伸缩梁高阻力支架沿煤层顶板回采的应用.pdf

第3期 田银素 陈卫军伸缩梁高阻力支架沿煤层顶板回采的应用 8 3 伸缩梁高阻力支架沿煤层顶板回采的应用 田银素， 陈卫军 中国神华神东煤炭分公司补连塔煤矿， 内蒙古 伊旗0 1 7 2 0 9 摘 要 根据补连塔煤矿 1 煤层赋存情况及矿压特点， 结合 3 1 4 0 2综采工作 面回采的实践， 提 出 使用高工作阻力伸缩梁液压支架沿顶板回采， 解决工作面冒顶漏矸事故的发生， 取得 了经验。 关键词 综采工作面； 伸缩梁高工作 阻力支架； 沿顶板回采 中图分类号 T D 3 5 5 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 7 4 9 X 2 0 0 9 0 3 0 0 8 3 0 2 0 引言 3 1 4 0 2工作面回采四盘区 1 煤层， 沿煤层走向 推进 ， 煤层厚度 4 ． 0～ 6 ． 0 m， 工作面长度 3 0 0 ． 5 m， 回采长度 2 9 2 1 m。上覆基岩厚 1 8 0～ 2 2 0 1 1 1 ， 松散 层厚 l 0～ 4 0 m。工作面直接顶大部为复合顶板， 砂 质泥岩、 泥岩， 夹 2 4层薄煤 ； 局部为单一 中、 细砂 岩 ， 中层状， 强度较高 ， 工作面起伏较大 ， 背斜、 向斜 构造较多。煤层及围岩中大量发育沿 2 0 0 。 和 1 1 0 。 走向裂隙 ， 大多被方解石脉充填。 采煤机为 J O Y一 7 L S 6型， 最大采高达 5 ． 5 m； 液 压支架为郑州煤机集 团生产 的 Z Y 1 1 0 0 0 ／ 2 5 ／ 5 0型 二柱掩护式液压支架 ， 最大支撑高度 5 ． 0 m， 带伸缩 顶梁 油缸行程 6 0 0 m m ； J O Y公司 31 0 0 0 k W 刮 板机 ； 破碎机和桥式转载机功率均为 4 0 0 k W。 1 3 1 4 0 2矿压特点及 沿顶板 回采的可行性 1 ． 1 3 1 4 0 2工作面矿压显现特点 3 1 402工作面埋藏深度 2 0 0～ 2 6 0 m， 属深部区 开采， 矿压显现特别明显 ， 根据矿压观察结果， 工作 面周期来压强度剧烈 ， 来压时安全阀开启率平均 为 7 7 ％ ， 支架下沉量可达 1 1 0～1 8 0 mm。工作面周期 来压步距 8～1 5 m， 平均来压持续时间为非来压时 间的 2 ． 1 倍 ， 工作面片帮深度可达 2 m以上 ， 端面易 出现冒落现象。3 1 4 0 2回顺受二次采动影响， 超前 收稿 日期 2 0 0 9 0 32 6 作者简介 田银素 1 9 6 8一 ， 男 ， 内蒙古 呼和浩特人， 1 9 9 2年 毕业于 太原理工大学采煤专业， 高级工程师， 现任神东煤炭分公司补连塔煤 矿副总工程师。 6 0 m范围矿压显现剧烈 ， 顶底板移近量达 2 0 0 l a i n ， 帮鼓、 底鼓现象严重。 1 ． 2 3 1 402工作面沿煤层顶板回采可行性分析 使用伸缩顶梁支架沿顶板 回采情况 1 煤 四 盘区首采的 3 1 4 0 1 工作面支架选用 J O Y 8 6 7 0 ／ 2 ． 5 5 ／ 5 ． 