底煤或破底板推進，盡量避免工作面搬家。

(10)為了更有效的控制調整架間隙，應在每架前后端一側各裝一個調架器，以便調架簡單、方便、安全達到質量要求。

(11)在過地質構造的工作地點打深眼、少裝藥，放小炮，半煤巷時要先出煤護頂，然后放炮，放炮前應對支架、管路、組閥用白膠管和皮帶給予保護，煤墻柱到位后及時閉幫。

(12)加強煤層注水管理，增強注水效果，在回采過程中及時進行灑水降塵或在工作面懸移支架上安裝同步灑水和噴霧裝置。

5 結語

ZH1600/16/24ZL型整體組合頂梁懸移液壓支架具有良好適應性，經過近幾年的生產實踐，我礦職工已經能夠熟練撐握整體組合頂梁懸移液壓支架操作技能，并且符合“三軟”煤層工作面回采技術要求，是一種可廣泛推廣應用的回采工藝，為我礦取得了良好的經濟效益。

3 開發電纜智能化巡檢系統

引入PDA技術建立智能巡檢系統，巡檢系統主要由射頻識別、參數記錄、數據上傳等三個模塊組成。其中，射頻識別模塊主要用于識別特定的設備，進入相應的巡檢項目填寫界面；而參數記錄主要用于處理記錄的數據，包括對記錄數據進行編碼和加密等過程。數據上傳模塊可以不斷掃描是否有已記錄但未發送的數據，并通過GPRS網絡將記錄后的數據上傳到服務器，如圖5。

數據采集模塊主要用于記錄設備參數和檢查設備狀態，并將巡檢后的結果保存至本地。每一個巡檢設備都裝有一個固定的電子標簽，巡檢人員到達巡檢位置后，可通過識別接收卡源信息進入不同的巡檢項目。再按照設備實際狀態記錄相應的參數后，可保存巡檢結果，在保存的同時，由系統自動激活發送線程并在后臺通過GPRS將巡檢結果發送至服務器，如圖6。

4 結語

自2010年以來，鎮海局在電纜數字化普查和排摸上已經做了大量工作，完成了全部地下電纜的排摸及數據收集，建立了地下電纜基礎數據庫和管理平臺，并逐步通過電纜電子標簽的應用和PDA智能化巡檢的開展，實現電纜路徑通道信息的快速定位，提高了故障搶修效率。同時，針對普查后存在后續運行數據維護和管理的問題進行深入思考，形成了一套完善的管理流程和竣工資料模版，建立了較為完整的電纜基礎數據動態維護管理體系，實現電纜無縫化、智能化管理，切實提升城市電纜管線的管理水平。

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[2]董芝春.基于RFID的可視化地下電纜管理系統的研究.科技資訊, 2013(21).

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