整體組合頂梁懸移液壓支架放頂煤工藝在“三軟”煤層中的實(shí)踐與應(yīng)用

唐松戰(zhàn)

(國(guó)投煤炭鄭州能源開(kāi)發(fā)有限公司,河南登封 452478)

整體組合頂梁懸移液壓支架放頂煤工藝在“三軟”煤層中的實(shí)踐與應(yīng)用

唐松戰(zhàn)

(國(guó)投煤炭鄭州能源開(kāi)發(fā)有限公司,河南登封 452478)

我國(guó)大多數(shù)中小型煤礦為地下開(kāi)采,地質(zhì)條件復(fù)雜、開(kāi)采技術(shù)落后,特別是部分小煤礦基本還是以單體液壓支架配加鉸接頂梁的結(jié)構(gòu)形式支護(hù)工作面,直接導(dǎo)致生產(chǎn)效率低,職工勞動(dòng)強(qiáng)度大,安全生產(chǎn)沒(méi)有保障。本文通過(guò)對(duì)ZH/16/24E型整體頂梁組合懸移液壓支架在我礦三軟”煤層中的應(yīng)用和論證,該支架在安全生產(chǎn)過(guò)程中保障了安全生產(chǎn)、增加了煤炭資源的回收、提高了工效、減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度,保證了職工的安全,具有很好的可行性。

整體組合頂梁懸移液壓支架 “三軟”煤層 實(shí)踐與應(yīng)用

國(guó)投煤炭鄭州能源開(kāi)發(fā)有限公司位于登封市徐莊鄉(xiāng)高坡村，隸屬國(guó)投公司，礦井采用立井水平上下山開(kāi)拓方式，傾斜長(zhǎng)壁采煤法，開(kāi)采二1煤層，平均厚度5.36m，傾角0—120，煤層變異系數(shù)R=70%，普氏硬度系數(shù)一般為0.15—0.5，松軟易冒落，多呈粉末狀，遇水成泥強(qiáng)度降低。煤層上覆一般有1.0m的偽頂，直接頂平均厚度7m，多為砂質(zhì)泥巖或泥巖，老頂平均厚度27m；煤層直接底為泥巖或炭質(zhì)泥巖，平均厚度5m，老底為中粒砂巖或砂質(zhì)泥巖，平均厚度為6m，底板巖性屬極松軟類型，地質(zhì)條件較差，整個(gè)煤層屬“三軟”不穩(wěn)定煤層，開(kāi)采難度較大。

1 工作面概況

13031采煤工作面位于13采區(qū)東部，工作面標(biāo)高+8—+66m，該工作面煤層厚2.1-3.1m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，賦存較穩(wěn)定，局部為薄煤帶。工作面?zhèn)雾敒樘抠|(zhì)泥巖，厚0.2m左右，極易冒落，直接頂為細(xì)粒砂巖、泥巖，可以隨采隨冒，老頂為中粒長(zhǎng)石石英砂巖，質(zhì)地堅(jiān)硬，鈣、硅質(zhì)膠結(jié)，一般不易冒落，煤層直接底為砂質(zhì)泥巖，老底為L(zhǎng)7灰?guī)r。

1.1 工作面布置

工作面走向500m，傾斜70-130m，傾角0-17°采用“U”型方式布置，運(yùn)輸巷及回風(fēng)巷均為單巷。全工作面75架支架，配備SGB—630/ 150C型刮板機(jī)1部。

1.2 支護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)礦壓理論，工作面支架承受的最大壓力為4—8倍采高頂板巖石的重量，現(xiàn)取8倍采高的頂板巖石重量計(jì)算：

