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整體組合頂梁懸移液壓支架放頂煤工藝在邊角煤柱回收中的實(shí)踐與應(yīng)
摘要：通過對其指標(biāo)、支架性能分析，支架的適用條件及使用過程中存在的問題，并提出解決辦法。關(guān)鍵詞：整體組合頂梁懸移液壓支架 邊角煤柱 支護(hù)
0 引言
望云煤礦分公司現(xiàn)采3#煤層。受莊頭大斷層（落差60~84 m）影響，井田內(nèi)次生斷層多，布置正規(guī)綜采工作面難度大，直接造成大量的邊角煤柱滯留回收問題。以前，采用XDY-1T型分體頂梁懸移支架進(jìn)行邊角煤回收，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作面產(chǎn)量低，材料消耗大，安全生產(chǎn)條件差。
1 工作面概況
該工作面煤層厚4.4m，傾角3～6°，硬度f=1.5～2，局部夾矸石，厚0.10m左右，節(jié)理、裂隙發(fā)育，單軸抗壓強(qiáng)度13.7MPa，單軸抗拉強(qiáng)度0.84MPa，屬中等硬度煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡單，賦存較穩(wěn)定。工作面?zhèn)雾敒樘抠|(zhì)泥巖，厚0.2m左右，極易冒落，直接頂為中砂巖，局部含粉砂巖，可以隨采隨冒，老頂為中粒長石石英砂巖，質(zhì)地堅(jiān)硬，鈣、硅質(zhì)膠結(jié)，一般不易冒落，煤層底板為黑色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖，頂、底板硬度。頂煤冒放性為三類，適合于放頂煤開采。
1.1 工作面布置
工作面走向230m，傾斜75m，傾角平均5°采用“U”型方式布置，運(yùn)輸巷及回風(fēng)巷均為單巷。全工作面75架支架，配備SGB620/40T型刮板機(jī)1部。
1.2 支護(hù)設(shè)計(jì)
根據(jù)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(xiàn)取8倍采高的頂板巖石重量：
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；
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1600 kN，經(jīng)驗(yàn)算比較，所選支架支護(hù)強(qiáng)度符合要求。
ZH1600/16/24ZL型整體頂梁組合懸移液壓支架參數(shù)如下表1。
2 與XDY-1T型分體頂梁懸移支架放頂煤工作面對比
2.1 XDY-1T型分體頂梁懸移支架存在問題
2.1.1 移架、支柱時(shí)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)系數(shù)高。
2.1.2 支架橫向穩(wěn)定性較差，老空頂煤回收率超過70%。頂板來壓時(shí)，老空方向推力容易推跨工作面支架而發(fā)生安全事故。 2.1.3 全工作面鋪頂網(wǎng)，金屬網(wǎng)消耗量大，噸煤生產(chǎn)成本增加4元，后工作面頂煤回收率也受到一定影響。
2.1.4 工作面支架支柱支護(hù)工作阻力較低（18MPa），頂板來壓均需支設(shè)大量戴帽中柱，坑木及單體柱消耗量均較大。
2.2 ZH1600/16/24ZL型整體支架優(yōu)點(diǎn)
2.2.1 移架操作時(shí)，工人只需操縱集控閥組將前后4柱同時(shí)提起前移，動(dòng)作簡化，速度快，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，回采工效有效提高。
2.2.2 支架穩(wěn)定好，不倒架。工作面所有支架通過托梁系統(tǒng)連為一體，使得支架穩(wěn)定性及安全性大大提高，工作面不會出現(xiàn)倒架、扭架現(xiàn)象。即使支架上方出現(xiàn)局部空頂現(xiàn)象（寬度≤3m，高度≤1m）或未支撐好，相鄰支架將抬著該支架并幫其支護(hù)頂板。
2.2.3 護(hù)頂面積大，放頂煤不用鋪網(wǎng)。該支架頂梁采用整體箱式結(jié)構(gòu)，寬0.96m，長2.6/3.0m，護(hù)頂面積可達(dá)到95%以上，對頂板實(shí)現(xiàn)了全封閉管理。破碎頂板工作面不會出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象，也不會出現(xiàn)分體式支架的網(wǎng)兜現(xiàn)象。
2.2.4 對松軟底板工作面適應(yīng)性較強(qiáng)。該支架在堅(jiān)硬底板工作面使用時(shí)，可不用底盤；在中軟底板工作面使用時(shí)，支架可兩前柱共用一個(gè)底盤，兩后柱共用一個(gè)底盤；若工作面底板非常軟時(shí)，支架前后4柱可共用一個(gè)底盤，底盤面積可達(dá)1.2m2以上，可有效解決工作面支柱嚴(yán)重穿底現(xiàn)象。
3 存在問題及解決辦法
由于整體頂梁懸移支架護(hù)頂面積大，基本取消了鋪設(shè)金屬頂網(wǎng)工序，客觀上有利于提高后工作面頂煤的回收率，但支架后側(cè)流矸可能會大量涌入工作面發(fā)生傷人安全事故。
3.1 解決辦法
3.1.1 根據(jù)煤層傾角合理布置工作面，盡量采用仰采方式。一方面，可以防止放頂煤和移架過程中支架上方矸石大量涌入工作面，同時(shí)也可防止采空區(qū)側(cè)冒落的頂板矸石沖擊支架后柱。
3.1.2 禁止正對放煤口捅煤，大塊煤可臨時(shí)提起1棵后柱，嚴(yán)禁將支架兩后柱同時(shí)升起，防止大塊煤矸涌出傷人。必要時(shí)，采用防串矸設(shè)施進(jìn)行臨時(shí)遮擋，流入采場的大塊矸石要盡量堆放采空區(qū)側(cè)。
3.1.3 移架應(yīng)選擇采用鄰架操控方式，所移支架前后5m內(nèi)嚴(yán)禁無關(guān)人員駐留。
另外，由于該支架為整體頂梁懸移支架，工作面所有支架均被托梁套聯(lián)接成一整體。雖支架橫向穩(wěn)定性得到加強(qiáng)，但支架組合梁上下、水平彎曲的活動(dòng)空間也因此受限。工作面內(nèi)局部坡度較大、頂板出現(xiàn)較大高低錯(cuò)差或者遭遇地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，就容易造成局部地段空頂接頂不實(shí)現(xiàn)象，或發(fā)生支架上串、擠架、損壞托梁問題。為此采�。�
3.1.4 加強(qiáng)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。
3.1.5 工作面回采過程中，若遇地質(zhì)構(gòu)造或頂板不平時(shí)，在開幫煤后應(yīng)及時(shí)在支架頂梁上方鋪墊小方木接頂處理，保證支架接頂嚴(yán)密；頂板破碎，片幫嚴(yán)重時(shí)，須在支架上方鋪設(shè)金屬頂網(wǎng)。
3.1.6 回采過程中遭遇地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，應(yīng)盡量使工作面保持大致同一坡度，必要時(shí)可在局部地段留底煤或破底板推進(jìn)。
3.1.7 布置仰斜回采工作面時(shí)，工作面兩順槽巷道與切眼巷道布置應(yīng)根據(jù)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(jī)的上串下滑。
ZH1600/16/24ZL型支架具有良好適應(yīng)性，經(jīng)過近4個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)踐，工人能夠熟練操作支架，取得了良好的效益。相對于綜采支架，它是一種投資小、安裝、回撤靈活的支護(hù)方式，特別符合礦井邊角煤塊段短壁工作面回采技術(shù)要求。
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