【正文】 1 附錄 A（原文） 中厚煤層懸移支架放頂煤技術(shù) 【摘要】中厚煤層在我國(guó)部分礦區(qū)賦存廣泛 ,文中介紹了中厚煤層懸移邁步支架放頂煤技術(shù) ,通過(guò)實(shí)踐與研究 ,得出了一些體會(huì)和認(rèn)識(shí) ,為類似條件煤層的開采提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。 1 引言 煤厚在 ～ 5ｍ的中厚煤層在我國(guó)邯鄲、峰峰、平頂山、淮南、徐州、大屯、西山等礦務(wù)局及一些地方礦廣泛賦存 ,隨著放頂煤工藝的迅速發(fā)展 ,中厚煤層開采方法也發(fā)生深刻的變革 ,由原分層開采逐漸轉(zhuǎn)向大采高整層開采和放頂煤開采 。與分層開采相比 ,大采高和放頂煤開采不僅大幅度提高工作面的產(chǎn)量、效率 ,減少掘進(jìn)率和 維修費(fèi)用 ,降低成本 ,而且簡(jiǎn)化了生產(chǎn)系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)了集中生產(chǎn)。由于大采高存在設(shè)備笨重 ,初期投資大 ,松軟煤層的防片幫難以解決和破碎頂板難以控制等問(wèn)題 ,部分局礦試驗(yàn)采用放頂煤開采 ,但中厚煤層放頂煤開采存在以下兩個(gè)主要問(wèn)題 :①煤厚較小 ,在采煤機(jī)割煤后頂煤厚度一般小于 3ｍ ,通過(guò)大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)表明 ,當(dāng)頂煤厚度小于 ～ 3ｍ時(shí) ,在頂煤放落過(guò)程中呈類似偽頂無(wú)規(guī)則冒落狀態(tài) ,造成煤矸混合 ,使采出率降低。②頂煤厚度較小 ,易產(chǎn)生離層、斷裂 ,造成支架控制頂板困難 ,特別是端面無(wú)支護(hù)空間的頂煤 ,隨時(shí)可能發(fā)生冒落 ,從而引起直 接頂冒頂 ,控制端面頂煤是中厚煤層放頂煤開采取得成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。 如何根據(jù)礦井的具體條件 ,選擇合適的架型和適當(dāng)?shù)墓に囀侵泻衩簩幽芊袢〉贸晒Φ年P(guān)鍵 ,孔莊礦在 7177 工作面采用了ＺＷＭ網(wǎng)格式懸移支架放頂煤技術(shù)。 2 工作面基本概況 孔莊礦 7177工作面走向長(zhǎng) 350ｍ ,傾斜長(zhǎng)平均 100ｍ ,工作面上部境界為Ｆ 66 2 斷層 ,落差 152ｍ 。下部境界Ｆ 8 斷層 ,落差 21ｍ。所采煤層為 7煤 ,賦存穩(wěn)定 ,煤層中硬 ,煤厚 4～ ,平均 ,煤層傾角平均 24176。煤層直接頂為灰黑色砂巖與灰白色細(xì)砂巖互層 ,厚 ,易冒 落 。老頂為頁(yè)巖 ,厚 ,節(jié)理發(fā)育 ,易冒落 。煤層直接底為泥巖 ,厚 。工作面內(nèi)受Ｆ 66 和Ｆ 8 斷層的影響 ,伴生的小斷層比較發(fā)育。礦井瓦斯等級(jí)為低瓦斯礦井 ,煤層自然發(fā)火期為 6～ 12 個(gè)月。 3 ＺＷＭ網(wǎng)格式懸移邁步放頂煤支架概況 ＺＷＭ網(wǎng)格式懸移邁步支架 ,是介于綜采放頂煤支架和滑移頂梁之間的一種過(guò)渡式支架 ,它由主、副架組成 ,主、副架均由頂梁和三根液壓支柱組成 ,主、副梁通過(guò)一對(duì)降架滑塊作為降架機(jī)構(gòu) ,其架與架之間用一對(duì)可伸縮的聯(lián)接臂相連 ,使全工作面所有在用支架全都聯(lián)成一個(gè)整體 ,整個(gè)工作面支架梁體形成網(wǎng)絡(luò)狀 ,主梁前端裝有翻板式前探梁 ,主副梁的后端都裝有箱體式“弓”形尾梁 ,上下行人以及放煤作業(yè)等都在后尾梁的掩護(hù)之下 ,大大增強(qiáng)了穩(wěn)定性、安全性 ,而且有一個(gè)比較舒適寬敞的作業(yè)環(huán)境 ,支架支撐高度為 ～ ,設(shè)計(jì)初撐力為 900ｋＮ ,額定工作阻力為 1800ｋＮ ,最大控頂距為 ,最小控頂距為 。架間中心距 ,支架體積小、重量輕 ,支架的運(yùn)輸、安裝、拆卸、更換、調(diào)架、操作比較方便靈活。 