魍魉之匣epub:中厚煤层悬移支架放顶煤技术1

中厚煤层悬移支架放顶煤技术

来源：转载 编辑：冰雪 时间：2009-1-9 10:36:19

   【摘要】中厚煤层在我国部分矿区赋存广泛,文中介绍了中厚煤层悬移迈步支架放顶煤技术,通过实践与研究,得出了一些体会和认识,为类似条件煤层的开采提供了借鉴经验。
    引言
    煤厚在3.5～5ｍ的中厚煤层在我国邯郸、峰峰、平顶山、淮南、徐州、大屯、西山等矿务局及一些地方矿广泛赋存,随着放顶煤工艺的迅速发展,中厚煤层开采方法也发生深刻的变革,由原分层开采逐渐转向大采高整层开采和放顶煤开采;与分层开采相比,大采高和放顶煤开采不仅大幅度提高工作面的产量、效率,减少掘进率和维修费用,降低成本,而且简化了生产系统,实现了集中生产。由于大采高存在设备笨重 ,初期投资大,松软煤层的防片帮难以解决和破碎顶板难以控制等问题,部分局矿试验采用放顶煤开采,但中厚煤层放顶煤开采存在以下两个主要问题:①煤厚较小,在采煤机割煤后顶煤厚度一般小于3ｍ,通过大量现场实测和实验室模拟试验表明,当顶煤厚度小于2.5～3ｍ时,在顶煤放落过程中呈类似伪顶无规则冒落状态,造成煤矸混合,使采出率降低。②顶煤厚度较小,易产生离层、断裂,造成支架控制顶板困难,特别是端面无支护空间的顶煤,随时可能发生冒落,从而引起直接顶冒顶,控制端面顶煤是中厚煤层放顶煤开采取得成功的关键技术之一。
    如何根据矿井的具体条件,选择合适的架型和适当的工艺是中厚煤层能否取得成功的关键,孔庄矿在7177工作面采用了ＺＷＭ网格式悬移支架放顶煤技术。
    2　工作面基本概况
    孔庄矿7177工作面走向长350ｍ,倾斜长平均100ｍ,工作面上部境界为Ｆ6-6断层,落差152ｍ;下部境界Ｆ8断层,落差21ｍ。所采煤层为7#煤,赋存稳定,煤层中硬,煤厚4～5.36ｍ,平均5.0ｍ,煤层倾角平均24°。煤层直接顶为灰黑色砂岩与灰白色细砂岩互层,厚5.6ｍ,易冒落;老顶为页岩,厚8.5ｍ,节理发育,易冒落;煤层直接底为泥岩,厚1.4ｍ。工作面内受Ｆ6-6和Ｆ8断层的影响,伴生的小断层比较发育。矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井,煤层自然发火期为6～12个月。
    3　ＺＷＭ网格式悬移迈步放顶煤支架概况
    ＺＷＭ网格式悬移迈步支架,是介于综采放顶煤支架和滑移顶梁之间的一种过渡式支架,它由主、副架组成,主、副架均由顶梁和三根液压支柱组成,主、副梁通过一对降架滑块作为降架机构,其架与架之间用一对可伸缩的联接臂相连,使全工作面所有在用支架全都联成一个整体,整个工作面支架梁体形成网络状,主梁前端装有翻板式前探梁,主副梁的后端都装有箱体式“弓”形尾梁,上下行人以及放煤作业等都在后尾梁的掩护之下,大大增强了稳定性、安全性,而且有一个比较舒适宽敞的作业环境,支架支撑高度为1.8～2.4ｍ,设计初撑力为900ｋＮ,额定工作阻力为1800ｋＮ,最大控顶距为3.65ｍ,最小控顶距为3.05ｍ。架间中心距1.1ｍ,支架体积小、重量轻,支架的运输、安装、拆卸、更换、调架、操作比较方便灵活。
    4　采放工艺
    (1)割煤、运煤。工作面使用国产ＭＧ-150ＡＷ型双滚筒采煤机落煤,采煤机截深为0.6ｍ,进刀方式为端头斜切进刀,采煤高度为2.1ｍ,放顶煤厚1.9～3.26ｍ,割煤采用ＳＧＤ-220型刮板运输机运输,放顶煤采用ＳＧＷ-40刮板运输机运输。
    (2)铺网、联网。顶铺金属菱形网,网宽0.7ｍ,长5.6ｍ,材料为10#镀锌铁丝,网孔为60×60ｍｍ,联网采用14#镀锌铁丝,隔孔双股勾拧3圈,人工铺联网,铺网滞后采煤机5～10ｍ,通过升起支架前探梁压紧铺好的金属网进行临时支护,同时在煤壁每4～5ｍ采用ＤＺ-2500型单体支柱打带帽点柱作为煤壁空顶区的临时支护。
    (3)移架。要注意及时支护,采煤机割煤后要及时移架,追机移架距离不大于2架,移架速度慢时应降低割煤速度。移架时先收回副架前探梁,升起副架三根支柱,前移副架0.6ｍ,注液升柱,类似副架操作,前移主架0.6ｍ,移完整架后再移相邻一架。
    (4)放顶煤。经试验确定工作面放煤工艺为两采一放,放煤步距为1.2ｍ,采用自下而上单轮间隔放煤方式。采用低位放煤,放煤口剪成“Ⅰ”型,长0.4ｍ,下口距溜子上沿100ｍｍ,放煤口间距1.1ｍ,同时开启的放煤口不超过3个,放煤见矸后立即封网,网口采用“#”型封口。
    (5)循环作业方式。循环作业方式采用三八制,两班生产一班检修。
