重型放頂煤支架在一礦的應(yīng)用

徐小航

（陽(yáng)泉集團(tuán)泰安煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

重型放頂煤支架作為普通放頂煤支架的改進(jìn)版，具有穩(wěn)定性好、工作阻力大、操作方便、安全性能高、較強(qiáng)的適應(yīng)性等特點(diǎn)。陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)一礦在一次性采全高工藝試驗(yàn)成功后，又與北京科工集團(tuán)合作，在一礦S8303工作面進(jìn)行重型放頂煤支架試驗(yàn)。

1 工作面概況

1.1 工作面參數(shù)

S8303(東部) 工作面可采走向長(zhǎng)度962m，傾斜長(zhǎng)度215m，平均煤厚5.83m，工業(yè)儲(chǔ)量1688146.5t，可采儲(chǔ)量1468687.4t。

1.2 工作面地質(zhì)條件

本工作面煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。工作面老頂為灰色石灰?guī)r，厚度11.8m，致密，堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育；直接頂為黑色泥巖，厚度1.19m，黑色，致密，性脆；直接底為灰色泥巖，厚度0.33m，水平層理，致密；老底為灰色細(xì)砂巖，厚度7.24m，堅(jiān)硬，水平層理。

1.3 工作面巷道布置

工作面共布置四條巷道：一條進(jìn)風(fēng)巷，一條回風(fēng)巷，一條低位抽采巷和一條走向高抽巷，全風(fēng)壓通風(fēng)。見(jiàn)圖1。

圖1 S8303工作面巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖

2 工作面設(shè)備配備

工作面采用綜合機(jī)械化低位放頂煤一次采全高采煤工藝，工作面每割一刀煤放一茬頂煤，實(shí)行“一采一放，追機(jī)放頂煤”的作業(yè)方式。主要生產(chǎn)設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 主要生產(chǎn)設(shè)備

3 頂板來(lái)壓適應(yīng)性分析

3.1 頂板來(lái)壓適應(yīng)性分析

S8303工作面周期來(lái)壓步距平均為14.9m，來(lái)壓載荷平均為8404.34kN，動(dòng)載系數(shù)平均為2.24，來(lái)壓持續(xù)長(zhǎng)度平均為2.45m，ZFY13000/24/40D支架能夠適應(yīng)S8303工作面頂板來(lái)壓支護(hù)需要。

3.2 支架最大工作阻力分布

S8303工作面最大工作阻力為9150.5～14404.3kN，工作面最大工作阻力占支架額定工作阻力13000kN的110.80%，工作面最大工作阻力平均值為13118kN，占支架額定工作阻力13000kN的100.91%，支架工作阻力能夠適應(yīng)S8303工作面支護(hù)需要。

3.3 支架初撐力分析

S8303工作面最小初撐力為98#支架的3026.4kN，最大初撐力為42#支架的4776.2kN，平均初撐力4145.0kN，約為支架設(shè)計(jì)初撐力10096kN的41.06%，初撐力相對(duì)偏低。

4 機(jī)尾三角煤區(qū)域支架適應(yīng)性分析及措施

S8303工作面于2018年2月28日開(kāi)始正常運(yùn)轉(zhuǎn)及調(diào)試完畢，工作面形成如圖2所示的“類鍋底”狀，機(jī)頭過(guò)渡范圍約為16架，機(jī)尾過(guò)渡范圍約為20架。

圖2 S8303綜放工作面傾向剖面示意圖

由于工作面實(shí)際采高為3.5～3.7m，平均約為3.6m，頂煤厚度為2.23m，機(jī)尾110～120#支架頂煤太薄，不足1.5m，頂煤托不住，造成支架不接頂，頂板管理難度較大。4月初，工作面推進(jìn)約50m時(shí)，機(jī)尾遇到一斷層，走向持續(xù)長(zhǎng)度約15m，為了避免工作面割全巖，機(jī)尾開(kāi)始鉆底，工作面沿底板推進(jìn)，此時(shí)工作面頂煤厚度達(dá)到2.33m，頂煤能夠載住不脫落，因此機(jī)尾頂板控制效果較好。至2018年6月22日，工作面累計(jì)推進(jìn)約330m，受煤倉(cāng)滿倉(cāng)影響，工作面日割煤6刀，單班割煤3刀，若不考慮滿倉(cāng)影響，工作面單班割煤可達(dá)4刀。

機(jī)尾沿底板推進(jìn)優(yōu)點(diǎn)：（1）多回收底煤。S8303工作面沿著煤層底板走，可以多回收機(jī)尾三角區(qū)域底煤，煤炭回收率高。（2）頂板易維護(hù)。機(jī)尾沿頂板推進(jìn)，頂板容易控制，支架便于維護(hù)。

