1217綜采工作面支架選型核驗(yàn)及安全技術(shù)措施

田永慶

(山西寧武榆樹坡煤業(yè)有限公司， 山西 忻州 036700)

1 前言

1217綜采工作面位于2號(hào)煤一采區(qū)。工作面標(biāo)高為1 228～1 282m，地面標(biāo)高為1 430～1 497m，埋藏深度為175～245m，煤層平均厚度4.6m，煤層傾角平均約為4°，煤層賦存穩(wěn)定。1217工作面傾斜長度200m，可采走向長度523m?？刹煽偯娣e104 600m2，地質(zhì)儲(chǔ)量716 928t，可采儲(chǔ)量695 420t(厚煤層工作面回采率按97%計(jì)算)。

煤層直接頂為泥巖，平均厚度3m，裂隙發(fā)育，含植物化石?；卷敒榉凵皫r，砂鈣質(zhì)膠結(jié)。工作面總體為東—西走向布置，根據(jù)三維地震資料和巷道揭露構(gòu)造情況可知：工作面共存在斷層2條。其中，回風(fēng)巷道揭露1條正斷層；進(jìn)風(fēng)巷道揭露1條正斷層，落差最大為1.6m，工作面內(nèi)部可能存在隱伏小構(gòu)造，在回采過程中要加強(qiáng)頂?shù)装逯ёo(hù)管理工作。

1217綜采工作面采用走向長壁法綜合機(jī)械化采煤法,后退式開采，采煤工藝為一次采全高，全部垮落法控制頂板。平均采高4.6m，循環(huán)進(jìn)度0.8m。進(jìn)回風(fēng)巷道及切巷沿煤層頂板布置，工作面安裝液壓支架、采煤機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶及乳化液泵站。工作面共使用111架ZY8000/26/56型掩護(hù)式液壓支架(中間架)和6架ZYG8000/26/50型過渡支架維護(hù)頂板，支架具體型號(hào)見表1。工作面采用全部垮落法管理采空區(qū)，工作面使用MG750/1800- WD型無鏈電牽引雙滾筒采煤機(jī)旋轉(zhuǎn)滾筒機(jī)械落煤、裝煤，經(jīng)刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和皮帶機(jī)將煤運(yùn)往2號(hào)煤皮帶巷。采煤機(jī)割后，及時(shí)跟機(jī)移架，往返割煤。兩端頭割煤后及時(shí)進(jìn)行端頭支護(hù)，回柱放頂。

表1 支架型號(hào)概況

2 支護(hù)設(shè)計(jì)及核驗(yàn)

本工作面使用ZY8000/26/56型掩護(hù)式液壓支架(中間架)和ZYG8000/26/50型過渡支架維護(hù)頂板；ZY8000/26/56型支架最大支撐高度5.6m，最小支撐高度2.6m，支架寬度1.75m，中心距1.75m，支架重量33t，工作阻力8 000kN，初撐力6 412kN，相鄰支架錯(cuò)差不得超過側(cè)護(hù)板高的2/3，工作面液壓支架實(shí)行編號(hào)管理。

2.1 支護(hù)設(shè)計(jì)

(1)工作面支護(hù)強(qiáng)度[1]為

Pt=9.8hγk

(1)

式中：Pt——工作面合理的支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2；

h——采高，4.6m；

γ——頂板巖石密度，kg/m3，一般取2.3×103kg/m3；

k——工作面支架上覆巖層厚度與采高之比，一般取6。

計(jì)算得出支護(hù)強(qiáng)度為622.1kN/m2。

(2)參考本礦同煤層礦壓觀測資料，選擇本工作面礦壓參數(shù)，具體參數(shù)見表2。

選取同煤層綜采工作面最大支護(hù)強(qiáng)度529kN/m2。

因529kN/m2<622.1kN/m2<支架支護(hù)強(qiáng)度(0.98～1.01MPa)，故工作面支架支護(hù)強(qiáng)度滿足要求。

2.2 支架強(qiáng)度校核

(1)采用國內(nèi)支架選型計(jì)算支架的方法校核支護(hù)強(qiáng)度。大采高工作面的冒高一般以8倍采高計(jì)算，采高4.6m，巖石密度2 300kg/m3。

支架載荷W=γ×g×采高×8

(2)

=2 300×g×4.6×8

=2 300×9.8×4.6×8

=0.829 5MPa<支架支護(hù)強(qiáng)度(0.98～1.01MPa)

表2 礦壓參數(shù)表

以工作面支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算公式校核[2]

(3)

=508.9kPa

=0.508 9MPa<支架支護(hù)強(qiáng)度(0.98～1.01MPa)

