中國平煤神馬集團在過去開采薄煤層均采用單體柱懸臂梁支護形式, 勞動生產效率低, 工藝落后。
天力公司先鋒礦所開采的煤層均屬薄煤層, 支護方式也是單體柱懸臂梁支護形式, 為了企業的發展, 如何采用先進的采煤工藝, 以達到高產高效的目的就成了先鋒礦開采薄煤層遇到的首要問題。為此天力公司針對這一問題進行了研究并找到了解決這一問題的方法, 本方法對其它薄煤層的開采具有積極的推廣作用。
1 懸移支架的選擇
選用懸移支架代替單體柱懸臂梁支護方式是一個很好的選擇。但是現實中一些針對薄煤層開采的懸移支架在井下很不適用。為此對ZH1600-09/17ZL型懸移支架在原設計中一些不適合井下現場實際使用的設置進行了如下改進。
1) 支架原設計為三棵雙伸縮立柱, 支架整體穩定性差, 經改為四棵單伸縮立柱后增強了支架穩定性, 降低了立柱體積和重量。
2) 原設計中架間連鎖采用細鋼絲繩連接, 由于井下環境潮濕鋼絲繩遇水生銹強度降低, 受力極易斷裂, 經改為連環鏈接后支架連接緊固增加了穩定性。
3) 支架原設計有壁幫板, 其寬度為450mm, 由于煤層厚度在1.0~1.5m, 不利于煤壁打眼工作, 先將支架壁幫板去掉以增加煤壁裸露面積。
4) 立柱油嘴位置原設計在立柱缸體上, 位置太低, 工作面浮煤易將其堵塞損壞。經改進設計將油嘴位置改在立柱活塞桿上端。這樣避免了油嘴堵塞損壞現象。
5) 原立柱柱鞋為200mm×200mm, 現將柱鞋增大為300mm×300mm, 以增加受力面積防止支架鉆底。
經過以上改進后的ZH1600-09/17ZL型懸移支架更加適合井下實際應用。
2 在井下己15-11130工作面實際應用
己15-11130工作面走向長度250m, 傾斜長度110m, 煤層厚度1.0~1.5m, 傾角10~12°, 可采儲量5.7萬噸。
工作面頂板無偽頂, 直接頂為灰色中粒砂質泥巖, 直接頂初次垮落步距8~10m。底板巖性為深灰色泥巖、砂質泥巖?；镜诪榛疑百|泥巖與細砂巖互層。詳見煤層頂底板綜合柱狀圖。
3 工作面設備配備及設備參數
1) ZH1600-09/17ZL型懸移支架主要技術參數。
支架高度:900~1700mm;支架長度:2600mm;支架寬度:960mm;支架中心距:1000m;柱腿數量:4根;移架步距:800mm;工作阻力:1600k N;初撐力:1200k N;重量:2.2t。
2) BRW-200/31.5型乳化液泵主要參數。
流量:200L/min;壓力:31.5MPa;功率:125k W;重量:2.45t。
4 工作面懸移支架的安裝
4.1 安裝順序
從下向上 (從機頭向機尾方向) 依次安裝。
4.2 安裝方法
4.2.1 安裝第一架
第一架位置定距機巷3.5m處。
1) 安裝前檢查施工地點及周圍支護情況, 如有隱患立即處理, 否則不得進行下一步工作。安裝前先將油路接通, 然后將切眼內影響安架的中柱改掉, 一次只準改一架安一架。
2) 在頂梁四角處的牢固支架上各固定一臺2t導鏈, 且該梁上必須再打一根與受力方向相對的戧柱。
3) 專人指揮同時拉四臺導鏈, 將頂梁提升至能夠將立柱站立的高度為止。然后將導鏈固定鎖死, 嚴防回鏈。
4) 接著安裝立柱。兩人抬柱, 一人穿銷, 逐根安上支架立柱并用B型銷貫穿, 再次檢查安裝是否牢固。上立柱時人員不得站在頂梁正下方位置。
5) 立柱安裝完畢, 在升頂梁前要在頂梁下側打兩根單體柱防止升架時發生下滑。