    5　工作面矿压显现规律
    通过对7177工作面支架工作阻力等参数测试表明,顶板初次来压步距为19～29ｍ,工作面上、中部初次来压步距基本相近,工作面下部初次来压步距大于该面中上部。周期来压步距平均为9.6ｍ。工作面动载系数平均为1.25,最大1.43。支架工作阻力服从正态分布,但分布中值极不合理,工作阻力利用率低,不足工作阻力1/3的支架占全工作面的84%。
    7177工作面来压期间矿压显现剧烈,显现特征除支架载荷增大外,明显表现出工作面顶煤被压碎、煤壁片帮(片帮深度10～100ｃｍ不等 )、架前冒顶(冒顶高度最大达3ｍ左右)、台阶下沉和支柱插底等现象, 7177工作面初次来压时,沿煤壁切顶线长达30ｍ左右,支柱钻底量大,特别是后柱,最大达80～100ｃｍ,致使工作面支架呈“高射炮”状,在来压期间还出现支架咬架、支柱脱窝、顶梁翻转等现象,支架部件损坏严重。
    7177工作面割完第一刀煤后,中班在移架过程中发生了推跨性冒顶事故,支架从20～43#倒架24架;工作面推进到66ｍ时, 21～24#支架推向煤帮,影响了工作的正常生产。
    6　煤尘、自然发火防治
    (1)煤尘的防治:对煤层超前打眼注水,注水后煤体的含水率由2%提高到3.5%,另沿工作面老塘侧专设了一条防尘管路,用于放煤时防尘。
    (2)煤层自然发火防治:主要采取向采空区注黄泥浆、提高采出率及减少采空区漏风等措施,回采期间未出现煤层自然发火现象。
    7　经济效益分析
    据统计7177工作面的采出率为87.7%,与类似条件7#煤分层开采相比提高了9个百分点。
    根据对孔庄矿7#煤放顶煤开采与分层开采经济比较,结果表明,放顶煤开采由于直接工效提高,成本降低2.93元/ｔ,巷道掘进费用低5.44元/ｔ,维护费用低0.57元/ｔ,设备租赁费用低0.81元/ｔ,材料消耗低5.85元/ｔ,放顶煤开采比分层开采总成本降低15.60元/ｔ。
    8　主要体会和认识
    (1)ＺＷＭ网格悬移支架经受了7177工作面初次来压、周期来压、过断层、过老峒、过破碎带等条件的考验,证明支架设计基本合理,但架子部分焊接件焊接质量差,特别是降架滑块的滑盘、联接臂的加长臂,普遍焊接不好;
    (2)支架的结构要与顶板和煤层条件相适应,且要保证支架工作的稳定性。从有利于顶板管理和放煤效果考虑,顶煤较硬的宜选用顶梁较长的架型,顶煤较软易片帮抽顶的宜选用顶梁短的架型。实践表明类似7177工作面条件,宜选用较短梁的悬移支架为宜,且要进一步提高ＺＷＭ网格支架稳定性,防止支架倒架、挤架事故的发生;
    (3)工作面采高必须严格控制 ,超高后架子不稳,同时会造成顶煤过薄,使放煤时含矸率上升,采高过低会造成尾梁与梁体形成马鞍形,移架困难,影响安全与生产;
    (4)针对7177工作面管理的特点,在支护上应采用“支、护、控、稳”兼顾,以“护、控”为主的原则。 7177工作面支架载荷并不大,支架有足够的设计初撑力和工作阻力,为了控制顶煤的稳定性,保持一定的初撑力和合理的工作阻力是必要的,也即“支”。“护”的主要目的的是最大限度的控制顶煤冒漏、煤壁片帮等事故发生,同时为“支”创造良好条件,因此“护”是“支”的前提,护不好顶就支不上劲,一方面应尽可能减少端面控顶距,加强工作面支架端面支护能力,控制工作面机道上方顶煤不冒落;另一方面需及时支护,实施擦顶移架,加强护顶。“控”即控制支柱钻底,提高支护系统刚度,采取的方案应是将底板浮煤清理干净,或按照底板抗压入强度,给支柱穿鞋,必要时可采用底梁等措施。“稳”即保证支架的稳定性,防止歪架、倒架,杜绝事故的发生。由于ＺＷＭ网格支架自身上重下轻,属不稳定结构,支架梁柱位置及整架的状态,均比综放支架灵活,所以一旦操作不慎,梁柱位置不合理,轻则支护阻力不够,重则损坏支架甚至出现倒架事故,故工人技术及管理水平在支架使用中起到很大作用,应加强工作面生产管理,要控制好支柱顶梁位置、相对关系和位态,防止支柱迎山不够、支架歪斜、顶梁窜位等;
    (5)该网格支架既可与机采配合又可与炮采配合,其初期投资仅相当于综放支架总投资的五分之一至八分之一左右,它具有体积小、重量轻、结构简单、安装和运输方便、操作容易等优点,对回采地质条件复杂和边角块段煤层具有较好的灵活适应性,因此在目前煤矿经济普遍困难的情况下,其适合于中小煤矿。正确使用ＺＷＭ支架放顶煤和采取得力的措施,可以充分发挥其灵活、适应性强、成本低、半自动化、安全和高产高效的优点。 
信息来源：煤矿设计  原作者：华心祝　谢广祥　孟祥瑞 徐培中　符小民