P=k×h×L控×b×γ×g

=8×2.2×3.6×1.0×2.5×9.8=1552 KN

式中：

P—工作面上覆巖石所需支撐阻力；

γ—上覆巖層平均容重，取2.5；

h—工作面采高，2.2m；

L—工作面最大控頂距，取3.6m；

b—支架寬度，0.96m；

g—重力換算單位，取9.8；

表1

k—上覆巖層厚度和采高之比，一般為4～8，取8。

所選用的ZH1600/16/24ZL型支撐式液壓支架，額定工作阻力1600kN，經(jīng)驗(yàn)算比較，所選支架支護(hù)強(qiáng)度符合要求。

ZH1600/16/24ZL型整體頂梁組合懸移液壓支架參數(shù)如表1。

2 與單體液壓支架配π型梁放頂煤工作面相比

2.1 單體液壓支架配π型梁工作面存在的問(wèn)題

(1)單體液壓支架橫向穩(wěn)定性較差，頂板來(lái)壓時(shí)，頂板方向推力容易推跨工作面支架而發(fā)生安全事故。

(2)采煤工作面采用單體液壓支柱支護(hù)，柱子密集、空間狹窄，工作面人員集中、通行不暢、安全出口不好保證。

(3)不利于通風(fēng)管理，工作面內(nèi)為三排柱、兩排巷(機(jī)巷和人行巷)，支護(hù)斷面小，再加上材料擺放影響斷面，增大通風(fēng)阻力，不利于通風(fēng)管理。

(4)回采工藝繁雜、職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，采用單體液壓支柱支護(hù)，其支護(hù)規(guī)格是每對(duì)棚子為二梁五柱，每采一棚煤就要竄移兩根棚梁、搬挪五根支柱，加之工藝流程復(fù)雜，操作繁瑣，導(dǎo)致職工勞動(dòng)強(qiáng)度太大。

(5)浪費(fèi)大量材料用于控制幫、頂和支柱下沉，采用單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)，需要消耗大量的荊笆和椽子用于背幫背頂，為防止柱子下沉，就必須消耗大量坑木制作柱鞋。

(6)工作面支架支柱支護(hù)工作阻力較低，遇復(fù)合頂或頂板來(lái)壓時(shí)均需支設(shè)大量戧柱和木垛用于加強(qiáng)支撐力，坑木及單體柱消耗量較大。

2.2 整體組合頂梁懸移液壓支架的優(yōu)點(diǎn)

(1)移架操作時(shí)，工人只需操縱集控閥組將前后4柱同時(shí)提起前移，動(dòng)作簡(jiǎn)化，速度快，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，回采工效有效提高。

(2)支架穩(wěn)定好，不倒架。工作面所有支架通過(guò)托梁系統(tǒng)連為一體，使得支架穩(wěn)定性及安全性大大提高，工作面不會(huì)出現(xiàn)倒架、扭架現(xiàn)象。即使支架上方出現(xiàn)局部空頂現(xiàn)象或未支撐好，相鄰支架將抬著該支架并幫其支護(hù)頂板。

(3)工作空間大，行人、運(yùn)料、操作寬敞，風(fēng)路暢通，杜絕了瓦斯積聚現(xiàn)象。

(4)能節(jié)省大量的材料消耗，頂梁為整體組合結(jié)構(gòu)，護(hù)頂面積大，完全不用荊笆、川桿、坑木、鐵絲，防倒鏈等材料，同時(shí)懸移液壓支架液壓泵液體可循環(huán)利用，減少了大量水和液壓油的浪費(fèi)，降低了生產(chǎn)成本。

(5)整體支架不需采取被動(dòng)防倒措施，不存在倒柱戧壞溜子，倒柱掉梁及溜子拉槍管子等傷人事故。

(6)舍幫有組合固定擋矸板和擋矸鏈，清出老塘煤方便，減少了資源浪費(fèi)和老塘碴塊滾落傷人事故。

(7)如遇破碎帶或頂板有活煤(矸)時(shí)，可以及時(shí)使用收縮梁進(jìn)行護(hù)頂，解決了破碎頂板難以控制的局面，消除了冒頂事故。

(8)在推進(jìn)過(guò)程中，如老塘落下的煤塊大，碴大時(shí)，也可以提起一根后柱進(jìn)行放煤處理，在安全的前提下提高了回采率，使工作面生產(chǎn)能力得到了一定的發(fā)揮。

