動(dòng)壓條件下綜放工作面端頭尾配套技術(shù)優(yōu)化

摘 要：受常隆水庫(kù)保護(hù)煤柱影響，漳村煤礦2203綜放工作面回采期間需進(jìn)行大小切眼對(duì)接，在動(dòng)壓地質(zhì)條件影響明顯的情況下，常規(guī)端頭尾配套技術(shù)已無法滿足生產(chǎn)需要，通過對(duì)綜放工作面兩端頭配套技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜條件下大小切眼快速對(duì)接，從根本上解決了問題。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件；技術(shù)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TD823.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）17-0177-02

1 概 況

漳村煤礦2203工作面開采煤層屬二疊統(tǒng)山西組下部的3#煤層。工作面東高西低，東西高差102 m，運(yùn)巷整體高于風(fēng)巷。該工作面為低位放頂煤一次采全高自動(dòng)化綜采工作面，運(yùn)巷總長(zhǎng)度1 910 m，可采長(zhǎng)度共1 850 m，煤層平均厚度為6.08 m?？刹蓛?chǔ)量300.7萬t。地面位置西北角距常隆水庫(kù)南邊界約100 m，為避開地面常隆水庫(kù)保護(hù)煤柱的影響，不得不采用大小切眼對(duì)接的回采方式，大切眼長(zhǎng)度149.4 m（中—中），推進(jìn)長(zhǎng)度245 m，小切眼長(zhǎng)度91.5 m（中—中），對(duì)接后切眼長(zhǎng)度240.9 m（風(fēng)運(yùn)巷中-中），推進(jìn)長(zhǎng)度1605 m。

受動(dòng)壓影響，2203工作面回采前回風(fēng)巷道斷面尺寸為4.2 m×3.3 m（寬×高），回采期間一度回縮至2.6 m×3.0 m，變形縮幫的巷道長(zhǎng)度達(dá)到1 500 m。不僅造成了工作面兩端頭安全出口嚴(yán)重不足，而且導(dǎo)致前后部刮板機(jī)中部槽及排尾架可能需要回撤的難題，給安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。如果進(jìn)行人工擴(kuò)幫，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)推進(jìn)速度，而且人員及設(shè)備投入也較大，因此，如何在動(dòng)壓呈現(xiàn)明顯的情況下，對(duì)端頭尾配套技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，就成了函待解決的問題。

2 常規(guī)配套方案及存在問題

2.1 原端頭尾配套方案

切眼配套設(shè)備主要為：中間架為ZFS6000/17/33，中心距1.5m；排頭尾支架ZT6500/19.5/34型，中心距1.6 m，兩端頭需各布置3組；其余設(shè)備為SGZ830/800前后部刮板機(jī)各1部及MGTY250/600采煤機(jī)1臺(tái)。

其中支架與前后部刮板機(jī)配套關(guān)系如圖1所示。

由配套關(guān)系圖可以看出，按常規(guī)設(shè)備配套方案，本次安裝共需在大切眼布置排頭支架三組，排尾支架三組，對(duì)接期間倒運(yùn)大切眼3組排頭架至小切眼安裝。

2.2 存在問題

①回采推進(jìn)245 m后，將面臨大小切眼對(duì)接，大切眼三組排頭架需回撤倒運(yùn)至小切眼安裝，考慮到ZT6500架摘除前梁后最小臥架高度仍為1.95 m，超過我礦單軌吊運(yùn)輸方式下允許最大起吊設(shè)備高度1.72 m的要求，故3組排頭支架將全部分解為三部分：片幫板與伸縮梁為一件；頂梁與掩護(hù)梁、尾梁為一件；底座與立柱、四連桿為一件，兩處切眼同時(shí)施工的前提下，最快也需4個(gè)小班才能完成。

②受動(dòng)壓影響，2203工作面回采過程中回風(fēng)巷道回縮至3 m以下，前后部刮板機(jī)尾過長(zhǎng)且應(yīng)力作用下底鼓嚴(yán)重，工作面端尾安全出口僅剩0.6 m，嚴(yán)重不符合安全規(guī)程要求。如果不對(duì)原有配套技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，回風(fēng)巷道內(nèi)需要安裝皮帶機(jī)等電氣設(shè)備進(jìn)行拉底、擴(kuò)幫作業(yè)，一方面生產(chǎn)進(jìn)度不允許，另一方面回風(fēng)巷安裝電氣設(shè)備帶來安全隱患，再一方面要面臨排尾架回撤后，中間架與前溜機(jī)尾配套、端尾頂板支護(hù)等技術(shù)問題。

3 優(yōu)化解決方案

3.1 可行性分析

由圖1所示的支架與前后溜配套關(guān)系圖可以看出，二組排頭架的配套尺寸已滿足與后部刮板輸送機(jī)的配套要求，且第二組排頭架仍超出526 mm。因此，工作面安裝二組排頭架，由原第一組中間架代替原第三組排頭支架是可行的；但為了保證與前后部刮板輸送要機(jī)配套，必須對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造。

對(duì)中間架替換排頭尾架后支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。

經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算支護(hù)強(qiáng)度：

Pt=8×9.81×h×r=8×9.81×3.1×1.35=328.4388 kPa

式中：h為采高，m；r為巖石密度，t/m3，取r=1.35。

ZFS6000/17/33支架支護(hù)強(qiáng)度為0.79 MPa，另外在端頭布設(shè)有副架，回采過程中采取交替支護(hù)方式，完全能滿足頂板支護(hù)要求。

