大傾角中厚煤層綜采面防飛矸液壓支架的研究與應(yīng)用

張建

摘 要：新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司協(xié)莊煤礦開(kāi)采水平已進(jìn)入了-850水，開(kāi)采埋深達(dá)到1000 m以上。進(jìn)入深部采區(qū)后，開(kāi)采條件異常復(fù)雜，除了受水、火、破碎頂板、沖擊地壓等災(zāi)害威脅外，深部工作面煤層大傾角安全開(kāi)采成為了重點(diǎn)研究和解決的問(wèn)題之一。協(xié)莊煤礦在多年的大傾角開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究并投用了大傾角防飛矸液壓支架，提高了大傾角安全防護(hù)的可靠程度，實(shí)現(xiàn)了煤機(jī)與移架推溜的平行作業(yè)，提高了工作面勞動(dòng)效率及開(kāi)機(jī)率，極大地解放了大傾角工作面的生產(chǎn)能力。

關(guān)鍵詞：大傾角 防飛矸支架 可靠程度

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0024-01

1 工作面概況

1.1 工作面位置

2403W綜采面位于協(xié)莊煤礦-850水平二采上山區(qū)四層煤西翼第一個(gè)塊段。工作面南起回風(fēng)巷（巷道底板標(biāo)高-633.5～-707.7 m），北至運(yùn)輸巷（巷道底板標(biāo)高-720.5～-834.5 m），西至工作面切眼，東至-850二采軌道上山保護(hù)煤柱。工作面東西走向長(zhǎng)1088 m，南北傾斜寬207-267 m，平均213 m，傾斜面積232148 m2。工作面范圍內(nèi)地表標(biāo)高+151 m，煤層平均埋深875 m。工作面以北為F16斷層保護(hù)煤柱；以南為2402W工作面未開(kāi)拓；以西為井田西翼剝蝕邊界；以東為-850水平二采上山保護(hù)煤柱。工作面上覆二層煤已開(kāi)采，下伏六、十一、十三層煤均未開(kāi)拓，對(duì)應(yīng)地表為農(nóng)田，無(wú)河流及其它建筑物。

四層煤為礦井主要可采煤層之一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，硬度中等，工業(yè)牌號(hào)為氣煤，視密度1.34 t/m3。煤巖組分以亮煤為主，暗煤次之，屬半亮型煤。根據(jù)資料，工作面范圍內(nèi)煤層走向98～127 °，傾向NE，煤層平均傾角36°。煤厚2.40～2.85 m，工作面平均煤厚2.60 m。

1.2 采煤方法及工藝

2403W綜采工作面采用單一走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。采用綜合機(jī)械化采煤工藝，使用MG300/700-WD型雙滾筒采煤機(jī)落煤、裝煤，SGZ-730/400型刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤，SZZ730/200型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤，ZY3400/14/32液壓支架支護(hù)頂板。

1.3 工作面產(chǎn)能分析

2403W工作面走向長(zhǎng)1088 m，傾斜面長(zhǎng)213 m，傾斜面積232148 m2，按照6循環(huán)/天計(jì)算，工作面月度單產(chǎn)可達(dá)到8.0萬(wàn)噸以上。因此，2403 W工作面裝備了大功率的綜機(jī)設(shè)備，提高工作面綜采生產(chǎn)能力（如表1）。

2 大傾角工作面開(kāi)采技術(shù)方案研究

2.1 傳統(tǒng)大傾角工作面安全防護(hù)措施的不足

2403W在裝備了大功率綜機(jī)設(shè)備后，制約產(chǎn)能釋放的問(wèn)題石工作面大傾角開(kāi)采的問(wèn)題。傳統(tǒng)的大傾角安全防護(hù)措施主要有兩種：①機(jī)道擋矸板：使用高分子材料制作的一種擋矸板，上端用2根小型號(hào)鏈條固定在支架頂梁固定環(huán)上；下端用1根小型號(hào)鏈條固定在溜槽擋煤板上，另一端由于靠近煤壁無(wú)法固定。②尼龍網(wǎng)柔性封閉網(wǎng)：即使用尼龍材質(zhì)的柔性方格網(wǎng)將機(jī)道與人形道進(jìn)行封閉，防止大塊煤矸飛出機(jī)道進(jìn)入人行道出現(xiàn)傷人事故。柔性防飛矸網(wǎng)上端用∮25.4 mm的鋼絲繩固定在支架頂梁上方，下端用“S”鉤扣在溜槽擋煤板上。在實(shí)際應(yīng)用中，柔性放飛網(wǎng)雖然能夠減緩飛矸的沖擊，但強(qiáng)度較小，經(jīng)常出現(xiàn)煤矸沖破柔性網(wǎng)進(jìn)入人形道的情況。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，大傾角工作面平均每3個(gè)月就要更換一次柔性放飛網(wǎng)，增加了生產(chǎn)成本。