3 整體組合頂梁懸移液壓支架在使用過(guò)程中存在問(wèn)題

(1)因整體組合懸移支架體積大、笨重，入井、運(yùn)輸、安裝回撤不方便，速度慢，在移架過(guò)程中，容易形成小掉頂，產(chǎn)生復(fù)合頂板，造成局部無(wú)法充填和擺架。

(2)工作面內(nèi)局部坡度較大、頂板出現(xiàn)較大高低錯(cuò)差或者遭遇地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，容易造成局部地段空頂接頂不實(shí)現(xiàn)象，或發(fā)生支架上串、擠架、損壞托梁?jiǎn)栴}。

(3)工作面在回采過(guò)程中由于懸移支架采高較大，煤墻側(cè)容易出現(xiàn)片幫問(wèn)題。

(4)懸移支架遇較大的構(gòu)造帶需要搬家時(shí)，安裝與拆除難度較大，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，影響工作面單產(chǎn)。

(5)架間隙在隨著生產(chǎn)的推進(jìn)，造成架間隙寬窄不一致，導(dǎo)致部分支架件托梁連接套提前損壞。

(6)管路多不易保護(hù)，如出現(xiàn)碴格時(shí)，放炮容易崩壞液壓管路和操作手柄等。

(7)懸移支護(hù)工作面在傾向較短時(shí)，煤層注水跟不上，加上工作面空間大，容易造成煤塵飛揚(yáng)。

4 改進(jìn)措施和建議

(1)編制有針對(duì)性較強(qiáng)的安全技術(shù)操作規(guī)程，有技術(shù)人員對(duì)職工進(jìn)行安全技術(shù)和操作程序進(jìn)行培訓(xùn)。

(2)班前坑口會(huì)上要做好職工教育工作，不能讓部分工人為省事、趕時(shí)間來(lái)回推進(jìn)操作伸縮梁而減少片幫掉頂。

(3)為了懸移支架更好地服務(wù)礦井生產(chǎn)，減少構(gòu)件的及早損壞。一是加強(qiáng)干部職工的責(zé)任心；二是做好現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)管理工作，及時(shí)處理不合格的工程；三是嚴(yán)格按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)做到班驗(yàn)收的交接班制度；四是嚴(yán)格工程質(zhì)量(礦科)驗(yàn)收考核制度，要以質(zhì)量保安全、保效益。

(4)在全部推托梁過(guò)程中應(yīng)撤出此段的工作人員，由當(dāng)班干部組織進(jìn)行統(tǒng)一推進(jìn)，在推托梁過(guò)程中如推不動(dòng)不能強(qiáng)推(以防推壞)立即停下查找原因進(jìn)行處理。

(5)班開(kāi)排前當(dāng)班技術(shù)員要統(tǒng)一拉線，確保推進(jìn)過(guò)程中煤墻采直，柱子認(rèn)直、托梁推直、調(diào)平，以保證工作面質(zhì)量(如果當(dāng)班采架數(shù)少于20架最好不要推托梁)。

(6)加強(qiáng)工作面“四直、一平、二暢通”管理力度，即：煤壁直、煤溜直、支架直、托梁直、支架平、工作面上下出口保持暢通。

(7)布置仰斜回采工作面時(shí)，工作面兩順槽巷道與切眼巷道布置應(yīng)根據(jù)煤層傾角選擇合理偽斜角，以避免工作面支架和刮板輸送機(jī)的上串下滑。

(8)工作面回采過(guò)程中，若遇地質(zhì)構(gòu)造或頂板不平時(shí)，在開(kāi)幫煤后應(yīng)及時(shí)在支架頂梁上方鋪墊小方木接頂處理，保證支架接頂嚴(yán)密；頂板破碎，片幫嚴(yán)重時(shí)，使用鋼網(wǎng)，荊笆、自制皮帶塊和川桿進(jìn)行全斷面閉幫以控制片幫現(xiàn)象發(fā)生。

