綜采放頂煤工作面端頭支護技術應用研究

張沛頂

(上海大屯能源股份有限公司姚橋煤礦, 江蘇沛縣 221611)

綜采放頂煤工作面端頭支護技術應用研究

張沛頂

(上海大屯能源股份有限公司姚橋煤礦, 江蘇沛縣 221611)

就綜放工作面端頭支架不放煤或少放煤,端頭巷道難以控制現象,分析了端頭放頂煤支架和放頂煤液壓過渡支架應用的相關工藝過程,實現了端頭支架放煤,提高了綜放工作面回收率,保證了綜放工面端頭支護質量,取得了較好的經濟效益和社會效益。

綜放工作面;端頭支架;液壓過渡支架;回收率

綜放工作面端頭是集采、運、通風、行人為一體的重要出口,端頭設備眾多,支護面積大,支護強度高,端頭支護質量的好壞,直接影響著礦井正常安全生產。姚橋煤礦7519綜采放頂煤工作面兩端頭都采用出口抬棚支護,且兩端頭不放頂煤,其主要原因是工作面兩出口布置前、后運輸機的機頭、機尾電機及傳動裝置,所需空間較大,出口放煤后,會造成兩出口難以維護,易造成頂板事故。這種使用出口抬棚支護管理頂板的方式,不但不利于安全生產,而且還會造成煤炭資源的巨大浪費。因此,姚橋煤礦對7519綜采放頂煤工作面端頭支護方式進行了改革,采用端頭放頂煤支架和放頂煤液壓過渡支架來代替出口抬棚,取得了良好的支護效果和經濟效益。

1 工作面概況

工作面走向延伸長度達1853m,工作面切眼傾斜長度211m。該工作面煤層結構簡單,只在材料道6#點至16#點之間的煤層下部有一層約0.2～0.6 m的炭質泥巖夾矸。老頂為淺灰色細砂巖,厚度為4.09～23.26m,平均厚度為12.53m,以石英、長石及暗色礦物為主,裂隙被方解石充填。直接頂為砂質泥巖,厚為3.77～15.11m,平均為7.48m,淺灰色,塊狀,上部含砂較多。直接底為泥巖,厚0.20～11.00m,平均厚度為3.40m,灰黑色,塊狀,斷口較平坦,局部見砂質泥巖、細砂巖。下為8號煤。工作面所揭露的斷層有39條,以北東向與北西向斷層為主,其中正斷層36條,逆斷層3條,落差大于5.0m的斷層3條,工作面北部構造簡單,南部構造復雜。

2 采煤方法

該工作面采用走向長壁采煤,放頂煤一次采全高、頂板全部垮落法,一刀一放、專職放煤工單輪順序放煤,煤機割煤一刀,放煤一次,循環進度0.6m。工藝過程為:割煤→移架→返刀掃底→推前溜→放煤→拉后溜→推轉載機→移端頭支架→清理。工作面主要設備配備及主要技術規格如表1。

表1 工作面主要設備配備及主要技術規格

3 支架參數的選擇及確定

支架支護強度取決于頂板性質和采高,7519綜放工作面頂板性質及運動參數分別見表2～表4。

表2 直接頂運動參數

表3 老頂運動參數

表4 頂板支護強度

支架支護強度按經驗公式(1)估算:

式中:K——作用于支架上的頂板巖石系數,取8;

H——采高,取2.5m;

r——頂板巖石密度,取2.5×103kg/m3。

經驗算7519工作面下端頭兩臺、機尾三臺支架選用的ZFG5600/22/30型放頂煤液壓過渡支架,其平均支護強度為0.76MPa。工作面選用的ZF5200/16/28型放頂煤液壓支架,其平均支護強度為0.68～0.73MPa。端頭選用ZFT26000/22/32型端頭支架,其平均支護強度為0.71MPa。各支架支護強度均符合要求。工作面總共有ZFG5600/22/30型放頂煤液壓過渡支架5臺,ZF5200/16/28型放頂煤液壓支架138臺,ZFT26000/22/32端頭支架1組。

過渡支架所處位置是在前后輸送機的機頭和機尾位置,而前后輸送機的驅動電機和減速器布置靠近支架側,要使前后輸送機的中心距在全工作面長度內一致,在輸送機的過渡段必須設置特殊結構的支架——過渡支架。過渡支架主要考慮以下問題:

(1)為了減小基本架的縱向長度和前后輸送機的中心距,過渡支架底座箱上部結構的縱向尺寸盡可能地減小;

(2)后尾梁有較大的掩護范圍和調節高度,保證了后部輸送機的移動、運行空間和較大的過煤空間;

(3)具有放煤功能,與基本架相對應,也采用單擺桿機構,所不同的是,為加大后部空間用兩排四柱結構,取消了擺桿與底座間的平衡千斤頂,頂梁通過銷軸與后尾梁連接,其間設有一對平衡千斤頂可調節控制尾梁的狀態和高度,保證架的縱向穩定性,尾梁體內設置伸縮插板,可進行放煤的控制。

4 控頂管理

采煤機割煤后,及時移架支護頂板,縮小頂板暴露面積,以防造成片幫、漏頂、冒頂事故。放頂煤液壓支架端面距大于456mm時,應及時伸出伸縮前梁并在推溜后及時過超前架,以確保支護質量和控頂效果。

工作面上下出口必須安全暢通,且高度不低于1.8m,行人寬度不小于0.7m。每個循環移端頭支架支護下出口頂板,拉移步距0.6m,端頭支架要求機巷凈高不小于3.5m,凈寬不小于4.5m。機巷超前移端頭支架前每排回撤一梁一柱,然后及時移端頭支架支護頂板,嚴禁提前過早、過多回撤超前支護。下出口端頭支架要求有足夠的初撐力,支架頂梁接頂要實要平,兩臺端頭支架高低差不得大于200mm,架間距不得大于200mm,機巷頂板破碎撕網漏頂處要提前聯網處理,防止端頭支架架間漏矸。

5 結 論

7519綜放工作面放頂煤端頭支架和過渡液壓支架的應用在大屯礦區尚屬首次。與傳統的抬棚支護方式相比,支護強度加大,有效的控制了巷道頂板下沉量,安全可靠穩定性好;大大縮短了工作面循環作業時間,提高了開機率,加快了工作面推進速度,采煤面單產也有較大幅度的提高,為實現高產高效提供了保證;減少了人員投入,減輕了工人的勞動強度,提高了工效;解決原綜放工作面采用抬棚支護方式靠端頭出口三架必須用金屬網護頂,不放煤,以維護出口處頂板,防止頂煤抽空的問題,減少了頂煤損失,提高了工作面資源回收率;實現了端頭支架及過渡架放煤,提高了資源回收率,多回收煤炭約9萬t,增加經濟效益約4000萬元。該支護技術必將有利于今后采煤工作面實現減人提效和安全生產,具有十分顯著的經濟效益和社會效益。

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2009-12-22)

張沛頂(1976-),男,江蘇徐州人,工程師,主要從事煤礦開采技術及管理工作,Email:gpengcn@126.com。