“三软”中厚煤层滑移顶梁液压支架放顶煤开采技术应用

来源:用户上传      作者: 刘冬堂

　　【摘要】介绍了隆源矿开采“三软”中厚煤层在滑移顶梁液压支架放顶煤技术应用过程中存在的问题及改进方案，科学合理地分析顶板变化规律，综合分析和评价，采取有效措施，实现安全开采，有着重要的意义。
　　【关键词】三软煤层；滑移顶梁液压支架放顶煤；开采技术应用
　　禹州神火隆源矿业有限公司，2006年底竣工投产，原设计生产能力15万t/a，经过几次技术改造及产业升级，目前矿井核定综合生产能力45万t/a。开采煤层为二叠系山西组二1煤，厚度为0～8.18m，平均厚度为3.5m，倾角16°～22°，平均17°。煤层直接顶多为泥岩，厚度5～7m，不稳定，易垮落；老顶为砂岩，距煤层顶板0～10m；底板多为泥岩或粉砂岩，厚度为5～6m，属典型“三软”不稳定煤层。布置有1个炮采滑移顶梁液压放顶煤工作面。
　　1.工作面概况
　　11031工作面位于11采区东部，东部为11采区边界，西部为11采区轨道上山、运输上山，北部为11011工作面，南部为11051工作面采空区。该工作面走向可采长度670m，倾斜长度120m，煤层赋存较稳定，地质条件简单，煤层倾角5°～17°，平均煤层厚度3.5m。采用走向长壁炮采放顶煤法进行回采，全部垮落法控制顶板。工作面使用SGB420/22型可弯曲刮板输运机，运输巷有1部SGB620/40T刮板输送机。
　　2.滑移顶梁液压放顶煤支架支护方案的确定
　　2.1单体液压支柱配合π型钢梁支护
　　隆源煤矿自投产以来，炮采工作面支护形式一直采用DZ22—30/100型单体液压支柱配合长2.4m的π型钢梁对棚支护，每对棚5根单体液压支柱支护（主梁为3根，副梁为2根），棚距0.55m，放顶距1m，最大控顶距3.4m，最小控顶距2.4m，工作面高度不低于1.8m，工作面单体液压支柱初撑力保证55kN以上。回采工艺流程：注水一打眼、装药、放炮（爆破落煤）一移主梁（护顶）一装运煤一移副梁（放顶）一放顶煤一移刮板输送机。
　　2.2单体液压支柱配合π型钢梁支护存在的问题
　　1）工作面支架没有整体性，在生产过程中容易发生摧垮型冒顶；2）工作面对棚支护，生产过程中需迈步移梁，移主梁、副梁时容易发生局部冒顶，最大控顶距达3.4m，支护困难，特别是在直接顶初次垮落期间、老顶初次来压期间、工作面周期来压期间，工作面压力大、支护困难；3）工作面对棚支护棚距0.55m，压力大时容易发生断椽子、烂顶，甚至出现掉煤，导致局部冒顶现象；4）工作面质量标准化管理难度大，支架容易倾斜；5）工作面在移刮板输送机时，需提前拆除长20～25m内的中排支柱，此时的空顶面积大，支护强度达不到要求，容易发生冒顶。
　　2.3滑移顶梁液压支架的选型
　　鉴于单体液压支柱配合π型钢梁支护在生产过程中存在的诸多问题，隆源煤矿经过多次论证，多方考察，最终决定引进ZH3200/15/26型滑移顶梁液压支架，在11031炮采工作面试验应用。
　　3.滑移顶梁液压支架的应用
　　3.1支架的主要部件及其作用
　　支架由中间主梁和边梁组成，总宽1620mm，两边为边梁，边梁先移动，然后中间主梁再向前移动一个步距。支架共有8根φ110立柱，两边边梁各2根立柱，中间主梁4根立柱。使用800mm长伸缩梁，开帮后立即伸出伸缩梁支护顶板。梁后端配备挡煤（矸）板，顶梁上边距挡矸板下沿长800～1000mm高度，挡矸板下配废旧40T链子，链子长1500～2000mm，链子之间距离200mm，移架时随支架一起前移。放煤时用长掾杆别开链子加大宽度，煤从链子中流出来，不放时，链子恢复原状，如果网铺设好，可不配备挡煤（矸）板和不挂40T链，铰开网放顶煤即可。ZH3200/15/26型支架分主付梁结构，两边边梁为付梁，中间为主梁，主、边梁之间用连杆连接，可以上下前后移动，方便灵活。煤壁落煤后，先伸出伸缩梁护顶，移架时，先移付（边）梁，再移主梁，互为依托，迈步前移。架与架采用导杆滑道结构，一侧用φ30圆钢，做导杆滑道，另一侧用链环结构，保证支架之间距离不变，防止分架。
　　工艺流程：
　　移架顺序：落煤后前伸伸缩梁护顶→收回副顶梁伸缩梁→提起四根立柱→前移副顶梁及四柱→落四柱支撑副顶梁→收回主顶梁伸缩梁→提起四根立柱→前移主顶梁及四柱→落四柱支撑主顶梁。
　　3.2滑移顶梁液压支架的可使用性
　　1）支架顶梁长2.5m，宽1.62m，护顶面积与综采支架相同，可达90%以上，所以支架可在破碎顶板工作面使用，而不会出现工作面漏顶现象。
　　2）工作面内支架之间是通过托梁联接在一起的，具有整体性支护的优点，不会发生摧垮型冒顶事故。
　　3）支架结构简单，设备少，容易操作，维护方便。
　　4）采空区侧挡矸效果较好，不容易出现窜矸现象。
　　5）工作面支护工艺简单。不需要投人大量的荆芭、椽子等，节约材料。
　　3.3滑移顶梁液压支架存在的问题及改进措施
　　1）支架单体液压支柱升降程序复杂，升柱、降柱时容易喷湿工人的衣服。需对整个液压系统和单体液压支柱进行改造，改注液枪为操作阀，使用操作阀对单体液压支柱进行升、降。
　　2）支架托梁固定不牢，在移架过程中易向后滑移，造成支架前移不到位，需改变支架前移时的支撑点，保证支架前撑到位。
　　3）挡矸装置设计不够合理，造成放顶煤工作面放煤困难。需对支架后部挡矸装置进行改造，高度以200～300lnm为宜。
　　4）单体液压支柱柱脚较小，钻底量大。需对柱脚进行改造，增加其与底板的接触面积，减少钻底量。
　　5）支架侧护装置采用手动调整，容易发生挤伤事故，调整速度慢，易掉煤，需改造成由液压系统控制，自由伸缩。
　　6）支架之间的托梁接口设计不合理，容易出现咬架、挤架等现象，需对托梁接口进行合理设计，保证支架之间不咬架、不挤架。
　　4.结语
　　滑移顶梁液压支架性能介于悬移顶梁液压支架与综采液压支架之间，有待于生产厂家对支架结构、操作系统、液压系统等进行改进。该支架具有体积小，质量轻，运输安装方便，支护强度大，整体性好，安全性高，可自移等特点，是炮采工作面有效支护的合理选择，特别适宜于没有条件使用综采设备的中小型煤矿，应用前景广阔。
　　参考文献
　　[1]耿献文.矿山压力测控技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2002.
　　[2]任德惠.井工开采矿山压力与控制[M].重庆：重庆大学出版社，1990.
　　[3]钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M].北京：煤炭工业出版社，1984.
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