5型二柱掩护式支架 无伸缩顶梁 ， 工作阻力 8 6 7 0 k N， 回采中顶板下沉量最大 5 0 0 m m， 片帮 2～3 m， 加上工作面涌水大 ， 不能快速推进 ， 造成工作面 多次冒顶 、 漏矸事故 的发生。采取 留设顶煤的措施 控制顶板 ， 但 当顶煤厚度小于 5 0 0 m m时， 来压时顶 煤 自然冒落， 前梁不接顶 ， 给顶板管理留下隐患。而 顶煤厚度的掌握又比较困难 ， 造成 回采过程中冒顶 事故频繁发生。经现场调研分析， 认为在深部区条 件下开采 ， 应增大支架工作阻力 ， 增加伸缩顶梁。公 司领导组织郑州煤机厂及矿区专业技术人员进行支 架选型及技术参数的研究 ， 确定了支架的技术设计 方案 ， 由郑州煤机厂进行加工 ， 并在补连塔矿 3 1 4 0 2 工作面进行使用 ， 为工作面沿顶板 回采创造 了有利 的条件。 发生冒顶、 漏顶事故的基本原 因 3 1 4 0 2工作面 断层等地质构造较少 ， 顶板整体 比较完整， 但直接顶 大部为复合顶板 ， 砂质泥岩、 泥岩互层 ， 夹 2～ 4层薄 煤 ， 岩体强度较小 ， 岩层间粘结性弱， 当主动支护不 足， 顶板下沉量较大时， 超过岩石破断极 限， 直接顶 沿支架端面折断 ， 造成 冒顶事故 。采用郑煤工作阻 力为 1 1 0 0 0 k N加 伸缩顶梁液压支架 ， 周期来压时 顶板下沉量均在 2 0 0 mm以下 ， 顶板得到有效控制。 所 以， 理论上发生冒顶和留设顶煤没有直接联系。 工作面装备 改进和加强管理 ①采用工作阻力 陕西煤炭 2 0 0 9芷 为 1 1 0 0 0 k N的液压支架 ， 提高 了主动支护能力 ， 可 有效控制顶板下沉 ， 增强了护帮效果 ， 减少了煤壁的 片帮量， 有效控制了顶板端面冒落； ②根据 3 1 4 0 1 工 作面回采的经验， 对3 1 4 0 2工作面制定了切实可行 的顶板管理措施 ， 并认真贯彻落实 ， 取得 良好效果。 工作面回采的经验分析 ①相邻的 3 1 4 0 1 工作 面采用沿底 、 留顶煤 回采造成支架梁端顶煤漏空发 生过冒顶事故； ②在 3 1 4 0 2工作面煤层厚度变化较 大 ， 回采 4 ． 0 6 m煤厚 ， 起始段沿顶沿底 回采 ， 超前 拉架和伸缩梁配合使用， 顶板得到有效控制。当煤 厚大于 5 m， 留设顶煤厚小于 0 ． 5 m时， 顶煤容易冒 落使支架接顶不好， 经常造成工作面漏矸 。针对上 述情况 ， 制定 3 1 4 0 2沿煤层顶板回采方案。 2 沿顶板回采顶板管理措施及利弊分析 2 ． 1 沿煤层顶板回采顶板管理措施 顶板管理“ 五到位” 措施 ①初撑力到位。移架 时必须保证每台支架初撑力达到 2 5 2 b a r ； ②跟机拉 架到位。移架时执行追机拉架， 拉架滞后采煤 机前 滚筒 2～ 3架。当顶滚筒割出伞檐或 台阶时 ， 严禁支 架钻入 ， 待煤机返回重新割平整后再拉架 ； ③护帮板 支护到位 。打出护帮板滞后底滚筒 3架 ， 收 回护帮 板超前顶滚筒 6 8 架； ④超前拉架到位。当工作面 端面距大于1 m时， 必须及时拉超前架； ⑤伸缩梁支 护到位。拉 出超前架后 ， 梁端距仍大于 0 ． 6 m时， 必 须打出伸缩梁及 时支护。