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_型钢梁炮采放顶煤采煤技术

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文章编号 :1003 - 5923 (2005) 02 - 0038 - 03
π 型钢梁炮采放顶煤采煤技术

粱国栋 ,段茂才 ,张殿明 ,吴骙 ,刘四*
(攀枝花煤业集团公司 ,四川 攀枝花 617066)
摘  要 :介绍了大宝顶煤矿改革单体液压支柱配合铰接顶梁留底煤开采工艺 ,采用π型钢梁炮采放顶煤 的采煤工艺及所取得的经济技术效果 。
关键词 :π型钢梁 ;炮采 ;放顶煤 中图分类号 : TD823. 49    文献标识码 :B

  大宝顶煤矿年产原煤 100 万 t ,主采煤层 23 - 2 与 23 - 1 煤 ,合计*均厚度 3. 9 m ,煤层顶底板赋存 条件较稳定 ,但内部结构复杂 。2003 年以前 ,采用 单体液压支柱配合铰接顶梁留底煤开采 ,只能采 23 - 1 煤 ,2004 年 4 月 ,大宝顶煤矿在 4223 - 2 1 采煤 面试用π型钢梁 ,进行炮采放顶煤开采 ,获圆满成 功。

1  工作面概况

4223 - 2 采面走向长 645 m ,*均倾斜长 91 m , 工作面倾角 18~38°,*均 28°。4223 - 2 煤厚 1. 74 ~1. 96 m ,*均厚 1. 81 m ,4223 - 2 与 4223 - 1 煤合计 *均厚 3. 6 m 。两分层之间夹 0. 4 m 左右粉砂质 泥岩 。直接顶为 2. 4 m 粉砂质泥岩夹煤线 ,老顶 为 18. 1 m 粉砂岩和 21 m 中粒砂岩 ,局部含煤线 。 直接底为 1. 14 m 粉砂岩 ,较坚硬 。煤层赋存状况 参见图 1 。煤层硬度系数 f = 1~3 ,结构松散 。煤 层自然发火期大于 12 个月 , 煤尘爆炸性指数为 22. 01 % ,相对瓦斯涌出量为 0. 6 m3 / t 。
该采面用 DZ22 型单体液压支柱配合 2. 4 m 长π型钢梁支护顶板 ,工作面铺搪瓷溜槽自滑煤 , 用 S GW - 40 t 型刮板输送机运煤 。炮采 4223 - 2 煤 ,放 4223 - 1 煤 ,全部垮落法管理顶板 。
2  工作面布置及支护参数
2. 1  工作面布置 工作面采用俯伪斜布置 ,上出口超前下出口 4
~8 m ,上出口采用留煤垛护巷 ,下出口作 1. 2 m 超前缺口 。煤垛 倾斜 长 4 m , 宽 4 m , 煤 垛间 距 2 m。

图 1  综合柱状图

工作面采用齐梁直线柱走向对棚支护 ,每对对 棚由 5 根单体液压支柱支承 2 根 2. 4 m 长π型钢 梁组成 ,主梁一梁三柱 ,副梁一梁二柱 。主副梁间 距 0. 2 m ,对棚间距 0. 7 m ,单体液压支柱排距为 1. 1 m (靠煤壁) 和 1. 3 m (靠采空区) 。工作面 、π 型钢梁对棚布置如图 2 、3 所示 。
π型钢梁上铺设 12 # 冷拔丝编织的金属网 ,规 格为 1. 7 ×1. 5 m , 网 孔 为 菱 形 , 网 孔 规 格 为 70 mm2 。网与网之间用 14 # 铁丝搭接 ,搭接时扣 扣相连 ,搭接宽度为 10 mm 。 2. 2  支护参数[1 ,2 ]
(1) 单体液压支柱的支护密度 N (根/ m2 ) 按下 式计算 :

N

=

Q
ηR

t

(1)

式中  Q ———顶板压力 ,kN/ m2 ;

收稿日期 :2004 - 12 - 17 作者简介 :粱国栋 (1971 - ) ,四川射洪人 ,采矿工程师 ,1994 年毕业于中国矿业大学采矿专业 。

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图 2  工作面布置图

图 3  π型钢梁布置图

η———支柱利用系数 ,取η= 0. 85 ;

Rt ———支柱额定工作阻力 ,对于 DZ22 型单

体柱 ,取 Rt = 300 kN 。

又:

Q = (4 ~ 8)γM

(2)

