悬移支架在大倾角三软煤层应用研究

王向航

（义煤集团义络煤业公司，河南 洛阳 471600）

1 采区概况

三采区位于南山矿井田南部，采区走向长1300m，倾斜长300m，采区上部境界标高+50m，下部境界标高－90m，开采深度250～390m，主采18 号煤层。18 号煤层厚度12～18m，中间夹矸0～4m，该夹矸将18 号层自然分为18—1 和18—2层。两层煤厚分别为0～6m 和10～14m，18—1 层平均厚度4m，18—2 层平均厚度12m。18—1 层采用高档普采，已经采完，综采放顶煤主要开采18—2 层。18 号煤层，煤种为气煤，硬度系数F=0.8～1.5。18—1 层顶板为白色粗砂岩，属2 类顶板，厚度50m；18—2 层底板为白色粗砂岩，厚度45m，煤层自然发火期为6 个月（最短只有31 天)，煤层瓦斯相对涌出量3.5m3/t，煤尘爆炸指数50.2%，有煤尘和瓦斯爆炸的危险。该区18 号煤层地质构造复杂，有多条断层通过。煤层赋存条件不稳定，受构造影响，煤层走向、倾向、倾角及厚度变化较大。目前圈定的综放开采范围，平均走向长100m，倾向斜长240m，倾角20o－35o，煤厚12m，可采煤量400×104t。区段巷道布置方式为沿倾斜布置三个综放面。其中，试验面走向长140m，倾斜长40m，倾角15o，平均厚度12m，可采煤量9.07×104t。1 号工作面走向长780m，倾斜60m，倾角23o～28o，煤厚13m，可采煤量82.1×104t；2 号工作面走向长920m，倾斜长60m，倾角25o～28o，煤厚13m，可采煤量为968×104t。3 号工作面走向长1100m，倾斜长60m，倾角22o～28o，煤厚13m，可采煤量为115.8×104t。

2 支架架型确定

目前，综放工作面支架架型主要为两柱掩护式放顶煤支架和四柱支撑掩护式放顶煤支架 2 种。上述两种架型各有特点与适应性，前者支撑效率高、伸缩比大、容易实现自动化，缺点是底座比压大、平衡千斤顶容易损坏；后者稳定性好、底座比压小、行人空间大，缺点是前后立柱受力不均、伸缩比小。从目前全国综放工作面使用情况来看，约90% 的综放工作面采用四柱支撑掩护式支架，特别是大倾角综放工作面还没有采用过两柱掩护式支架。另外，焦煤公司 4 号煤层较软，两柱式放顶煤支架只有 1 排立柱，若支架后方空顶，比四柱更易发生支架倾倒、下滑及低头现象。因此，综合考虑，采用四柱支撑掩护式支架。

3 综放面悬移支架在大倾角三软煤层的应用

三采区应用综放开采技术，主要设备选型时，受资金限制没有选用大角度配套综放设备，以矿务局现有设备为主。

3.1 工作面生产工艺

（1）工作面割煤：选用MDY－150 型单滚采煤机，采用“∞”型割煤法，一次进刀深度0.5m。采煤机在工作面中间插帮，从中间向下割顶煤，返回时割底煤；过插帮点向上割顶煤，返回时割底煤；割透后推移运输机和支架后，再进行第二循环。

（2）上下缺口落煤：使用打眼放炮开缺口，超前两刀开出，上缺口长6m，下缺口长2m，深1.5m，每日两循环开一次缺口。

3.2 工作面装煤

工作面割煤后，大部分直接进入前部运输机，剩余的少量浮煤在运输机前移时铲入运输机。为减小控顶距，将原波兰铲煤板改成国产小铲煤板，减小控顶距0.1m。工作面后部放下的松散煤体，直接落进后部运输机。运输时溢出的浮煤和拉架时漏下的煤，由人工装入后部运输机。为解决后部运输机溢煤和大块刮档板及四联杆问题，在运输机上安装软挡煤板，即用0.35m 高的皮带和0.25m 高的5mm 厚的钢板，用螺丝拧在后部运输机边上，大块煤通过时挡煤板倾倒，过后立即复位。该措施有效地防止漏煤和挡煤板损坏，减轻了工人的劳动强度，提高了运输能力。

3.3 综放面运输

工作面使用两台刮板运输机运输，前部运输机为波兰锐布尼克－73 型。后部为改造的SGW－40T 型（150 型中间槽，SGW－40T 型头尾)，40 型头尾小，150 型槽有对接联结螺丝，经改造合成的运输机体积小，维修方便。顺槽使用SGW－40T型刮板运输机，SZ－80 型，SDJ－150 型皮带接力运输，运输距离平均800m，系统运输能力250t/h。按每日两循环，出煤1500t，实测运输时间长10h。大班2h，过午班4h，夜班4h。由于出煤不均匀，不能连续满载运输，实测运输能力只有150t/h。

3.4 工作面支护

工作面使用ZFSSA4000—1.6/2.6 型回柱支撑掩护式支架，其中1 号面使用40 架，2 号面使用39 架。工作面最大控顶距4.26m，最小控顶距3.66m，放顶步距0.5m，支架间距1.5m，工作面第一架与溜子道上帮一齐，最后一架靠到回风道上帮。工作面上下缺口采用1.0m 长木板梁，单体液压支柱支护，两根一组交替前移，柱距1.0m，排距0.5m，每根梁下必须打两根支柱。两巷超前维护，用木梁加单体液压支柱超前20m 打好，其中单排15m，双排5m。两巷U 型支架超前5m 替换下，运出放在指定地点。端头支架后部空间小，拉架时经常碰坏电机，更换支架也比较困难。因此改为靠近溜子道处空出两架，用4m 长工字钢单体液压支柱维护顶板，排距0.5m，柱距1.0m，沿走向两根一组交替前移，空出部分顶煤由工字钢梁后部和顺槽运输机收尾放出。

[1]王锁锋，董正坤.综采放顶煤技术在“三软”大倾角厚煤层开采中的应用[J].煤炭技术，2009（02).

[2]王本胜，鲍杰.悬移支架放顶煤在大倾角、中厚煤层中的应用[J].煤炭技术，2006（01).

[3]张义勇.三软大倾角采煤工作面顶板管理的实践与认识[J].水力采煤与管道运输，2007（04).

[6]窦功思.浅析“三软”煤层大倾角工作面回采技术[J].煤矿现代化，2005（04).