为保证“ 五到位 ” 认真执 行 ， 每班设支架工 2人跟机拉架 ， 2人超前拉架。跟 机拉架与推溜工同负责打出煤机附近支架伸缩梁。 伸缩梁的使用要求 ①坚持先拉超前支架再打 伸缩梁的原则 ， 超前拉架后端面距仍大于 0 ． 6 m时， 要及时打出伸缩顶梁； ②打出伸缩梁时， 需要先将支 架伸紧并将顶梁调平 ， 还要避免 自动补液造成伸缩 梁变形 ； ③当支架伸缩梁已经打出， 拉架时要先收回 伸缩梁； ④收伸缩梁时 ， 尽量先降架 ， 后收回； 当伸缩 梁扎进煤壁 ， 为避免引起伸缩梁变形 ， 可以先收伸缩 梁； ⑤发生冒顶或顶板无法控制时， 不能打出伸缩 梁， 以免引起其变形。 回采工艺上的管理措施 ①长时间停机检修后 开机割煤前 2刀速度应控制在 6 m ／ ra i n内， 设专人 邻架收回护帮板， 拉超前架段不收 回或只收二级护 帮板， 以减少片帮和离层； ②正常割煤速度严格限制 在7 m ／ m i n 以内， 每班割煤不得超过 8刀。后滚筒 煤机司机必须经常观察超前架跟随情况， 当滞后超 过 1 0架时立即减缓煤机速度或停止牵引； ③控制台 运行电工严密监视支架压力， 发现初撑力不足时及 时通知工作面整改 ； 值班队领导也应监视支架压力 ， 发现初撑力不足及时督促控制台电工通知工作面。 工作面停机的具体要 求 ①必须保证工作面压 力明显减小时再停机 ； ②必须保证工作面推过回顺 联巷 口后再停机。 2 ． 2 沿煤层顶板回采利弊分析 有利方面 ①避免了留顶煤在来压期间支架端 面漏空 ， 支架无法 良好接顶 ， 严 重时造 成 冒顶 的危 险 ； ②3 1 4 0 2工作面煤层厚度变化大， 可以避免煤层 厚度变化处顶板出现台阶 ， 保证顶板平整 ， 有利于使 用伸缩顶梁支护， 增强顶板的支护效果； ③当煤层出 现起伏变化时， 煤机司机可以立即发现 ， 有利于工作 面调整； ④根据 3 1 4 0 1 工作面回采经验， 留顶煤回采 时至少要 留0 ． 5 m才能保证顶板安全 。3 1 4 0 2工作 面相对煤层赋存条件相同的 3 1 4 0 1工作面采高增加 0 ． 5 0 ． 7 m， 提高资源回收率 1 5 ％ ， 避免 了资源丢 失； ⑤沿顶、 留底煤回采相对于沿底、 留顶煤回采可 以明显减少进入采空 区的煤量 ， 从而遏制煤炭 自燃 造成采空区 C O含量 的增加。 不利方面 ①当工作面出现冲刷构造时， 调整过 程中割矸较多； ②当工作面出现断层时 ， 附近顶板支 护困难 ， 漏矸量也明显增加 ， 甚至要割掉部分上盘底 部岩石； ③煤层与顶板在来压期间特别容易沿接触 面出现离层 ， 在拉出超前架 后再及时打出伸缩梁才 能有效支护顶板； ④当存在伪顶或直接顶底部层理 特别发育时， 老顶来压期间容易出现架前漏矸； ⑤每 班需要增加一名操作伸缩顶梁的员工。 3 结语 3 1 4 0 2工作面利用伸缩梁支架进行沿煤层顶板 回采的成功实践， 为神东综采工作面提供了一种新 的采煤工艺。在回采工艺上 ， 只要煤层厚度小于支 架支撑高度， 就可以见顶见底回采， 这样既提高煤炭 资源的回收率 ， 又杜绝 留设的顶煤进人采空区， 大大 降低了因煤炭 自 燃造成的采空区 C O浓度增高的危 险 ， 对于矿井安全生产具有现实的意义。