式中  M ———23 - 2 分层采高 ,1. 8 m ;

γ———23 - 2 分层上覆岩层容重 ,

取γ= 25 kN/ m3 。

由此算出 N = 1. 41 根/ m2 。

(2) 棚间距

该采面循环进度的选取以有利于提高正规循

环率为原则 ,实际循环进度为 1 m ,则最大控顶距 为 3. 4 m ,最小控顶距为 2. 4 m 。每套对棚由 5 根 单体支承 ,棚间距 a (m) 由下式计算 :

a= n

(3)

NLA

式中  n ———单体支柱数 , n = 5 ;

L ———最大控顶距 ,3. 4 m ;

A ———支柱备用系数 ,取 A = 1. 4 。

经计算 a = 0. 74 m ,则取棚间距 0. 7 m 。

(3) 上下出口支护

上出口倾斜长 4 m ,宽 2 m ,高度与采高一致 ,

出口内用单体液压支柱木板梁护顶 ,单体支柱间距 为 700 mm ,木板梁与工作面走向*行 ,上铺金属 网与工作面金属网联成整体 。
下出口有超前工作面 1. 2 m 的缺口 ,下出口 规格为倾斜长 3 m ,走向长 3. 6 m 。下出口内使用 单体支柱支承 3. 6 m 长型钢梁对棚支护顶板 ,一 梁三柱 ,钢梁上铺金属网与工作面所铺金属网联成 整体 ,对棚间距 0. 7 m ,排距为 2. 3 m (靠煤壁) 和 1. 3 m (靠采空区) 。上 、下出口支护参见图 2 。
3  回采工艺及生产管理
3. 1  回采工艺 (1) 作下超前缺口和上出口 每循环作业前须先作下超前缺口 ,以保证采面
下出口安全畅通 ,缺口中π 型钢梁齐梁齐柱 ,支护 至采面煤壁 。
随工作面* ,够一个上出口位置时 ,作新上 出口 。在未作之前 ,不得回收前一上出口内及其下 方 2 m 范围内的单体柱及梁 。
(2) 联金属网 、爆破落煤 下出口畅通后 ,联金属网并将已联接好的金属 网挂起来 。 接着从下出口往上进行放炮落煤 ,每次开帮进 度为 1. 0 m ,放炮段长 5 m ,采面条件变差或老顶 来压期间 ,放炮段长缩小到 3 m 。 (3) 移π型钢梁 放完一段炮后 ,先从上向下移设本放炮段对棚 的主梁 ,待全部主梁移设至煤壁后 ,清理采空侧浮 煤 ,清完煤后 ,再一次性从上向下移设本段副梁 ,主 副梁齐梁齐柱移设至煤壁并将已联好的金属网托 起 ,移一对主 、副梁共需回 、支 5 棵单体柱 。 爆破落煤与移设π 型钢梁可三组工人同时作 业 ,但严禁同时放炮 。每组作业人员间距不小于 20 m 。 (4) 攉煤 、紧柱 整个工作面的主 、副梁移至煤壁后开始攉煤 , 完成后 ,进行支柱二次补液 ,所有支柱初撑力必须 达到设计要求 。 (5) 放顶煤 攉煤支柱补液后开始放顶煤 ,并在放煤口架设 沿倾斜抬棚以加强支护 ,抬棚长 1. 8 m ,一梁两柱 。 放顶煤由下往上进行 ,采用单轮顺序放煤 。放煤口 采用“U”型网口形式 ,规格为 300 ×300 mm2 ,网口 最低点距底板 0. 1 m 高 ,放煤口间距 1. 2 m ,每次 开 2 个口 。放顶煤以见矸为止 ,放完后 ,用 14 # 铁
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丝将口补好 ,防止漏串矸 。放顶煤可 3 组人同时进 行 ,放煤段间距不小于 20 m ,但当采面倾角大于 30°时 ,只许可 1 组人放煤 。老顶来压期间 ,或直接 顶大面积未垮落时必须停止放煤 。
(6) 出浮煤移溜槽 整个采面放顶煤完成后 ,再一次清扫浮煤 ,应 清扫至见底板 ,然后人工移搪瓷溜槽至靠煤帮排 。 每 10 m 一段 ,从下往上进行 ,移槽时需对全部中 柱重新回 、支一次 。然后作下超前缺口 ,开始第二 个循环 。 3. 2  矿压及顶板管理 (1) 矿压规律 为掌握 4223 - 2 1 面的矿压规律 ,前 40 m 只留 顶回采 ,40 m 后开始试放顶煤 。采面均匀布置 10 个测点 ,观测支柱初撑力和末阻力 。如图 4 所示 , 4223 - 2 1 面开采有明显的周期来压规律 ,留顶煤开 采与放顶煤开采在顶板来压步距和影响范围 、顶板 在空间上的断裂失稳基本一致 ,但由于放顶煤总采 高增大 ,较托伪顶开采顶板来压强烈 。放顶煤开采 时初次来压步距为 20 m ,周期来压步距为 7. 5 m 。