以上兩種方式存在以下不足：①由于頻繁升降支架，鋼絲繩出現(xiàn)拉伸變形甚至斷裂，導(dǎo)致上部間隙過(guò)大，片落的煤矸可能進(jìn)入人形道；②煤機(jī)在割煤時(shí)，必須提前人工將擋板、防護(hù)網(wǎng)收起，煤機(jī)過(guò)后再放下，人工消耗體力較大。

2.2 傳統(tǒng)大傾角防護(hù)措施給生產(chǎn)帶來(lái)的制約

傳統(tǒng)的大傾角安全防沖措施對(duì)工作面生產(chǎn)制約非常大，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率的提高。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，大傾角工作面煤機(jī)開(kāi)機(jī)期間，以下嚴(yán)禁有人，給生產(chǎn)工序帶來(lái)了以下弊端：①煤機(jī)割煤前，人工提前將煤機(jī)以上（以下）的機(jī)道內(nèi)擋矸板、柔性網(wǎng)收起。煤機(jī)割煤時(shí)，除煤機(jī)司機(jī)外無(wú)其他人員，上下方無(wú)法移架推溜，待煤機(jī)停機(jī)后，人員方可移架操作，煤機(jī)割煤與移架、推溜無(wú)法平行作業(yè)，生產(chǎn)效率無(wú)法提高；②煤機(jī)在下端頭處進(jìn)刀割煤時(shí)，推移機(jī)頭、回撤端頭支柱（或端頭支架）無(wú)法與煤機(jī)割煤平行作業(yè)，必須確保在煤機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下方可進(jìn)行施工，降低了生產(chǎn)效率。根據(jù)計(jì)算，同樣采場(chǎng)條件下，大傾角綜采面比近水平綜采面單產(chǎn)低30%左右，制約了大傾角工作面的安全高效生產(chǎn)。

3 大傾角防飛矸支架的改進(jìn)與應(yīng)用

3.1 問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)分析

在充分剖析現(xiàn)有大傾角防飛矸開(kāi)采技術(shù)不足的前提下，提出了解決問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)：①增加防飛矸設(shè)施的強(qiáng)度，提高擋矸的可靠性；②解決能夠快速收放的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)割煤與移架、推溜的平行作業(yè)。

3.2 解決問(wèn)題的辦法

通過(guò)對(duì)ZY3400/14/32支架結(jié)構(gòu)的分析研究，對(duì)普通ZY3400/14/32液壓支架進(jìn)行了如下改進(jìn)：即在支架頂梁下增加了一塊剛性擋板，將剛性擋板用銷軸固定在支架頂梁下，在擋板與頂梁之間增加一臺(tái)油缸（液壓千斤頂）實(shí)現(xiàn)其收降操作?，F(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，煤機(jī)割煤時(shí)，人員超前煤機(jī)割煤地點(diǎn)5～10 m將擋板收起；煤機(jī)割煤過(guò)后，支架工緊跟煤機(jī)將擋板降下，由于操作的閥柄的動(dòng)力介質(zhì)為高壓乳化液，動(dòng)力較大，實(shí)現(xiàn)了快速操作，降低了機(jī)道與人行道暴露的面積、時(shí)間，有效防止了大塊煤矸的飛出。煤機(jī)在前割煤，支架工緊隨其后移架、推溜，減少了煤機(jī)停機(jī)時(shí)間，提高了勞動(dòng)效率及開(kāi)機(jī)率。

4 取得的效益

2403W面裝備了ZY3400/14/32型防飛矸支架，代替了柔性防護(hù)網(wǎng)封閉機(jī)道，提高了安全性和工作效率。通過(guò)職工防飛矸支架操作不斷熟練，實(shí)現(xiàn)了大傾角工作面跟機(jī)作業(yè)，提高了工作面生產(chǎn)效率，為開(kāi)采類似條件的工作面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。工作面防飛矸支架后，月度平均單產(chǎn)8.2萬(wàn)t，比以5萬(wàn)噸提高了3.2萬(wàn)t。按照噸煤利潤(rùn)219元/t，年度增加經(jīng)濟(jì)效益82000×12×219=8409.6萬(wàn)元≈8410萬(wàn)元。endprint