6) 用專用的注液裝置使頂梁平穩接頂, 用單體柱調整頂梁與預先拉好的線平齊, 升立柱達到規定的初撐力, 接著安裝操縱閥、管路等附件, 去掉單體柱。
4.2.2 安裝第二架
第二架的安裝步驟與第一架相同。但要注意, 待第二架支撐好后, 馬上用托梁連接套將兩架的托梁連接好, 依次安裝, 直至全部安裝完畢 (頂板不平整時, 剎頂背平) 。
4.2.3 單體柱人工軟回
安裝好第二架后開始替第一架的棚子, 采用單體柱人工軟回。以后每安裝好一組支架回一次。替回的工字鋼裝在平板車上, 用鐵絲剎緊運至機尾、風巷, 軌道提走。
4.2.4 鋪設主管路和回油管路
支架安裝完畢后鋪設主管路和回油管路, 并且和每一組支架的供回液裝置接通。
4.2.5 調整
調整相鄰兩頂梁間距, 標準間距為40mm。間距寬或窄時, 以機頭方向支架為基準, 稍降下一架支架, 用撬杠釬子等長柄工具調整頂梁間距達到規定要求。
4.2.6 調架
管路安裝完畢后, 接通主管路, 液壓系統供液, 用推進缸收縮、伸出的方法把工作面托梁調成一條直線, 此直線與最初給的切眼中線要平行。然后以托梁成一直線, 調整全部支架, 使整個工作面支架頂梁成一直線。
5 工作面工藝
5.1 采煤工藝
打眼、裝藥、放炮—移架—攉煤—移溜—整體推進托梁。
5.2 工藝說明
1) 打眼、裝藥、放炮:工作面炮眼布置為三花眼, 上眼間距0.8m, 距頂0.7m, 底眼間距0.8m, 距底0.7m。嚴格按照炮眼布置圖和爆破說明書作業 (附爆破圖表) 。
2) 移架:放完炮后, 必須提前拉架, 對頂板進行控制。由機頭向機尾順序開始移架, 移架時先收立柱使其脫離浮煤或浮矸, 然后移動頂梁和立柱, 使支架移至規定步距 (800mm) 。
3) 攉煤:人員站在頂板維護好的地點, 面向機尾方向往運輸機上攉煤。攉煤時要照前顧后, 防止運輸機內有物料、大塊煤矸傷人, 并注意頂板變化情況, 嚴禁空頂作業。
4) 移溜:用推移器或單體液壓支柱推移運輸機。推移器或單體柱應支在支架牢固完好的地點, 做推移用的單體柱要編號, 專項使用, 推移后應擱放好。
5) 移托梁:以上工序結束后開始整體推進支架托梁, 為下一個工序做準備。
6 兩巷頂板管理
6.1 基本要求
1) 工作面安全出口及端頭支護。機頭超前出口規格為寬3.0m, 高1.6m, 長3.0m, 采用6棚雙圓銷梁配合單體支柱, 柱距為0.5m, 排拒1.0m, 水平銷配齊, 確保“三銷齊全”。
2) 上、下端頭采用相應高度的單體液壓支柱配合鉸接頂梁支護, 凈高不低于1.6m, 人行道寬度不小于0.7m。
3) 工作面兩巷超前掛1~2排鉸接頂梁, 頂梁下用單體液壓支柱支護, 實現一梁一柱, 20m以內架設雙排鉸接頂梁, 20~50m架設單列鉸接頂梁。風巷與工作面切頂線回齊, 機巷老塘側可落后采面一排。
4) 剎頂:工作面單體柱支護處使用金屬網剎頂, 金屬網規格:12×1.2, 機頭超前因使用雙圓銷梁配合單體支柱支護, 背頂使用金屬網配合小棍, 每棚使用6~8根, 要求與工作面金屬網連接緊密, 同時應具備一定量的半圓木、穿楔, 以備冒頂時使用。
5) 在工作面上下端頭進行回柱放頂前, 應對預留的安全出口處的支架進行加固、維修, 確保出口安全可靠、退路暢通無阻;然后才可進行正常的回柱放頂工作?；刂彭敃r應堅持做到遠距離操作, 操作期間如出現頂板突然來壓、大范圍跨落導致催棚、倒架、竄矸等異常要立即撤人, 等頂板穩定后在進行維護頂板。
