不规则综放工作面的开采及掩护支架的应用

牛宏亮 张超 殷允鹏

摘要：本文重点介绍了不规则综放工作面的布置和配套工艺流程，以及在不规则开采过程中掩护支架的使用情况，为不规则综放工作面开采期间的端头顶板管理提供了参考，并积累了宝贵的技术经验。

关键词：不规则开采掩护支架顶板管理

1 概述

为节约有限的煤炭资源，目前采煤工作面实行不规则布置和开采多有使用，但是配合现有的生产工艺如何实行不规则开采以及采取何种配套工艺开采是一个值得研究的课题。枣庄矿业集团付村煤业公司通过连续几个不规则工作面的开采实践，形成了不规则工作面开采技术，特别是在随推采随添加支架阶段使用掩护支架的技术工艺，有效解决了顶板管理和添加溜槽空间的难题。本文以3上401综放工作面为例重点介绍不规则综放工作面的布置和配套工艺流程，以及在添加支架和前后部运输机阶段掩护支架的使用。

2 3上401工作面基本情况

2.1 3上401工作面地质状况。该工作面煤层为3上煤层，属厚煤层，厚度5.25m-5.61

m，平均5.43m，厚度稳定，变化幅度较小，结构简单，可采性好，属中硬煤层。

2.2 3上401综放设备型号。端头液压支架，共5架，型号为ZFG5200-18/32；工作面液压支架，共154架，型号为ZFS

5200-17/33(B)；采煤机1部，型号为MG250/600-WD，前、后部运输机各1部，型号为SGZ-830/800；转载机1部，型号为SZZ-830/250；破碎机1部，型号为PLM-1500。

2.3 3上401工作面优化布置。3上401工作面材巷在紧贴断层布置的情况下，从材巷的500m位置向外204m的巷道与运巷平行；工作面切眼长由92m延长到232m，再逐步缩短到180m；工作面走向长度834m。通过上述布置在回采过程中，前期随推采在材巷每隔4.87m安装一组支架与前后部溜槽，后期随推采在材巷每隔5m撤出一组支架和对应前后部溜槽。通过优化设计和对比，不规则布置可节约掘进巷道173m，可多回收原煤，最终选择该工作面不规则布置开采。

3 不规则综放工作面开采配套工艺

3.1 安装简易机尾。3上401工作面在生产初期，工作面切眼安装60组液压支架（工作面长度为90米），为便于在机尾处安装后部溜槽和安装支架，后部运输机未安装机尾电机与减速箱，使用简易机尾，单机运转，这样边推采边安装支架与溜槽比较顺利。

3.2 在后部运输机机尾老塘侧预留两组掩护支架。安装完简易机尾后，生产过程中，在后部运输机尾叉后留设两组普通支架，该两组支架始终保持在工作面机尾第一个支架后侧和大巷内。

3.3 后部机尾电机和减速箱反跨老塘侧。在后部机尾老塘侧留完两组液压掩护支架后，对后部运输机机尾进行改造，采取将后部机尾的电机、减速箱安装到老塘一侧。

3.4 机尾煤壁扩帮实行沿断层带采。由于巷道顶板为锚杆钢筋梯配锚索支护，随推采顶板随垮落，致使后部电机处空间支护难度大，靠近面内的掩护支架拉移也较困难。针对此，我们在非工作面侧煤帮实施人工扩帮2m，采用液压单体配1.0m一字梁沿走向支护，这样可使后部电机与减速箱向机尾方向移动了近2m。

3.5 加强机尾端头维护强度，确保安装溜槽和支架的安全。用于推采作业的支架是后部空间很小的普通支架，推采过程中，在对机尾保持5个支架铺设双层金属网，同时每循环使用4.0m的直径不小于200mm的圆料进行接顶，确保下一个所安装支架能压住所使用的大料，紧靠机尾第一个支架使用两棵4.0m的π型钢交替迈步使用进行支护机尾所形成的空间，保证施工人员在支架后狭小空间的人身安全。

3.6 优化安装工序，科学合理组织施工。为避免因多工种在此处同时施工而造成窝工、不安全因素，我们优化工序，第一天检修班先安装后部运输机溜槽，检修班后的第一个生产班负责机尾扩帮和机尾端头上料支护造条件，第二个生产班将已经摆在大巷的待安装支架靠到位，待添加的溜槽前移到位，第二天的检修班再添加前部溜槽和支架的尾梁，形成一个安装工序的良性劳动组织循环。

4 掩护支架的使用

4.1 掩护支架的留设位置。在工作面开始生产即面临添加支架和前后部溜槽，为确保机尾添加期间的顶板安全，在后部机尾正巷老塘侧开始留设掩护支架。由于综放工作面端头普遍存在老塘侧顶板倾向呈弧形缓慢跨落，为提高支护效果，在工作面机尾排头支架老塘侧留设一组掩护支架。

