薄煤層軟底工作面氣囊與單體聯(lián)合支護(hù)的技術(shù)實(shí)踐

劉同樹

【摘 要】本文簡述了薄煤層軟底工作面氣囊與單體聯(lián)合支護(hù)的技術(shù)實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】工作面；生產(chǎn)實(shí)踐；經(jīng)濟(jì)效益

龍湖井田范圍內(nèi)的54A層，煤層厚0.75m，底板有0.2m厚中砂巖，回采中使用KZ0.8單體液壓支柱支護(hù)，頂板來壓時(shí)，單體支柱鉆底，造成頂板下沉量大，且頂板破碎經(jīng)常發(fā)生的切頂支柱撲倒和局部冒頂事故，不但嚴(yán)重威脅安全，而且單產(chǎn)只有0.3-0.4萬t/月，初期支柱均穿鐵錦鞋防止支柱鉆底，但操作復(fù)雜，工效低，鐵鞋管理難度大，丟失嚴(yán)重，不但材料費(fèi)大幅度提高，而且生產(chǎn)管理難度大。由于54A屬上部煤層，提高54A煤層的單產(chǎn)對(duì)釋放其它下部煤層，保證我礦生產(chǎn)接續(xù)，意義非常重大，經(jīng)過廣泛的調(diào)查與研究，我們采用氣囊與單體支柱聯(lián)合支護(hù)在一采區(qū)右四片54A采煤工作面進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果相當(dāng)成功，至今已取得顯著效益。

1.右四片54A采煤工作面概述

一采區(qū)右四片54A平均煤厚0.75m，平均傾角30°，直接頂為2m厚黑色粉砂巖，底板為0.2m厚中砂質(zhì)泥巖及2m厚中砂巖，走向長400m，傾斜長120m，可采儲(chǔ)量4.71萬噸，采煤方法為走向長壁后退式，支護(hù)方式采用單體液壓支柱與氣囊聯(lián)合支護(hù)，支柱布置方式為三排四柱，氣囊由傾向間距4米的多組氣囊組成，通過共用的導(dǎo)管充氣和放氣，并通過控制閥與高壓軟管連接。

2.生產(chǎn)實(shí)踐

為保證氣囊支架使用安全可靠，投入使用前應(yīng)對(duì)氣囊逐個(gè)進(jìn)行水密封試驗(yàn)，先將氣囊放人承載試驗(yàn)額定高度，保壓5min，再將氣囊及框架吊入水槽，使水淹沒氣囊，觀察5min，無氣泡浮出，即為合格。

氣囊充氣應(yīng)使用防爆型空氣壓縮機(jī)，輸出壓力不低于0.7MPa，流量不少于6m3、min，安設(shè)在距工作面100m的進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)。

充氣主管路為φ25mm耐壓1.5MPa的低壓膠管充氣分管路為小19mm，耐壓1.5MPa的纏繞式膠管長10m，每隔15～20m由主管路用三通引出，在給氣囊充氣時(shí)，應(yīng)利用裝有壓力表的過渡接頭，連接氣囊截止閥，使氣囊內(nèi)壓力達(dá)到額定壓力。

支設(shè)氣囊時(shí)應(yīng)盡可能使其垂直頂?shù)装?，偏差不超過5°，頂板與支架間不平行度不超過11°，內(nèi)壓不得低于0.4MPa，因氣囊在長軸方向更穩(wěn)定，故應(yīng)使氣囊長軸垂直煤壁。

氣囊放氣后要及時(shí)移設(shè)，禁止相鄰兩個(gè)氣囊同時(shí)放氣。

生產(chǎn)期間經(jīng)測(cè)定，直接頂垮落步距19米，老頂來壓步距巨25米，頂板下沉量72-832mm，氣囊載荷增阻量12KN/個(gè)，工作面頂板完整，切頂線較整齊，無臺(tái)階下沉。

氣囊充氣壓力為0.45MPa，而氣囊對(duì)底板造成的載荷集度僅為18KN/2，更為突出的是它接觸面積大，適應(yīng)于54A煤層這種較松軟的底板，該工作面允許載荷集度為4MPa，而氣囊對(duì)底板造成的載荷集度僅為0.6MPa。

3.技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）使用氣囊支護(hù)可以發(fā)送支架與圍巖的接觸，使載荷均勻分布，從而減少圍巖移動(dòng)量，其接觸面積可達(dá)氣囊蓋板面積的80%-100%。

（2）氣囊初撐力為120-220KN，約為木垛的6-10倍，同時(shí)木囊為主動(dòng)支撐，氣囊承載力可達(dá)200-350KN，由于空氣易壓縮，故能吸引較大的沖擊載荷。

（3）與液壓支柱相比，氣囊的伸縮比大約為3倍，結(jié)構(gòu)簡單，安裝、拆卸勞動(dòng)量小。

（4）充壓介質(zhì)為空氣，易取得，成本低，壓力小易于控制，排出方便。

（5）因結(jié)構(gòu)高度小，伸縮系數(shù)大，不易被壓死，可應(yīng)用于薄或極薄煤層，能適應(yīng)一定范圍的煤層厚度變。由于氣囊輕，易于搬運(yùn)和移動(dòng)，加上橡膠殼體與底板的摩擦系數(shù)大（0.3-0.5），難于下滑，尤其管理軟底效果好。

（6）使用氣囊的工作面（特別是薄煤層工作面）?？墒共捎每迓浞刂茋鷰r過渡到慢慢下沉法，改善了煤壁前的應(yīng)力集中，減少了煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)。

（7）以下是兩種支護(hù)形式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比：生產(chǎn)成本降低8.33元/噸。

4.結(jié)束語

通過氣囊支護(hù)使用前后的對(duì)比，可以看出在薄煤層特別是囫底板煤層的開采中使用氣囊與單體支柱聯(lián)合支護(hù)，不但可以有效地控制頂板圍巖，改善安全生產(chǎn)環(huán)境，還可以提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，極具發(fā)展前景和推廣意義。