4 采放工藝 (1)割煤、運(yùn)煤。工作面使用國(guó)產(chǎn)ＭＧ 150ＡＷ型雙滾筒采煤機(jī)落煤 ,采煤機(jī)截深為 ,進(jìn)刀方式 為端頭斜切進(jìn)刀 ,采煤高度為 ,放頂煤厚 ～ ,割煤采用ＳＧＤ 220 型刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸 ,放頂煤采用ＳＧＷ 40 刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸。 (2)鋪網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)。頂鋪金屬菱形網(wǎng) ,網(wǎng)寬 ,長(zhǎng) ,材料為 10鍍鋅鐵絲 ,網(wǎng)孔為 60 60ｍｍ ,聯(lián)網(wǎng)采用 14鍍鋅鐵絲 ,隔孔雙股勾擰 3圈 ,人工鋪聯(lián)網(wǎng) ,鋪網(wǎng)滯 3 后采煤機(jī) 5～ 10ｍ ,通過(guò)升起支架前探梁壓緊鋪好的金屬網(wǎng)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù) ,同時(shí)在煤壁每 4～ 5ｍ采用ＤＺ 2500 型單體支柱打帶帽點(diǎn)柱作為煤壁空頂區(qū)的臨時(shí)支護(hù)。 (3)移架。要注意及時(shí)支護(hù) ,采煤機(jī)割煤后要及時(shí)移 架 ,追機(jī)移架距離不大于 2架 ,移架速度慢時(shí)應(yīng)降低割煤速度。移架時(shí)先收回副架前探梁 ,升起副架三根支柱 ,前移副架 ,注液升柱 ,類似副架操作 ,前移主架 ,移完整架后再移相鄰一架。 (4)放頂煤。經(jīng)試驗(yàn)確定工作面放煤工藝為兩采一放 ,放煤步距為 ,采用自下而上單輪間隔放煤方式。采用低位放煤 ,放煤口剪成“Ⅰ”型 ,長(zhǎng) ,下口距溜子上沿 100ｍｍ ,放煤口間距 ,同時(shí)開啟的放煤口不超過(guò) 3個(gè) ,放煤見矸后立即封網(wǎng) ,網(wǎng)口采用“ ”型封口。 (5)循環(huán)作業(yè)方式。循環(huán)作業(yè)方式采用三八制 ,兩班生產(chǎn)一班檢修 。 5 工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 通過(guò)對(duì) 7177 工作面支架工作阻力等參數(shù)測(cè)試表明 ,頂板初次來(lái)壓步距為19～ 29ｍ ,工作面上、中部初次來(lái)壓步距基本相近 ,工作面下部初次來(lái)壓步距大于該面中上部。周期來(lái)壓步距平均為 。工作面動(dòng)載系數(shù)平均為 ,最大 。支架工作阻力服從正態(tài)分布 ,但分布中值極不合理 ,工作阻力利用率低 ,不足工作阻力 1/3 的支架占全工作面的 84%。 7177 工作面來(lái)壓期間礦壓顯現(xiàn)劇烈 ,顯現(xiàn)特征除支架載荷增大外 ,明顯表現(xiàn)出工作面頂煤被壓碎、煤壁片幫 (片幫深度 10～ 100ｃｍ不等 )、架前冒頂 (冒頂高度最大達(dá) 3ｍ左右 )、臺(tái)階下沉和支柱插底等現(xiàn)象 , 7177 工作面初次來(lái)壓時(shí) ,沿煤壁切頂線長(zhǎng)達(dá) 30ｍ左右 ,支柱鉆底量大 ,特別是后柱 ,最大達(dá) 80～ 100ｃｍ ,致使工 4 作面支架呈“高射炮”狀 ,在來(lái)壓期間還出現(xiàn)支架咬架、支柱脫窩、頂梁翻轉(zhuǎn)等現(xiàn)象 ,支架部件損壞嚴(yán)重。 7177 工作面割完第一刀煤后 ,中班在移架過(guò)程中發(fā)生了推跨性冒頂事故 ,支架從 20～ 43倒架 24架 。工作面推進(jìn)到 66ｍ時(shí) , 21～ 24支架推向煤幫 ,影響了工作的正常生產(chǎn)。 6 煤塵、自然發(fā)火防治 (1)煤塵的防治 :對(duì)煤層超前打眼注水 ,注水后煤體的含 水率由 2%提高到%,另沿工作面老塘側(cè)專設(shè)了一條防塵管路 ,用于放煤時(shí)防塵。 (2)煤層自然發(fā)火防治 :主要采取向采空區(qū)注黃泥漿、提高采出率及減少采空區(qū)漏風(fēng)等措施 ,回采期間未出現(xiàn)煤層自然發(fā)火現(xiàn)象。 7 經(jīng)濟(jì)效益分析 據(jù)統(tǒng)計(jì) 7177工作面的采出率為 %,與類似條件 7煤分層開采相比提高了9 個(gè)百分點(diǎn)。 根據(jù)對(duì)孔莊礦 7煤放頂煤開采與分層開采經(jīng)濟(jì)比較 ,結(jié)果表明 ,放頂煤開采由于直接工效提高 ,成本降低 元 /ｔ ,巷道掘進(jìn)費(fèi)用低 元 /ｔ ,維護(hù)費(fèi)用低 /ｔ ,設(shè)備租賃費(fèi)用低 /ｔ ,材料消 耗低 /ｔ ,放頂煤開采比分層開采總成本降低 元 /ｔ。 8 主要體會(huì)和認(rèn)識(shí) (1)ＺＷＭ網(wǎng)格懸移支架經(jīng)受了 7177 工作面初次來(lái)壓、周期來(lái)壓、過(guò)斷層、過(guò)老峒、過(guò)破碎帶等條件的考驗(yàn) ,證明支架設(shè)計(jì)基本合理 ,但架子部分焊接件焊接質(zhì)量差 ,特別是降架滑塊的滑盤、聯(lián)接臂的加長(zhǎng)臂 ,普遍焊接不好 。 (2)支架的結(jié)構(gòu)要與頂板和煤層條件相適應(yīng) ,且要保證支架工作的穩(wěn)定性。從 5 有利于頂板管理和放煤效果考慮 ,頂煤較硬的宜選用頂梁較長(zhǎng)的架型 ,頂煤較軟易片幫抽頂?shù)囊诉x用頂梁短的架型。實(shí)踐表明類似 7177 工作面條件 ,宜選用較 短梁的懸移支架為宜 ,且要進(jìn)一步提高ＺＷＭ網(wǎng)格支架穩(wěn)定性 ,防止支架倒架、擠架事故的發(fā)生 。 (3)工作面采高必須嚴(yán)格控制 ,超高后架子不穩(wěn) ,同時(shí)會(huì)造成頂煤過(guò)薄 ,使放煤時(shí)含矸率上升 ,采高過(guò)低會(huì)造成尾梁與梁體形成馬鞍形 ,移架困難 ,影響安全與生產(chǎn) 。 (4)針對(duì) 7177 工作面管理的特點(diǎn) ,在支護(hù)上應(yīng)采用“支、護(hù)、控、穩(wěn)”兼顧 ,以“護(hù)、控”為主的原則。 7177 工作面支架載荷并不大 ,支架有足夠的設(shè)計(jì)初撐力和工作阻力 ,為了控制頂煤的穩(wěn)定性 ,保持一定的初撐力和合理的工作阻力是必要的 ,也即“支”?！白o(hù)”的主要目的的是最大限度的控 制頂煤冒漏、煤壁片幫等事故發(fā)生 ,同時(shí)為“支”創(chuàng)造良好條件 ,因此“護(hù)”是“支”的前提 ,護(hù)不好頂就支不上勁 ,一方面應(yīng)盡可能減少端面控頂距 ,加強(qiáng)工作面支架端面支護(hù)能力 ,控制工作面機(jī)道上方頂煤不冒落 。另一方面需及時(shí)支護(hù) ,實(shí)施擦頂移架 ,加強(qiáng)護(hù)頂?！翱亍奔纯刂浦е@底 ,提高支護(hù)系統(tǒng)剛度 ,采取的方案應(yīng)是將底板浮煤清理干凈 ,或按照底板抗壓入強(qiáng)度 ,給支柱穿鞋 ,必要時(shí)可采用底梁等措施?！胺€(wěn)”即保證支架的穩(wěn)定性 ,防止歪架、倒架 ,杜絕事故的發(fā)生。由于ＺＷＭ網(wǎng)格支架自身上重下輕 ,屬不穩(wěn)定結(jié)構(gòu) ,支架梁柱位置及整架的狀態(tài) ,均比綜放支架靈 活 ,所以一旦操作不慎 ,梁柱位置不合理 ,輕則支護(hù)阻力不夠 ,重則損壞支架甚至出現(xiàn)倒架事故 ,故工人技術(shù)及管理水平在支架使用中起到很大作用 ,應(yīng)加強(qiáng)工作面生產(chǎn)管理 ,要控制好支柱頂梁位置、相對(duì)關(guān)系和位態(tài) ,防止支柱迎山不夠、支架歪斜、頂梁竄位等 。 (5)該網(wǎng)格支架既可與機(jī)采配合又可與炮采配合 ,其初期投資僅相當(dāng)于綜放支 6 架總投資的五分之一至八分之一左右 ,它具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和運(yùn)輸方便、操作容易等優(yōu)點(diǎn) ,對(duì)回采地質(zhì)條件復(fù)雜和邊角塊段煤層具有較好的靈活適應(yīng)性 ,因此在目前