综采放顶煤工作面端头支护技术应用研究

张沛顶

(上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿, 江苏沛县 221611)

综采放顶煤工作面端头支护技术应用研究

张沛顶

(上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿, 江苏沛县 221611)

就综放工作面端头支架不放煤或少放煤,端头巷道难以控制现象,分析了端头放顶煤支架和放顶煤液压过渡支架应用的相关工艺过程,实现了端头支架放煤,提高了综放工作面回收率,保证了综放工面端头支护质量,取得了较好的经济效益和社会效益。

综放工作面;端头支架;液压过渡支架;回收率

综放工作面端头是集采、运、通风、行人为一体的重要出口,端头设备众多,支护面积大,支护强度高,端头支护质量的好坏,直接影响着矿井正常安全生产。姚桥煤矿7519综采放顶煤工作面两端头都采用出口抬棚支护,且两端头不放顶煤,其主要原因是工作面两出口布置前、后运输机的机头、机尾电机及传动装置,所需空间较大,出口放煤后,会造成两出口难以维护,易造成顶板事故。这种使用出口抬棚支护管理顶板的方式,不但不利于安全生产,而且还会造成煤炭资源的巨大浪费。因此,姚桥煤矿对7519综采放顶煤工作面端头支护方式进行了改革,采用端头放顶煤支架和放顶煤液压过渡支架来代替出口抬棚,取得了良好的支护效果和经济效益。

1 工作面概况

工作面走向延伸长度达1853m,工作面切眼倾斜长度211m。该工作面煤层结构简单,只在材料道6#点至16#点之间的煤层下部有一层约0.2～0.6 m的炭质泥岩夹矸。老顶为浅灰色细砂岩,厚度为4.09～23.26m,平均厚度为12.53m,以石英、长石及暗色矿物为主,裂隙被方解石充填。直接顶为砂质泥岩,厚为3.77～15.11m,平均为7.48m,浅灰色,块状,上部含砂较多。直接底为泥岩,厚0.20～11.00m,平均厚度为3.40m,灰黑色,块状,断口较平坦,局部见砂质泥岩、细砂岩。下为8号煤。工作面所揭露的断层有39条,以北东向与北西向断层为主,其中正断层36条,逆断层3条,落差大于5.0m的断层3条,工作面北部构造简单,南部构造复杂。

2 采煤方法

该工作面采用走向长壁采煤,放顶煤一次采全高、顶板全部垮落法,一刀一放、专职放煤工单轮顺序放煤,煤机割煤一刀,放煤一次,循环进度0.6m。工艺过程为:割煤→移架→返刀扫底→推前溜→放煤→拉后溜→推转载机→移端头支架→清理。工作面主要设备配备及主要技术规格如表1。

表1 工作面主要设备配备及主要技术规格

3 支架参数的选择及确定

支架支护强度取决于顶板性质和采高,7519综放工作面顶板性质及运动参数分别见表2～表4。

表2 直接顶运动参数

表3 老顶运动参数

表4 顶板支护强度

支架支护强度按经验公式(1)估算:

式中:K——作用于支架上的顶板岩石系数,取8;

H——采高,取2.5m;

r——顶板岩石密度,取2.5×103kg/m3。

经验算7519工作面下端头两台、机尾三台支架选用的ZFG5600/22/30型放顶煤液压过渡支架,其平均支护强度为0.76MPa。工作面选用的ZF5200/16/28型放顶煤液压支架,其平均支护强度为0.68～0.73MPa。端头选用ZFT26000/22/32型端头支架,其平均支护强度为0.71MPa。各支架支护强度均符合要求。工作面总共有ZFG5600/22/30型放顶煤液压过渡支架5台,ZF5200/16/28型放顶煤液压支架138台,ZFT26000/22/32端头支架1组。

过渡支架所处位置是在前后输送机的机头和机尾位置,而前后输送机的驱动电机和减速器布置靠近支架侧,要使前后输送机的中心距在全工作面长度内一致,在输送机的过渡段必须设置特殊结构的支架——过渡支架。过渡支架主要考虑以下问题:

(1)为了减小基本架的纵向长度和前后输送机的中心距,过渡支架底座箱上部结构的纵向尺寸尽可能地减小;

(2)后尾梁有较大的掩护范围和调节高度,保证了后部输送机的移动、运行空间和较大的过煤空间;

(3)具有放煤功能,与基本架相对应,也采用单摆杆机构,所不同的是,为加大后部空间用两排四柱结构,取消了摆杆与底座间的平衡千斤顶,顶梁通过销轴与后尾梁连接,其间设有一对平衡千斤顶可调节控制尾梁的状态和高度,保证架的纵向稳定性,尾梁体内设置伸缩插板,可进行放煤的控制。

4 控顶管理

采煤机割煤后,及时移架支护顶板,缩小顶板暴露面积,以防造成片帮、漏顶、冒顶事故。放顶煤液压支架端面距大于456mm时,应及时伸出伸缩前梁并在推溜后及时过超前架,以确保支护质量和控顶效果。

工作面上下出口必须安全畅通,且高度不低于1.8m,行人宽度不小于0.7m。每个循环移端头支架支护下出口顶板,拉移步距0.6m,端头支架要求机巷净高不小于3.5m,净宽不小于4.5m。机巷超前移端头支架前每排回撤一梁一柱,然后及时移端头支架支护顶板,严禁提前过早、过多回撤超前支护。下出口端头支架要求有足够的初撑力,支架顶梁接顶要实要平,两台端头支架高低差不得大于200mm,架间距不得大于200mm,机巷顶板破碎撕网漏顶处要提前联网处理,防止端头支架架间漏矸。

5 结 论

7519综放工作面放顶煤端头支架和过渡液压支架的应用在大屯矿区尚属首次。与传统的抬棚支护方式相比,支护强度加大,有效的控制了巷道顶板下沉量,安全可靠稳定性好;大大缩短了工作面循环作业时间,提高了开机率,加快了工作面推进速度,采煤面单产也有较大幅度的提高,为实现高产高效提供了保证;减少了人员投入,减轻了工人的劳动强度,提高了工效;解决原综放工作面采用抬棚支护方式靠端头出口三架必须用金属网护顶,不放煤,以维护出口处顶板,防止顶煤抽空的问题,减少了顶煤损失,提高了工作面资源回收率;实现了端头支架及过渡架放煤,提高了资源回收率,多回收煤炭约9万t,增加经济效益约4000万元。该支护技术必将有利于今后采煤工作面实现减人提效和安全生产,具有十分显著的经济效益和社会效益。

[1]韩淑珍.放顶煤过渡支架与端头支架的设计研究[J].煤矿机械,2005,(8):27～28.

[2]吴定洲,曾 锋.综采放顶煤开采在谢桥煤矿的应用与发展[J].采矿技术,2006,(3):265～268.

[3]张锁江.工作面端头支护液压支架的研究[J].水力采煤与管道运输,2002,(6).

[4]梁文立,王红建,郭宏强.自动滑移装置在综采工作面端头支护中的应用[J].煤矿机械,2007,(8):186～187.

[5]李仕明,张玉治,李德全.综放工作面端头放煤工艺试验研究[J].煤炭工程,2005,(9):56～58.

2009-12-22)

张沛顶(1976-),男,江苏徐州人,工程师,主要从事煤矿开采技术及管理工作,Email:gpengcn@126.com。