大眾煤礦∏鋼對(duì)棚支架的支護(hù)工藝與結(jié)構(gòu)分型研究

摘要：“∏型鋼梁配合單體液壓支柱對(duì)棚支護(hù)”技術(shù)，在當(dāng)前國(guó)內(nèi)的工藝有三種方式，即：炮采、機(jī)采、放頂煤三種。我們隊(duì)∏型鋼梁配合單體液壓支柱對(duì)棚支護(hù)炮采工藝的主要特點(diǎn)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞： ∏鋼對(duì)棚支架 結(jié)構(gòu)分型 研究

中圖分類號(hào)：TD355.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1工藝方式及其優(yōu)缺點(diǎn)

“∏型鋼梁配合單體液壓支柱對(duì)棚支護(hù)”技術(shù)，在當(dāng)前國(guó)內(nèi)的工藝有三種方式，即：炮采、機(jī)采、放頂煤三種?！切弯摿号浜蠁误w液壓支柱對(duì)棚支護(hù)炮采工藝的主要特點(diǎn)有：

（1）實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)替換。

主副梁配合五棵單體液壓支柱，能夠達(dá)到無(wú)級(jí)移步。如先放底炮，然后刷幫直接把主梁頂住煤壁打上貼幫柱，或者先掏梁窩，移主梁護(hù)頂。可以與單體柱鉸接頂梁支護(hù)、懸移支架等工作面，能夠?qū)崿F(xiàn)不停產(chǎn)替換。

（2）工藝適應(yīng)性好、應(yīng)用面廣。

如∏型鋼梁炮采工作面、∏型鋼梁放頂煤工作面、∏型鋼梁機(jī)采工作面等，適合的煤層賦存條件廣泛。

（3）工作面支護(hù)密度大。

鋼梁成對(duì)支撐、整體性強(qiáng)，支護(hù)可靠。對(duì)棚相依邁步前進(jìn)，所以支護(hù)密度大，能夠有效支護(hù)頂板，尤其是背木、鋪聯(lián)的頂網(wǎng)不破，基本上不會(huì)發(fā)生冒頂。

（4）工藝所帶來(lái)的副作用小。

采面在串梁移柱支護(hù)過(guò)程中，對(duì)頂煤進(jìn)行多次擠壓和卸壓，使本來(lái)就松軟破碎三軟不穩(wěn)定煤層更加破碎，支柱一旦卸壓，頂煤隨即垮落，造成漏棚和冒頂。但有貼幫柱和拍子、抬木、聯(lián)網(wǎng)背幫后，能夠減少煤壁的破壞，副作用能夠完全消失。

（5）串梁移柱工作量大。

每對(duì)棚要?jiǎng)?棵單體柱工作面量大；移溜時(shí)分段翻打中心柱工序繁瑣；如果頂板破碎時(shí)，需要一炮一串梁，所需循環(huán)所需時(shí)間長(zhǎng)。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：?jiǎn)误w鉸接梁炮采翻打基本柱為1.77棵/噸煤；單體∏型梁炮采噸煤翻打基本柱是3.42，是前者的1.9倍；單體∏梁放頂煤噸煤翻打基本柱是1.08；單體∏梁機(jī)采的噸煤翻打基本柱是4.38。

（6）支柱初撐力同時(shí)達(dá)到規(guī)定值非常難。

一梁三柱，同時(shí)達(dá)到初撐力規(guī)定值非常難?！切弯摿涸趯?duì)棚相依邁步前進(jìn)時(shí)，主梁和副梁先后出現(xiàn)一梁下三根柱的情況。當(dāng)在梁下打中柱時(shí)，∏梁兩端的支柱阻力會(huì)下降，如果中柱的工作阻力不斷升高，甚至使兩端的支柱落空而成為不合格支柱。

根據(jù)報(bào)道和課題組調(diào)查：在松軟底板，即使支柱穿上標(biāo)準(zhǔn)的鐵鞋、尼龍鞋、木鞋也難以達(dá)到《規(guī)程》規(guī)定的90KN初撐力；即使達(dá)到90KN初撐力，也會(huì)有相當(dāng)比例的支柱阻力，在幾分鐘后降低到不合格。因此，當(dāng)前眾多生產(chǎn)礦井中柱初撐力維持在55KN以上，貼幫柱和老塘柱初撐力維持在30KN以上。

2工藝流程和操作方法

試點(diǎn)工作面采煤工藝流程為：掏梁窩——移主梁護(hù)頂——打眼——裝藥——爆破——清煤——栽貼幫柱——推移溜子——回副梁放頂。其操作過(guò)程見(jiàn)圖1所示，其中圖1e是眾多煤礦，在交接班驗(yàn)收的的工程模式。

