薄煤層對(duì)拉工作面開采及端頭支護(hù)形式

何建平

摘 要：隨著煤炭資源的日益減少，近些年來，薄煤層開采逐漸得到重視。新建煤礦大多數(shù)是薄煤層，因此本文針對(duì)薄煤層的特點(diǎn)，研究了薄煤層對(duì)拉工作面的開采技術(shù)，對(duì)合理開發(fā)利用煤炭資源具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：薄煤層;對(duì)拉工作面;端頭支護(hù)

一、引言

新建煤礦位于七臺(tái)河礦區(qū)西部，行政區(qū)劃屬黑龍江省七臺(tái)河市新興區(qū)管轄。井田面積為49.2平方公里，礦井開拓方式為斜、立井多水平開拓。地層厚度約800m，含煤32層，煤層總厚度20.82m，含煤系數(shù)2.60%，可采煤層總厚度8.46m，煤層為緩傾斜薄及中厚煤層（以薄煤層為主），傾角變化于2-38°之間，可采厚度變化于0.6-1.52m之間。

實(shí)踐證明對(duì)拉工作面開采工藝是保證薄煤層礦井穩(wěn)產(chǎn)，高產(chǎn)的有效技術(shù)措施之一，主要優(yōu)點(diǎn)如下：

1、回采工作面長(zhǎng)度一般180—260m，生產(chǎn)集中，較大的提高了工作面和采區(qū)生產(chǎn)能力，有的使工作面產(chǎn)量提高一倍。

2、兩個(gè)面共用一條運(yùn)輸機(jī)巷，設(shè)備集中，節(jié)省了順槽的部分運(yùn)輸設(shè)備。

3、順槽運(yùn)輸設(shè)備集中管理，輔助人員少，提高了工效。

4、受地質(zhì)變化和機(jī)械故障等的影響小，組織生產(chǎn)靈活性強(qiáng)，有利于工作面均衡生產(chǎn)。

二、沿空留巷圍巖壓力的影響因素分析

沿空留巷技術(shù)能夠合理利用煤炭資源、提高煤炭資源回采率、減少巷道掘進(jìn)工程量、防止孤島工作面產(chǎn)生、緩解采掘接續(xù)矛盾、減少工作面搬家次數(shù)、防止發(fā)生礦井火災(zāi)等優(yōu)勢(shì)，對(duì)改善對(duì)拉工作面技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)礦井生產(chǎn)安全起到很大作用。沿空留巷與有煤柱護(hù)巷比較，無論是從技術(shù)經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)安全等方面進(jìn)行比較，都擁有很大優(yōu)勢(shì)。

由于煤層周圍巖體賦存的不均勻性，留巷支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形與破壞也呈現(xiàn)非均勻的特點(diǎn)，并可能因其中一部分發(fā)生顯著變形破壞而導(dǎo)致留巷支護(hù)結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。根據(jù)沿空留巷的特點(diǎn)和對(duì)采場(chǎng)側(cè)向頂板結(jié)構(gòu)的分析，認(rèn)為影響留巷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素主要有以下幾點(diǎn)：

1、留巷頂板的承載性能

留巷頂板包括三部分，即巷內(nèi)頂板、充填區(qū)域頂板和實(shí)體煤頂板，每部分頂板均對(duì)留巷支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要影響。如果頂板較破碎，漏冒嚴(yán)重，充填體不能將支撐阻力傳遞給直接頂，導(dǎo)致老頂下沉量變大，因而造成巷道頂板和巷道煤幫嚴(yán)重破壞，則沿空留巷難以成功。

2、底板的無約束處理

沿空留巷的底板一般為強(qiáng)度較低的軟弱巖體，巷道掘進(jìn)期間，巷道的圍巖應(yīng)力相對(duì)較低，底板一般能保持穩(wěn)定。受采動(dòng)的影響巷道底板容易發(fā)生底鼓現(xiàn)象，如果底鼓量較大，兩幫也會(huì)因?yàn)橄鲁亮窟^大，造成巷道失穩(wěn)現(xiàn)象，所以控制沿空留巷底鼓是保持沿空巷道穩(wěn)定的又一個(gè)重要問題。對(duì)拉工作面端頭的維護(hù)方法端頭支護(hù)的重要性，工作面端頭是指工作面與兩巷的交接處。端頭處的懸頂面積大、時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)械設(shè)備多同時(shí)是進(jìn)出材料和人員的交通口，因此端頭支護(hù)極為重要。

