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踐與應

時間：2024-09-07 04:45:59 建筑學畢業論文我要投稿

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摘要：通過對其指標、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。
關鍵詞：整體組合頂梁懸移液壓支架  邊角煤柱  支護
        0 引言
        望云煤礦分公司現采3#煤層。受莊頭大斷層（落差60~84 m）影響，井田內次生斷層多，布置正規綜采工作面難度大，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行邊角煤回收，工人勞動強度大，工作面產量低，材料消耗大，安全生產條件差。
        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，節理、裂隙發育，單軸抗壓強度13.7MPa，單軸抗拉強度0.84MPa，屬中等硬度煤層。煤層結構簡單，賦存較穩定。工作面偽頂為炭質泥巖，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，質地堅硬，鈣、硅質膠結，一般不易冒落，煤層底板為黑色泥巖或粉砂質泥巖，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，運輸巷及回風巷均為單巷。全工作面75架支架，配備SGB620/40T型刮板機1部。
        1.2 支護設計
        根據礦壓理論，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，經驗算比較，所選支架支護強度符合要求。
        ZH1600/16/24ZL型整體頂梁組合懸移液壓支架參數如下表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，工人勞動強度大，危險系數高。
        2.1.2 支架橫向穩定性較差，老空頂煤回收率超過70%。頂板來壓時，老空方向推力容易推跨工作面支架而發生安全事故。        2.1.3 全工作面鋪頂網，金屬網消耗量大，噸煤生產成本增加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工作阻力較低（18MPa），頂板來壓均需支設大量戴帽中柱，坑木及單體柱消耗量均較大。
        2.2 ZH1600/16/24ZL型整體支架優點
        2.2.1 移架操作時，工人只需操縱集控閥組將前后4柱同時提起前移，動作簡化，速度快，工人勞動強度降低，回采工效有效提高。
        2.2.2 支架穩定好，不倒架。工作面所有支架通過托梁系統連為一體，使得支架穩定性及安全性大大提高，工作面不會出現倒架、扭架現象。即使支架上方出現局部空頂現象（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頂板。
        2.2.3 護頂面積大，放頂煤不用鋪網。該支架頂梁采用整體箱式結構，寬0.96m，長2.6/3.0m，護頂面積可達到95%以上，對頂板實現了全封閉管理。破碎頂板工作面不會出現漏頂現象，也不會出現分體式支架的網兜現象。
        2.2.4 對松軟底板工作面適應性較強。該支架在堅硬底板工作面使用時，可不用底盤；在中軟底板工作面使用時，支架可兩前柱共用一個底盤，兩后柱共用一個底盤；若工作面底板非常軟時，支架前后4柱可共用一個底盤，底盤面積可達1.2m2以上，可有效解決工作面支柱嚴重穿底現象。
        3 存在問題及解決辦法
        由于整體頂梁懸移支架護頂面積大，基本取消了鋪設金屬頂網工序，客觀上有利于提高后工作面頂煤的回收率，但支架后側流矸可能會大量涌入工作面發生傷人安全事故。
        3.1 解決辦法
        3.1.1 根據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，同時也可防止采空區側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，大塊煤可臨時提起1棵后柱，嚴禁將支架兩后柱同時升起，防止大塊煤矸涌出傷人。必要時，采用防串矸設施進行臨時遮擋，流入采場的大塊矸石要盡量堆放采空區側。
        3.1.3 移架應選擇采用鄰架操控方式，所移支架前后5m內嚴禁無關人員駐留。
        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接成一整體。雖支架橫向穩定性得到加強，但支架組合梁上下、水平彎曲的活動空間也因此受限。工作面內局部坡度較大、頂板出現較大高低錯差或者遭遇地質構造時，就容易造成局部地段空頂接頂不實現象，或發生支架上串、擠架、損壞托梁問題。為此采取：
        3.1.4 加強工作面“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，若遇地質構造或頂板不平時，在開幫煤后應及時在支架頂梁上方鋪墊小方木接頂處理，保證支架接頂嚴密；頂板破碎，片幫嚴重時，須在支架上方鋪設金屬頂網。
        3.1.6 回采過程中遭遇地質構造時，應盡量使工作面保持大致同一坡度，必要時可在局部地段留底煤或破底板推進。
        3.1.7 布置仰斜回采工作面時，工作面兩順槽巷道與切眼巷道布置應根據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的上串下滑。
        ZH1600/16/24ZL型支架具有良好適應性，經過近4個月的生產實踐，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、回撤靈活的支護方式，特別符合礦井邊角煤塊段短壁工作面回采技術要求。

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