4.2 掩护支架的数量。根据材巷的宽度和现场支护要求，掩护支架可选择1～3组，在后部添加完电机和减速箱之后，对机尾支护和空间的要求更加严格。掩护支架数量的确定应结合现场实际情况，保证能够满足需要。

4.3 掩护支架的拉移。由于掩护支架始终保持在工作面机尾排头支架后侧和大巷内，掩护支架的推拉道与后部机尾的底托板通过链条和大吨位的卸扣连接，随推采在拉移完后部机尾电机后，随之向前拉移该组支架。

4.4 使用掩护支架的优点。①强化了端头支护效果。综放工作面顶板管理的重点和难点是两端头的顶板支护，加之不规则工作面为连续添加支架和前后部运输机溜槽，机尾顶板管理更是重中之重。利用两个掩护支架支护后部运输机机尾顶板，有效解决了因随采随向面里收缩机尾而出现顶板垮落压机尾电机的问题。当工作面机尾端头顶板破碎较为严重时，可在掩护支架上方提前上金属网和木料加强顶板管理。3上401工作面由于采取了提前上网和上料加强机尾支护，添加后部运输机溜槽时有效保证了顶板的安全，支护效果明显。②降低了职工劳动强度。综放工作面端头使用单体支护时，单体的支设和回撤全部由人工完成，劳动强度大，且不利于操作安全。使用掩护支架后，支架的操作及牵移均方便快捷，人员可在架间对掩护支架进行操作，有效降低了职工的劳动强度，促进了顶板管理的安全。③为添加后部运输机溜槽提供了充足的空间。不规则工作面每添加一节溜槽至少需要1.5m的宽度（至机尾段），随着工作面的延长，当后部运输机单电机不能满足运输要求时，需对后部运输机安装双电机工作，此时添加后部溜槽需要更大的空间，空间的保证便于现场的施工，3上401工作面因提前放置的溜槽多节出现摆放不整齐现象，掩护支架的使用保证了添加溜槽时调整溜槽的空间。④提高了工作效率。不规则工作面端头若使用单体支护，根据煤矿安全规程要求，每循环均需对机尾密集支护进行支设和回撤，工序繁琐，工作量大。通常每班需支设和回撤单体，效率较低。使用掩护支架后，掩护支架操作方便快捷，拉移迅速，极大缩短了端头支护所需要的时间，同时单人即可操作掩护支架，减少了人工的利用，提高了工效。

5 经济效益分析

通过工作面优化设计对比，节省的煤炭资源及产生的经济效益可计算：

5.1 三角煤1：体积为：250m×sin17°×250m×cos17°×0.5m×5.43=154755m3，煤炭量：154755m3×1.34×90%=186634吨。

5.2 三角煤2：按与三角煤1同等条件计算煤炭量：186634吨。

5.3 三角煤3：体积为：194m×sin73°×194m×cos73°×0.5×5.43m=28447m3，煤炭量：28447m3×1.34×90%=34307吨。

5.4 添加段材巷实行沿断层带采2m，带采高度按3.5m计算，煤炭量：500m×2m×3.5m×1.34=4690吨。

5.5 减少的掘进工程量及效益：（250m×sin17°+250

m×cos17°）×2+194m×sin73°+194m×cos73°-500-

194=173m，按照每米成本4000元计算，173m×4000=692000元，掘进煤经济效益：173m×12m2×1.34

×500元=1390920元，此项共创经济效益为：2082920元。

综上所述，工作面共可回收煤炭资源412265吨，按每吨价格500元计算，可创经济效益为：500元×412265吨+2082920元=208215420元。

6 总结

付煤公司通过连续几个不规则工作面的布置和掩护支架的应用实践证明，作业安全有了保障，可以充分开采煤炭资源，创造经济效益，提高了端头顶板的支护强度，而且保证了添加后部运输机溜槽的空间，降低了劳动强度，保证了现场的顶板安全。目前付煤公司不规则工作面的开采和掩护支架已经普遍使用，并且形成了一整套较为完善和成熟的工艺流程，为不规则综放工作面的开采积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]刘金辉，牟国礼，王森全.厚煤层不规则综放工作面开采技术与应用[J].矿业研究与开发，2010(04).

[2]姚凤春.回采工作面复合顶板管理的实践[J].价值工程，2010(01).

[3]龙兴全.掩护支架在综采工作面拆除中支护顶板的应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2011(11).

作者简介：

牛宏亮（1981-），男，山东枣庄人，大学学历，现为枣矿集团付煤公司综合队技术主管。