撤出作业人员 ,待顶板稳定 ,确*踩 ,方可进入 采面 。 3. 3  “一通三防”管理
采面风巷安设两台瓦斯传感器 ,回风流瓦斯浓 度在 1 %以下 ,采面才准放炮落煤 。工作面运巷和 风巷各设一防尘管路 ,在运巷内输送机转载点设撞 击式自动喷雾嘴 ,输送机运转时自动连续喷雾 ,机 停则喷雾停 ,风巷设一组净化喷雾 。另外 ,运巷和 风巷各设一组辅助隔爆水袋 。
采面 上 出 口 以 下 10 m 范 围 内 不 放 顶 煤 , 4223 - 2 煤的上覆煤 、岩层垮落后充填采空区 ,可避 免上隅角的瓦斯积聚 。
4  技术经济效果
4223 - 2 1 面π型钢梁放顶煤开采与原法比较 , 技术经济效果非常显著 。
(1) 改善了顶板管理条件 ,实现了安全生产 。 此前使用单体铰接顶梁开采 ,煤壁片帮得不到及时 维护 ,支架整体性差 ,冒顶事故频繁发生 ,采用π型 钢梁放顶煤开采至今未发生过冒顶事故 ,同时还解 决了留底煤开采支柱钻底的难题 。
(2) 提高了采面单产和工效 70 %左右 。 (3) 原煤质量大幅提高 ,灰分下降 7 %~8 % , 含矸率下降约 20 %。 (4) 材料消耗大幅度下降 ,该面开采至今未丢 失过单体支柱和π型钢梁 ,因不留底煤开采 ,也消 除了单体柱鞋的大量丢失 。

图 4  工作面*扔胫еぷ髯枇ν
(2) 顶板管理 ①放顶煤时 ,每组两人作业 ,一人观察顶板 , 一人放顶煤 ,放煤人员站在放煤口的上方 ,支护要 完好 ,不得将身体伸入放煤口内掏煤 。放煤口出现 大块煤矸堵塞时 ,应用大锤打碎 ,并用长把工具进 行处理 ,严禁用手直接搬移 。 ②保证顺山抬棚的架设质量 ,以增强采场支 护的稳定性 。支柱要找出底板麻面 ,打紧打牢并保 证迎山有力 。 ③工作面倾角超过 25°时 ,第二 、三排支柱必 须栓防倒绳 ,要栓齐 、栓牢 。 ④顶煤松软破碎发生漏顶时 ,金属网上用刹 杆或用沙包进行接顶 。 ⑤遇顶板有大面积来压预兆 ,如煤壁片帮严 重 ,采空区出现轰鸣声 ,支柱泄液严重等 ,必须立即
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5  结语
(1) 4223 - 2 1 面π型钢炮采放顶煤实现了安全 生产 ,不仅降低了材料消耗 ,而且多回收了煤炭资 源 ,提高了原煤质量 ,经济和社会效益显著 。
(2) 宝鼎矿区长期为 4223 - 1 、4223 - 2 煤的开采 方法所困扰 ,4223 - 2 1 面π型钢梁炮采放顶煤的成 功开采 ,探索出了解决这一技术难题的新方法 。
(3) 该采面用齐梁齐柱支护方式 ,移π型钢梁 时 ,每对棚要动 5 棵单体 ,串梁移柱工作量较大 。 在顶底板条件稳定和工人操作熟练的前提下 ,可改 用迈步式布置π型钢梁 ,以减少串梁移柱工作量 。
参考文献 :
[ 1 ]  陈炎光 ,徐永圻. 中国采煤方法[ M ] . 徐州 :中国矿业大学出 版社 ,1991.
[ 2 ]  徐永 圻. 煤矿 开采学 [ M ] . 徐 州 : 中 国 矿 业 大 学 出 版 社 , 2000.

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