П型钢梁支架在“三软”煤层回采工作面的应用

摘　要:芦岭煤矿“三软”煤层回采工作面推广应用了П型钢梁支护,对八层煤顶层保护层、底分层及九层煤采用简放回采工艺,取得较好的效果;并且从中总结出了行之有效的具体管理注意事项。
关键词: П型钢梁;回采;注意事项
中图分类号:TD353 　　文献标识码:C 　　文章编号:1008 - 4495 (2005) 01 - 0057 - 02

　 芦岭煤矿位于安徽省宿州境内东南20 km 处宿东煤田东部,属华北石炭二叠纪煤系地层,主采煤层共3 层,即八、九、十煤层,赋存于下石河子组及山西组,属高瓦斯突出矿井,八层煤厚8～12 m ,九层煤厚1～5 m ,都是典型的“三软”煤层(顶软、底软、煤层软) ,两煤层间距1～2 m ,准备巷道联合布置。过去的回采是采用单一走向长壁采煤法,全部垮落法管
理顶板;采用DZ 型外注式单体液压支柱配合HDJA- 1000 型金属绞接顶梁走向棚支护,一梁一柱,中定位“, 三、四”硐管理,最大控顶距5 m ,最小控顶距4m;采用放炮配合手镐落煤。八层煤分4～5 个分层回采,顶分层为保护层,顶板往往起伏不平,定位难以控制,采空区撕网严重,安全环境差。经过反复实践论证,最后确定采用П型钢梁替换绞接顶梁支护,对八层煤改为分两层回采,八层煤底分层及九层煤采用简放回采工艺,取得了较好的经济效益,且改
变了安全条件,几年来未发生一次顶板事故。
1 　П型钢梁在八层煤顶层保护层中的应用
1. 1 　技术参数和采煤、支护工艺
1) 技术参数　采煤工作面顶板采用2 梁7 柱对子棚走向支护,下为主梁4 柱,上为副梁3 柱。支架采用长3. 0 m的П型钢梁配合DZ 型外注式单体液压支柱,棚距为0. 6 m(中—中) ,最大控顶距4. 0 m ,最小控顶距3. 0 m ,采高为2. 1 m。
2) 采煤、支护工艺　回采空区主棚柱补副棚车边柱→手镐拆帮(或放炮) 落煤→找梁窝→窜主梁→用双抗(抗静电、抗氧化) 编织网配合塘材过顶→补背帮柱(用原副棚背帮柱) →用大笆配合塘材腰帮→回采空区柱为副棚背帮柱→挪副梁→替原背帮柱→抵车→补主棚柱。
1. 2 　安全条件与经济效益
由于采用了3 m 长的П型钢梁,最小断面5. 04m2 ,满足了通风要求;同时顶板在推进方向上是平整的,避免了使用HDJA - 1000 型金属绞接顶梁造成的顶板起伏不平;而且每排支柱容易补成直线,不存在定位难以控制的问题,有利于质量标准化的开展;由于采空区末排支柱补在П型钢梁头,不像使用绞接顶梁因中定位,在过顶不好时易撕网;过去使用绞接顶梁时,因瓦斯管理的需要,风巷替U 型钢棚及上出口向下5 m 的顶板支护必须使用木棚,以免掐梁时
因撞击产生火花引起瓦斯爆炸,而现在使用的长П型钢梁棚不存在掐梁,这样一方面避免了铁木混用,满足了《煤矿安全规程》第53 条中“在同一采煤工作面中,不得使用不同类型和不同性能支柱”的要求,另一方面大量节约了木材,每万吨原煤节约28 m3 坑木。
2 　Π型钢梁在八层煤底层及九层煤简放回
采工作面的应用
2. 1 　技术参数与回采工艺
所谓简放回采,即使用DZ型外注式单体液压支柱配合长2. 4 m П型钢梁对子棚走向支护,棚距0. 55 m(中—中) ,每对棚中下棚为主棚3 柱,上棚为副棚2 柱,采煤时先窜主梁,用双抗编织网配合塘材过顶,采后窜副梁,此时达到放煤空顶距(2. 4 m) ,采空区低位开口放煤,煤放完后封口、抵车,进行下一个循环作业。
2. 2 　经济效益与安全效果
芦岭矿由于地质条件的影响,综采和高档普采无法实行,利用传统工艺回采,八层煤单面月产量为3 万t 左右,特别是九层煤顶板节理发育,且受八层煤回采放炮、支柱钻底等影响,只能采用手镐落煤,并且采高以上顶煤无法回收,资源浪费严重,单面月产量为0. 9 万t 左右,很难提高产量,成本很高,甚至出现负效益。自使用简放工艺后,采用循环放煤,见矸封口的方式,八层煤单面月产量达6 万t 以上,九层煤同时采用有煤就放、无煤不放的原则,单面月产
量达1. 8 万t 以上,工效提高一倍以上,煤炭回收率由过去的70 %提高到85 %以上。简放回采与分层回采相比,具有高产高效、掘进率低、材料消耗低、安全性能好等优点,并且操作简单、经济实用、适应地质变化性强;尤其是九层煤的支护,过去实行“二、三硐”管理时,材料道兼作人行道,柱、梁、材料一放,就无法行人,环境极差。采用简放工艺后,避免了此类问题的出现,采面再也没有发生顶板及其它人身伤害事故。
3 　使用П型钢梁支护应注意的事项
在“三软”工作面,由于顶板(或顶煤) 裂隙较发育,这些裂隙已将顶板(或顶煤) 切割成几何尺寸很小的块体,特别在煤帮附近的端面处未支护区顶板(或顶煤) 极易冒落,因而在使用П型钢梁支护工艺技术过程中应注意以下几点:
1) 最大限度地减小没支护的顶板面积和端面距离,窜主П型钢梁前采煤,拆帮面积应尽量小,用钎子掏梁窝,用手镐落煤,以减少对顶煤的破坏。
2) 拉茬并窜好3 个主梁后及时补背帮柱并严密背帮。同时在茬口上帮处补上背帮柱并背好帮。每窜一棚主梁过顶后必须将其下支柱升足劲。
3) 对链板机采空区侧升柱时,支柱应向煤壁方向有5°左右的倾角,使支柱有较高的指向煤壁的水平工作阻力。
4) 由于每窜一梁其下方所有支柱必须升降一遍,因而要确保支柱初撑力达50 kN 以上,避免直接顶与老顶过早离层。
5) 控制好采煤与其它工序平行作业的安全距离及操作本工序的拉茬距离,避免应力叠加,造成垮棚漏顶。
6) 对抗压强度低、支柱易钻底的底板,要加大支柱底座,给支柱穿鞋,以确保支护的刚度。
7) 在整个生产过程中,要确保工程质量,杜绝
倾斜、推棚等隐患出现,必须对支柱采取防倒措施,严防倒柱垮棚及伤人。
8) 在采用简放回采时,由于采煤循环进尺、煤层厚度、放煤口的宽度同煤炭回收率及含矸率有关,必须采用合适的循环进尺来提高煤炭回收率,降低含矸率。
4 　结语
П型钢梁支架在芦岭煤矿“三软”煤层回采过程中的应用和采用简放采煤工艺,不但取得了较好的经济效益,而且极大地改善了安全条件,使质量标准化达标简单易行,这种回采方式和工艺值得推广应用。