式中：g——9.8 N/kg；

K——頂板巖石破粹時(shí)的松散系數(shù)，取1.4；

M——煤層采高，m；

γ——頂板巖石平均密度，取2.3t/m3；

C——頂板巖石動(dòng)載系數(shù)，取2；

β——工作面平均傾角，11°。

所以，支架支護(hù)強(qiáng)度滿足要求，液壓支架選型合理。

(2)根據(jù)支架載荷強(qiáng)度計(jì)算支架對(duì)底板的最大比壓為

D=W×最大支護(hù)面積/底座面積

(4)

=0.829 5×4.7×1.75/2.2×0.7×2

=2.21MPa

本煤層底板抗壓強(qiáng)度66.2-47.2MPa>2.21MPa。

表3 支架參數(shù)對(duì)照表

參考表3的內(nèi)容進(jìn)行適應(yīng)性比較,此類型支架符合本工作面支護(hù)要求。

3 支架維護(hù)安全措施

(1)生產(chǎn)班支架工處理問題時(shí)，必須等機(jī)組割煤過后機(jī)道頂板、煤壁穩(wěn)定后才可進(jìn)行。

(2)操作支架之前，必須將推移千斤頂及人行道的矸石雜物清理干凈后，支架附近無其他人員，才可操作[3]。

(3)移架時(shí)防止刮板機(jī)回拉，可將下一架推移千斤操作手柄打到“推溜”位置。

(4)移架時(shí)頂梁不宜下降過多，頂梁離開頂板即可移架，此時(shí)移架和降柱可同時(shí)進(jìn)行，這樣有利于對(duì)頂板的控制又可提高移架速度。

(5)頂板破碎時(shí)，必須超前擦頂移架，防止頂板垮落。

(6)建立健全支架日常維護(hù)和檢修制度，對(duì)設(shè)備故障要及時(shí)分析處理以保證支架的完好率。

(7)支架工在操作或檢修時(shí)，必須站在安全的地方，不得在架間下停留，防止片幫或矸石掉下傷人。同時(shí)防止刮板機(jī)、支架擠傷自己和周圍人員。

(8)在處理支架管路故障，拆換液壓元件時(shí)，必須關(guān)截止閥或停泵處理，并將手把徹底打回零位。防止高壓液體噴出或甩出液管傷人。

(9)泵站司機(jī)要堅(jiān)守崗位，液泵的安全閥不得隨意調(diào)整。吸液必須經(jīng)過過濾，乳化液要充足，不能出現(xiàn)液泵吸空造成事故，更不可用清水代替乳化液，液泵不允許甩掉高壓過濾器直接向支架供液。

(10)支架工必須保證自己的各種閥類、管類、管接頭等都處于正常狀況，并無安全隱患，否則必須徹底處理，防止傷人。

(11)支架工升架時(shí)，必須先升立柱、再升前梁，必須將支架升緊升牢，達(dá)到額定初撐力。

(12)支架工操作支架時(shí)，如發(fā)現(xiàn)人行道有大塊矸石或煤塊，要及時(shí)清理，防止擠壞管線及擋煤板。

(13)支架工操作支架前必須檢查連接的平、立銷是否處于正常工作狀態(tài)，要處理好，防止損壞連接頭及銷子。

(14)支架工檢修支架，必須確保支架升降推拉自如。杜絕跑、冒、滴、漏、串現(xiàn)象。管路要吊掛整齊，各部位連接銷子、壓板合格齊全、無咬架、疊架現(xiàn)象，“U”型銷不能有“單腿”插入現(xiàn)象。

(15)回采工作面?zhèn)汩懿怀?guī)定，采高大于5.5m、片幫嚴(yán)重、傾角大于15°時(shí)，必須采取有效的防片幫措施。傾角大于15°時(shí)，液壓支架必須采取防倒、防滑措施：

①工作面回采過程中，要確保防倒防滑千斤頂完好，以備隨時(shí)調(diào)整使用；

②嚴(yán)格控制工作面采高，保證液壓支架在有效的支撐高度范圍內(nèi)，同時(shí)支架要接頂，初撐力達(dá)標(biāo)；

③回采過程中，要嚴(yán)格管理工作面支架的支護(hù)狀態(tài)，嚴(yán)禁出現(xiàn)錯(cuò)茬架、傾斜架、抬頭架、仰頭架及“打架”情況的發(fā)生；

④回采過程中，要控制好工作面刮板機(jī)的上滑下串，每班交接班時(shí)要將本班出現(xiàn)的情況及問題向下一班說明；

⑤回采過程中，若工作面傾角較大，必須制定專項(xiàng)防滑防倒措施。

4 總結(jié)

采用2種方式對(duì)1217綜采工作面的支架選型進(jìn)行核驗(yàn)，研究表明ZY8000/26/56可以滿足支護(hù)要求，同時(shí)介紹了1217綜采工作面支架維護(hù)的安全規(guī)范措施，為工作面支架的正常運(yùn)行提供了技術(shù)保障。