6.2 其他要求
1) 機、風兩巷人行道高度不低于1.6m, 寬度不少于0.7m, 無雜物、無空頂、空幫現象, 以確保暢通。
2) 工作面端頭及超前回收的支柱, 要按指定的位置碼放, 電纜、水管及其他物料, 按指定位置擺放整齊, 掛牌管理, 嚴禁亂扔亂放, 影響行人及文明生產。
3) 工作面安全出口及兩巷超前支護, 必須設專人維護, 發現有失效柱, 及時更換。若有底鼓要及時清挖以保證暢通。
4) 風巷在推進的過程中, 電纜、水管及時外移, 清理雜物, 確保文明生產達標。
5) 工作面兩巷超前, 在出煤期間要及時打開水幕噴霧降塵, 嚴禁煤塵超限。
7 經濟效益和社會效益分析
7.1 經濟效益分析
天力公司先鋒礦原來開采薄煤層的采煤方式為單體柱配合懸臂梁支護, 由于己15-11130工作面采用了懸移支架支護的開采技術, 該技術的成功應用為先鋒礦提高薄煤層產量奠定了基礎, 同時減少了工人勞動強度, 提高了干部職工的生產積極性, 杜絕了頂板和人身事故的發生, 保障了礦井的安全生產。
使用低矮型懸移支架開采薄煤層技術的應用, 改變了原薄煤層開采落后的采煤方法, 達到了增產提效的目的。
根據原使用單體柱懸臂梁支護一個工作面月產量為6962t, 現使用懸移液壓支架后單面月產量11139t。
即單面月產量提高:11139-6962=4177 (t) 。
新增產值為 (按原煤售價680元計算) :4177×680=284 (萬元) 。
新增利潤為 (按綜合成本390元/天計算) :4177× (680-390) =121 (萬元) 。
則年提高利潤:12×121=1452 (萬元) 。
在減人提效方面由于使用單體柱懸臂梁支護形式工序多工人勞動強度大, 每班出勤32人, 每天出勤105人。而使用懸移支架支護形式的升架、移架均由手把操作液壓系統傳輸完成, 每班只需23人, 每天69人, 每人每天170元計算, 則每年節省工資 (105-69) ×170×365=223.3 (萬元) 。
通過對單體柱懸臂梁支護與使用懸移支架兩者的比較, 可以明顯地看出, 使用懸移支架開采薄煤層技術的成功實施, 既可以提高單產又可以增加利潤, 從而達到降低成本的目的, 促進礦井高產高效的建設。
7.2 社會效益分析
在社會效益方面單體柱懸臂梁支護與使用懸移支架支護的工作面相比較。
1) 產能提升:使用單體柱懸臂梁支護形式月生產能力6962噸;使用懸移支架月生產能力11139噸。
2) 工效:使用單體柱懸臂梁支護每天投入105人, 工效2.2噸/工;使用懸移支架每天69人, 工效5.3噸/工。工效提高了3.1噸/工。
3) 采面支護:原采面為單體柱配合鉸接頂梁支護, 現采用懸移支架支護。
4) 安全:單體柱懸臂梁支護的采面月均一次輕傷, 易發生漏頂事故;采用懸移支架支護的工作面杜絕了輕傷和頂板事故。
5) 采用懸移支架之后降到了職工勞動強度, 改善了職工的作業環境, 達到了減人提效的目的, 職工工資得到了提高, 調動了職工的工作積極性。
8 結束語
該項目的成功實施, 為天力公司的未來發展提供了技術和裝備保證。在集團公司使用懸移支架開采薄煤層技術開創了先例, 為今后薄煤層的開采提供了技術經驗。
摘要：詳細介紹天力公司先鋒礦薄煤層懸移支架的改進及實際的應用, 效果顯著, 可供其它薄煤層的開采借鑒。
關鍵詞：薄煤層,懸移支架,改進,應用