（1）鋪展網(wǎng)移主梁護(hù)頂（包括清煤打靠幫柱）

放炮前，先將主梁下老塘柱改至副梁下中排柱位置（圖1a）；放炮后，及時(shí)鋪展頂網(wǎng)，將對(duì)棚中的主梁降柱前移，頂緊煤墻，然后升柱背頂進(jìn)行超前支護(hù)（圖1b）；將副梁下煤墻側(cè)支柱移至主梁下煤墻側(cè)升緊（圖1c）；清理浮煤，人員嚴(yán)禁在空頂下作業(yè)。

（2）移副梁打柱（放頂）

當(dāng)分段內(nèi)串過(guò)主梁，打好煤墻靠幫柱，浮煤清凈后，即可把副梁前移，進(jìn)行放頂。放頂時(shí)必須由下往上逐棚進(jìn)行，且必須是2人配合作業(yè)。

a d

b e

c

圖1 試點(diǎn)工作面移梁打柱及其操作過(guò)程示意圖

作業(yè)前先檢查安全情況，放頂退路保證暢通。放頂時(shí)，先將副梁老塘側(cè)支柱回出放在煤墻（圖1d）；然后卸柱移副梁，將副梁頭頂緊煤墻，升柱打緊，使其與主梁形成對(duì)棚，（圖1e）。回柱放頂時(shí)，必須回一棚升一棚，如有頂網(wǎng)破碎時(shí)，必須補(bǔ)網(wǎng)背頂，嚴(yán)防老塘頂煤提前流出。

（3）移溜打柱

工作面移過(guò)梁打好柱后，開(kāi)始清理浮煤，待浮煤清凈后，先將中排柱往煤墻側(cè)改600mm，然后將槽推600mm，再將中排柱改到老塘側(cè)緊貼槽幫，最后將槽推至煤墻根?？捎猛撇燮鬟M(jìn)行移槽，移槽和改中排柱的距離一次不得超過(guò)15米，且要隨移隨改好中排柱，移槽時(shí)必須拉線，嚴(yán)格按照從下而上進(jìn)行。

支架結(jié)構(gòu)的分型及其特征

按照工藝流程、∏型鋼梁對(duì)棚支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把試點(diǎn)工作面的支架結(jié)構(gòu)分為以下七種工作型式，如表1所示：

支架分型4的頂板支護(hù)面積最大；分型5的頂板沖擊最大、分型7的支護(hù)跨度最大，分型1的支護(hù)強(qiáng)度最高，分型 2和分型6處于主副梁換位。因此，分析分型4和分型1的支架載荷具有代表性（見(jiàn)附圖）。

表1 試點(diǎn)工作面支架結(jié)構(gòu)的分型及其特征

分型名稱

特征

靜態(tài)結(jié)構(gòu)

動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)

工序簡(jiǎn)述

分型1

最小控頂距

對(duì)梁5柱

1長(zhǎng)2短

移槽打中柱，形成對(duì)梁5柱3排

交接班時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)或移槽后打好槽后中柱準(zhǔn)備采煤。

分型2

副梁變主梁

對(duì)梁5柱

1懸3短

對(duì)梁5柱3排

將主梁下老塘柱改至副梁下中排柱位置，做好炮前準(zhǔn)備。

分型3

超前護(hù)空頂

錯(cuò)梁5柱

1空3短

單梁3柱3排

放炮前或放炮后，副梁邁步超前支護(hù)梁窩空頂，開(kāi)始出煤。

分型4

最大控頂距

錯(cuò)梁5柱

1懸3短

移動(dòng)幫柱主梁變副梁，錯(cuò)梁5柱4排

主梁煤幫柱移至副梁煤幫柱升緊，主梁變副梁后清煤。

分型5

拔柱梁放頂

錯(cuò)梁4柱

2短1懸1空

錯(cuò)梁3柱3排

回副梁老塘柱放煤幫，降中間柱拔出副梁前移。

分型6

組成新對(duì)棚

對(duì)梁5柱

1長(zhǎng)2短

對(duì)梁5柱3排

升起副梁兩邊柱組成對(duì)棚準(zhǔn)備移槽。

分型7

移槽打中柱

雙梁4柱

2長(zhǎng)無(wú)短

對(duì)梁4柱2排

把主梁中柱靠幫放，推槽移溜前后翻打主梁中柱。

說(shuō)明

懸：支柱移走使梁端懸空；

空：梁端邁步還沒(méi)有打上支柱。

主梁：具有3柱支撐的梁‘

副梁：與主梁相配合的梁。

圖2.3.1 支架分型1的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2.3.4 分型4支架的結(jié)構(gòu)示意圖

∏型鋼梁對(duì)棚支架-----基本結(jié)構(gòu)，2根∏鋼長(zhǎng)梁和5棵單體液壓支柱。（有的礦井為6棵支柱，還有的礦井在基本結(jié)構(gòu)下，在工作面靠老塘側(cè)使用紅松圓木配合單體液壓支柱打一排對(duì)接抬棚，一梁兩柱。）通常稱呼，為主梁、副梁、貼幫柱、中柱、塘柱。