整體頂梁掩護式支架在“三軟”不穩(wěn)定煤層中的應用

呂雄

開灤集團東歡坨礦業(yè)公司

整體頂梁掩護式支架在“三軟”不穩(wěn)定煤層中的應用

呂雄

開灤集團東歡坨礦業(yè)公司

本文介紹了整體頂梁掩護式液壓支架在開灤東歡坨礦2392工作面的應用，2392綜采工作面屬于不穩(wěn)定煤層，該支架在“三軟”不穩(wěn)定煤層中具有支撐強度高，穩(wěn)定性好，節(jié)約材料，減少采面作業(yè)人員等優(yōu)點，實現(xiàn)了安全、高效、經(jīng)濟的目的。

整體頂梁掩護式支架；三軟不穩(wěn)定煤層；應用

1.概述

開灤集團東歡坨礦9煤層屬于“三軟”不穩(wěn)定煤層，煤層厚度為0.05-3.4m，平均厚度2.4m，煤的工業(yè)牌號為氣煤，煤層普氏硬度系數(shù)小于1.5，變異系數(shù)30%,可采性指數(shù)94%。頂、底板深灰色、灰黑色粉砂巖普氏硬度系數(shù)2～3。煤層起伏大，構(gòu)造多，局部偽頂厚度達到0.8m～1.0m，隨機組割煤時隨冒落。通過回采實踐來看，原有支架不利于9煤層開采，為此我礦引進ZY4800-13/32型整體頂梁支架在2392采煤工作面進行應用。

2.2392工作面及整體頂梁支架基本情況

2.1 2392工作面情況

2392工作面開采煤層為9煤層，該煤層局部有0.1～0.2m夾矸（巖性為深灰色粉砂巖，破碎，裂隙發(fā)育），光亮型，結(jié)構(gòu)松散，呈粉末狀。煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤厚變化較大，煤層傾角20°～25°，平均22°。該工作面位于我礦南一采區(qū)內(nèi)，上方為2081、2083上、2083下以及2085工作面（均已回采完畢）。工作面可采走向長度1749.6m，采面平均斜長176.6m，總面積約為308979m2。該面工業(yè)儲量889108t，可采儲量844652t，采用走向長壁后退式綜合機械化采煤法，頂板管理采用自然垮落法，沿頂回采。

2.2 ZY4800-13/32型整體頂梁支架基本參數(shù)

支架中心距：1500mm

支架高度：1300～3200mm

支架寬度：1420～1590mm

初撐力：3877KN（P初=31.5 MPa）

工作阻力：4800KN（P=39MPa）

支護強度：0.65～0.78MPa

底板比壓：1.27～2.24MPa

支架重量：19237Kg（端頭19669 Kg）

支架運輸尺寸：6400×1430×1500mm（長×寬×高）

支架（最小及最大）控頂距：4.2m～5.0m

支架操作方式：鄰架操作（上架操作下架，上端頭除外）

3.之前開采9煤層未使用整體頂梁支架出現(xiàn)的問題

液壓支架在推移過程中，由于其上下移動，使支架頂梁與上部頂板接觸面發(fā)生改變，造成上部頂板重復被擾動、破壞，降低其本身支撐強度，使直接頂變得破碎，不利于頂板控制，甚至要進行支架上鋪金屬網(wǎng)才能有效控制上頂頂板。同時支架上下移動，會造成原有支架掩護梁側(cè)護板及頂梁側(cè)護板千斤頂損壞，從而造成支架咬架、擠架等現(xiàn)象，不利于工作面的快速推進。之前的液壓支架由于頂梁長度短，頂梁側(cè)護板不能有效到達前梁部分，在移架過程中架間容易掉煤矸，不能有效保護工作面人員人身安全。

4.ZY4800-13/32型整體頂梁支架優(yōu)點

4.1 支架支護面積大

由于頂梁部分是一個長為2.8m，寬為1.5m的整體箱式結(jié)構(gòu)，護頂面積達到98%以上，所以支架可以在頂板破碎工作面使用，不會像其他支架在移架過程中出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象，同時也不會出現(xiàn)鋪網(wǎng)工作面出現(xiàn)的網(wǎng)兜現(xiàn)象。

4.2 移架簡單，移架速度快

移架過程中不需要像原來支架一樣，需要降回柱千斤頂，可以降大柱后，直接推移支架，大大縮短了移架時間。

4.3 支架穩(wěn)定性好

由于支架頂梁是一個整體箱式結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好。其抗沖擊載荷、水平力和側(cè)向力的能力提高，工作面可做到不咬架、不倒架。

4.4 安全性能好

同過采用整體頂梁后，支架的頂梁側(cè)護板可以加長與頂梁長度一致，這樣就可以避免在移架過程中，架間掉矸傷人事故，為人員的人身安全提供有力保障。

5.整體頂梁掩護支架在2392工作面的應用效果

整體頂梁掩護支架在使用過程中發(fā)現(xiàn)主要有以下幾個特點：一是安全可靠，因整體頂梁使支架頂梁與前梁合為一體，頂梁側(cè)護板能到達前梁位置，與原先帶回轉(zhuǎn)梁的同型號支架相比，杜絕了頂板冒頂，支架倒架、咬架等現(xiàn)象。二是節(jié)約支護材料，因護頂采用了長2.8m寬1.5m的頂梁實現(xiàn)的，每年可約大量的金屬網(wǎng)、木料等材料費。三是提高單產(chǎn)和工效，相同條件下比使用其他支架節(jié)約人工3人/班，同時減少了處理冒頂，倒架、咬架所需的人員和時間，提高了工作面的單產(chǎn)能力，降低工人勞動強度。四是改善了作業(yè)環(huán)境，因整體頂梁支架支護面積大，能有效支撐和控制上頂頂板，大大減少了架間掉落的煤塵和矸石，為改善工作面作業(yè)環(huán)境提供有力保障。

6.結(jié)語

使用整體頂梁掩護式支架工作面每年僅材料費就可節(jié)約（金屬網(wǎng)、木料）390萬元，采面月單產(chǎn)有原來的8萬噸提高到12萬噸，提高了50%，具有明顯的經(jīng)濟效益。同時整體頂梁掩護式支架相當適應我礦的“三軟”不穩(wěn)定煤層綜采工作面，為我礦的高產(chǎn)、高效，及礦井現(xiàn)代化帶來了實實在在的經(jīng)濟和社會效益，有很大的推廣和應用價值。

[1]丁紹南，液壓支架設計[M].世界圖書出版社，1996

[2]程居山.礦山機械[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1997.5（2005.8第6次印刷）

[3]王國法等.液壓支架技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999

[4]王啟廣，李炳文，黃嘉興.采掘機械與支護設備[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2006.4