3.2 技術(shù)改造

改造分為二部分：對(duì)不滿足配套要求的支架前梁及尾梁部位分別進(jìn)行技術(shù)改造。

①前梁改造。ZFS6000/17/33中間架使用一級(jí)護(hù)幫，不能滿足采煤機(jī)割煤后支護(hù)頂板要求，通過調(diào)研，課題組決定將中間架前梁更換為與排頭架結(jié)構(gòu)一致的伸縮梁，原中間架前梁長(zhǎng)1490mm，更換后的伸縮前梁長(zhǎng)1405mm，二級(jí)伸縮梁千斤行程750 mm，支護(hù)寬度1.6 m，端頭架最小控頂距324 mm，改造后完全滿足頂板支護(hù)及采煤機(jī)割煤要求。

②尾梁改造。ZFS6000支架正常支護(hù)狀態(tài)下，尾梁下部聯(lián)結(jié)耳板離地高度為1 050 mm，低于后溜傳動(dòng)部電機(jī)1 075 mm的高度，使用中間架直接配套不滿足生產(chǎn)需要，通過計(jì)算，課題組決定采用硬連桿代替原有的尾梁千斤頂，長(zhǎng)度1 500 mm與原尾梁千斤尺寸一致，改造后的支架尾梁支護(hù)高度達(dá)到了1 430 mm。一方面能提高支護(hù)強(qiáng)度，另一方面保證了尾梁的支護(hù)高度。

3.3 改進(jìn)配套方案

2203工作面安裝期間，綜合考慮了回采期間巷道地質(zhì)條件變化后面臨的生產(chǎn)困難。將端頭改為布置二組排頭架，原切眼第一組及最后一組中間經(jīng)改制后代替排頭尾架，替換出的一組排頭支架提前布置在小切眼端頭；端尾回采初期繼續(xù)按常規(guī)布置三組排尾架，當(dāng)動(dòng)壓顯現(xiàn)明顯時(shí)，回收一組排尾架，并由一組改造的中間架代替排尾架。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)濟(jì)效益額的計(jì)算依據(jù)：

①二次切眼對(duì)接可節(jié)約人工工資：按拆分一組、倒運(yùn)一組、安裝一組排頭架計(jì)算，節(jié)約20個(gè)工，按每工費(fèi)用200元計(jì)算，節(jié)約費(fèi)用4 000元。

②風(fēng)巷如不對(duì)排尾架進(jìn)行回撤，必須進(jìn)行擴(kuò)幫1 500多米，每米費(fèi)用3 000元，可節(jié)約費(fèi)用420萬元。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過在漳村礦2203工作面兩端頭應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，滿足了生產(chǎn)要求，效果良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。保證了工作面大小切眼的快速對(duì)接，減少了對(duì)接時(shí)機(jī)電設(shè)備的倒運(yùn)與安裝工作量。最重要的是成功實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜條件下大小切眼快速對(duì)接，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下綜放工作面兩端頭配套技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化創(chuàng)新，該項(xiàng)工藝在煤礦綜放工作面具有廣泛推廣意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐剛.改善綜放開采高韌性頂煤冒放性技術(shù)研究[D].北京:煤炭科學(xué)研究總院，2004.

[2] 馮增強(qiáng).傾斜綜放采場(chǎng)礦壓控制研究[D].濟(jì)南:山東科技大學(xué)，2005.

[3] 張幼振.急斜煤層綜放開采“支架—圍巖”關(guān)系的研究[D].西安:西安科技大學(xué)，2005.

[4] 楊振復(fù)，羅恩波.放頂煤開采技術(shù)與放頂煤液壓支架[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，1995.

[5] 張永東，李潤(rùn)蘭.山西省煤炭資源形勢(shì)分析及保障程度[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2009，(12).

[6] 張復(fù)明.煤炭與山西[J].前進(jìn)，2009，(11).

[7] 張繼坤，張永東，曹代勇.山西省煤炭資源供需形勢(shì)及需求預(yù)測(cè)[J].中國(guó)礦業(yè)，2009，(7).

[8] 張宏娟.提升山西煤炭產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的幾點(diǎn)建議[J].山西焦煤科技，2009，(4).

[9] 石平五，劉洋，張嘉凡.淺埋區(qū)小煤礦發(fā)展長(zhǎng)壁開采的技術(shù)途徑[J].煤礦開采，2005，(2).

[10] 石平五，劉洋.規(guī)范小煤礦開采方法防止大面積頂板事故[J].陜西煤炭，2005，(1).

[11] 徐濤，唐春安，王述紅，等.巖石破裂過程圍壓效應(yīng)的數(shù)值試驗(yàn)[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，(5).

[12] 張嘉凡，石平五.淺埋煤層長(zhǎng)壁留煤柱開采方法的有限元分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，(15).

[13] 黃慶享.淺埋煤層厚沙土層頂板關(guān)鍵塊動(dòng)態(tài)載荷分布規(guī)律[J].煤田地質(zhì)與勘探，2003，(6).

[14] 潘偉爾.中國(guó)需要適量的小煤礦[J].中國(guó)煤炭，2003，(11).

[15] 衛(wèi)建清.房柱式開采煤房與煤柱參數(shù)的合理確定[J].礦山壓力與頂板管理，2003，(1).

[16] 王旭春，黃福昌，張懷新，等.?AH威爾遜煤柱設(shè)計(jì)公式探討及改進(jìn)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2002，(6).

[17] 黃慶享.淺埋煤層的礦壓特征與淺埋煤層定義[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，(8).