5 過(guò)陷落柱時(shí)支架適應(yīng)性分析及措施

工作面于2018年6月22日左右機(jī)尾4架遇到走向長(zhǎng)度75.8m的陷落柱（如圖3），機(jī)尾頂板三角煤載不住，陷落柱邊緣頂煤、頂板控制難度較大，發(fā)生過(guò)一次頂板塌漏，給現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)帶來(lái)較大安全隱患。為保證工作面快速推進(jìn)，采取如下措施：（1）為減少過(guò)構(gòu)造割巖石量，機(jī)尾工作面支架盡量沿頂板走，且減少機(jī)尾構(gòu)造處采高。（2）陷落柱與煤體交界處、機(jī)尾順槽開(kāi)采幫進(jìn)行提前注漿加固。（3）保證支架初撐力，減少放煤，快速推進(jìn)。

圖3 S8303綜放工作面過(guò)大陷落柱（2018.6.22）

6 重型綜放與普通綜放對(duì)比分析

6.1 采放工藝對(duì)比分析

（1）采放比較普通綜放工作面得到優(yōu)化。就S8303工作面而言，割煤高度2.7m與3.6m時(shí)的采放比分別為1:1.15與1:0.61。

（2）重型綜放工作面回收率增加，放煤時(shí)間大幅減少。

S8303重型綜放工作面采高達(dá)到3.5～3.7m，割煤高度增大約0.9m，較普通綜放工作面割煤高度增幅達(dá)到33%，可以大幅降低放煤時(shí)間。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)跟班工藝觀測(cè)，工作面單架放煤時(shí)間1.52min/架，普通綜放面放煤時(shí)間為3min/架，放煤時(shí)間大幅縮短，工作面產(chǎn)能極大釋放，產(chǎn)量增加。

6.2 產(chǎn)量對(duì)比分析

（1）普通綜放工作面產(chǎn)量

81302工作面采用綜放開(kāi)采，采高2.8m，放煤高度4.16m，煤層厚度6.96m，采用MGTY400-930/3.3D采煤機(jī)、ZF6200/17/32液壓支架、SGZ-1000/1400設(shè)備進(jìn)行回采。81302普通綜放工作面于2014年10月～2015年11月生產(chǎn)期間，地質(zhì)條件與S8303工作面相似，最大月產(chǎn)量為245529t，平均月產(chǎn)量為134025t。

圖4 81302工作面產(chǎn)量情況

（2）S8303重型綜放工作面產(chǎn)量

S8303工作面3月、4月、5月、6月產(chǎn)量分別為96863t、143891t、226079t、251852t。其中，3、4月份為初采階段， 5、6月份工作面取得了較好的產(chǎn)量，兩個(gè)月連續(xù)產(chǎn)量均可達(dá)到20萬(wàn)t以上，說(shuō)明重型綜放工作面能夠較好發(fā)揮工作面生產(chǎn)能力，體現(xiàn)了重型綜放開(kāi)采的優(yōu)勢(shì)。如圖5所示。

圖5 S8303工作面產(chǎn)量情況

6.3 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析

重型綜放工作面較普通綜放工作面而言：

（1）頂煤回收率大幅提高。由于重型綜放工作面提高了割煤高度，降低了放煤高度，因而降低了放煤損失，提高了工作面回收率。

（2）重型綜放工作面產(chǎn)量提高明顯。S8303工作面目前生產(chǎn)4個(gè)月，其中2個(gè)月產(chǎn)量已經(jīng)接近甚至超過(guò)類似更厚煤層普通綜放工作面絕大部分月份產(chǎn)量，預(yù)計(jì)S8303工作面產(chǎn)能可以得到進(jìn)一步發(fā)揮，取得更高月產(chǎn)。

7 結(jié)論

（1）S8303工作面周期來(lái)壓步距平均為14.9m，來(lái)壓載荷平均為8404.34kN，動(dòng)載系數(shù)平均2.24。支架工作阻力接近或者超過(guò)額定工作阻力的比例不超過(guò)5%，ZFY13000/24/40D支架對(duì)S8303工作面的頂板的條件是適應(yīng)的，能夠適應(yīng)S8303工作面頂板來(lái)壓支護(hù)需要。

（2）設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：① 頂板來(lái)壓適應(yīng)性好，控頂護(hù)幫能力強(qiáng)。大面積周期來(lái)壓期間，仍能取得較好的頂板煤壁控制效果。②工作面月產(chǎn)量高，煤炭回收率高。③工作面采煤工序時(shí)間縮短，生產(chǎn)效率調(diào)高。