三、對(duì)拉工作面端頭支護(hù)的影響因素分析

1、對(duì)拉工作面端頭支護(hù)方式的選擇

主要考慮端頭懸頂面積的大小、頂板壓力的大小及圍巖穩(wěn)定性、回采巷道所采用的支護(hù)方式、工作面與兩巷的聯(lián)系特點(diǎn)、工作面生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，端頭設(shè)備布置形式等因素。工作面端頭是設(shè)備集中和人員進(jìn)出頻繁的地點(diǎn)，也是采煤工作面頂板控制的重點(diǎn)區(qū)域。由于對(duì)拉工作面端頭空頂范圍較大，受巷道預(yù)掘、固定及移動(dòng)支承壓力、反復(fù)支撐頂板、巷道支護(hù)無初撐力等多種因素的影響。端頭范圍的頂板狀況與工作面相比有以下不同：一是頂板比較破碎，支護(hù)難度大;二是有不同程度的懸頂;三是空頂時(shí)間長(zhǎng)，頂板有離層現(xiàn)象;四是由于有機(jī)頭，機(jī)頭處支柱密度降低，支柱常處于初撐狀態(tài)，工作阻力小。

2、對(duì)拉工作面端頭頂板控制

工作面端頭控制范圍見圖1，包括4個(gè)部分：工作面機(jī)頭（機(jī)尾）設(shè)備區(qū)I;巷道端頭區(qū)II;工作面前方支承壓力劇烈影響區(qū)III， 一般超前工作面10～20 m地段;工作面后方礦壓顯現(xiàn)劇烈區(qū)IV， 一般至工作面后方10～20 m。 對(duì)拉工作面端頭由于控頂面積大，處于采場(chǎng)沿走向和沿傾斜的支承壓力疊加處，圍巖變形劇烈，加之超前支護(hù)的更替。

四、對(duì)拉工作面端頭支護(hù)形式

1、單體液壓支柱端頭支護(hù)方式常用的有以下幾種端頭支護(hù)方式：

（1）十字鉸接頂梁端頭支護(hù)。端頭支護(hù)采用鉸接頂梁在同一平面互相正交扣接或?qū)訕?gòu)成。由于支護(hù)跨度大，其支護(hù)能力低，穩(wěn)定性差。因此，改用十字鉸接頂梁，十字頂梁端頭支護(hù)有兩種使用方式：全"十"字梁方式，即沿走向及傾向全部采用十字頂梁鉸接布置，該法適用于頂板極為破碎的條件;另一種為"一十"形式的方式，即沿走向和傾向用一字梁與十字梁交替鉸接，沿走向傾向全為鉸接的布置。在工作面輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾上方要用長(zhǎng)鋼梁探入煤壁支護(hù)。

（2）端頭邁歩長(zhǎng)梁支護(hù)方式端頭四對(duì)八梁的布置。其次還有雙楔鉸接頂梁和端頭滑移支架等端頭支護(hù)方式。這些單體液壓支柱端頭支護(hù)方式一般用于單體液壓支柱普釆工作面：也可用于液壓支架的綜釆工作面的端頭支護(hù)。

2、綜采工作面端頭液壓支架支護(hù)方式主要有以下兩種：

（1）采用自移式端頭支架，移動(dòng)速度快，但對(duì)平巷條件適應(yīng)性差。

（2）使用工作面液壓支架支護(hù)端頭，適用于煤層傾角較小的綜采工作面，通常在機(jī)頭（尾）處要滯后于工作面中間支架一個(gè)截深。結(jié)合對(duì)拉工作面端頭的實(shí)際情況，一般條件下選用第一種方式進(jìn)行支護(hù)。

五、小結(jié)

本文對(duì)薄煤層對(duì)拉工作面端頭支護(hù)形式進(jìn)行分析，隨著開采技術(shù)的發(fā)展，煤炭裝備制造業(yè)水平的提高，對(duì)拉工作面回采工藝將逐漸在薄煤層開采中得到應(yīng)用，薄煤層開采的生產(chǎn)效率將得到提高，對(duì)煤炭資源的合理利用將有很大幫助。

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