(9)回采過(guò)程中遭遇地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，應(yīng)盡量使工作面保持大致同一坡度，必要時(shí)可在局部地段留底煤或破底板推進(jìn)，盡量避免工作面搬家。

(10)為了更有效的控制調(diào)整架間隙，應(yīng)在每架前后端一側(cè)各裝一個(gè)調(diào)架器，以便調(diào)架簡(jiǎn)單、方便、安全達(dá)到質(zhì)量要求。

(11)在過(guò)地質(zhì)構(gòu)造的工作地點(diǎn)打深眼、少裝藥，放小炮，半煤巷時(shí)要先出煤護(hù)頂，然后放炮，放炮前應(yīng)對(duì)支架、管路、組閥用白膠管和皮帶給予保護(hù)，煤墻柱到位后及時(shí)閉幫。

(12)加強(qiáng)煤層注水管理，增強(qiáng)注水效果，在回采過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行灑水降塵或在工作面懸移支架上安裝同步灑水和噴霧裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

ZH1600/16/24ZL型整體組合頂梁懸移液壓支架具有良好適應(yīng)性，經(jīng)過(guò)近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，我礦職工已經(jīng)能夠熟練撐握整體組合頂梁懸移液壓支架操作技能，并且符合“三軟”煤層工作面回采技術(shù)要求，是一種可廣泛推廣應(yīng)用的回采工藝，為我礦取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 開(kāi)發(fā)電纜智能化巡檢系統(tǒng)

引入PDA技術(shù)建立智能巡檢系統(tǒng)，巡檢系統(tǒng)主要由射頻識(shí)別、參數(shù)記錄、數(shù)據(jù)上傳等三個(gè)模塊組成。其中，射頻識(shí)別模塊主要用于識(shí)別特定的設(shè)備，進(jìn)入相應(yīng)的巡檢項(xiàng)目填寫(xiě)界面；而參數(shù)記錄主要用于處理記錄的數(shù)據(jù)，包括對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和加密等過(guò)程。數(shù)據(jù)上傳模塊可以不斷掃描是否有已記錄但未發(fā)送的數(shù)據(jù)，并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將記錄后的數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，如圖5。

數(shù)據(jù)采集模塊主要用于記錄設(shè)備參數(shù)和檢查設(shè)備狀態(tài)，并將巡檢后的結(jié)果保存至本地。每一個(gè)巡檢設(shè)備都裝有一個(gè)固定的電子標(biāo)簽，巡檢人員到達(dá)巡檢位置后，可通過(guò)識(shí)別接收卡源信息進(jìn)入不同的巡檢項(xiàng)目。再按照設(shè)備實(shí)際狀態(tài)記錄相應(yīng)的參數(shù)后，可保存巡檢結(jié)果，在保存的同時(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)激活發(fā)送線程并在后臺(tái)通過(guò)GPRS將巡檢結(jié)果發(fā)送至服務(wù)器，如圖6。

4 結(jié)語(yǔ)

自2010年以來(lái)，鎮(zhèn)海局在電纜數(shù)字化普查和排摸上已經(jīng)做了大量工作，完成了全部地下電纜的排摸及數(shù)據(jù)收集，建立了地下電纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和管理平臺(tái)，并逐步通過(guò)電纜電子標(biāo)簽的應(yīng)用和PDA智能化巡檢的開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)電纜路徑通道信息的快速定位，提高了故障搶修效率。同時(shí)，針對(duì)普查后存在后續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)維護(hù)和管理的問(wèn)題進(jìn)行深入思考，形成了一套完善的管理流程和竣工資料模版，建立了較為完整的電纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)維護(hù)管理體系，實(shí)現(xiàn)電纜無(wú)縫化、智能化管理，切實(shí)提升城市電纜管線的管理水平。

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