滑移支架放頂煤技術(shù)回采工藝(以機(jī)采為例)

滑移頂梁由頂梁和支柱兩個(gè)基本部分組成，頂梁分前梁和后梁兩部分，前梁和后梁通過(guò)彈簧鋼組或?qū)虿圻B接。支架的支柱為單體液壓支柱，數(shù)量2-5個(gè)不等，與頂梁之間通過(guò)銷軸連接。此外，前梁前端可安裝前探梁或挑梁，后梁尾端可安裝尾梁?；祈斄褐Ъ鼙容^安全可靠，可自移，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于拆卸安裝，成本低，適應(yīng)性強(qiáng)等。裝備一個(gè)滑移頂梁放頂煤工作面，其費(fèi)用只是一個(gè)綜放工作面的1/5。因此，滑移頂梁放頂煤在我國(guó)中小型礦井的厚煤層開采中得到了一定的推廣應(yīng)用。采用這種采煤方法開采的煤層厚度為5m以上，主要是緩傾斜和急傾斜煤層，煤的硬度系數(shù)為0.8-3.0 。

1.工作面長(zhǎng)度和采高

緩傾斜滑移支架放頂煤工作面和中厚煤層工作面相比，增加了移架、移溜和放頂煤工序。在相同條件下，工作面推進(jìn)速度會(huì)降低。工作面頂板下沉量和支柱載荷相應(yīng)增大，不利于工作面頂板控制。因此，滑移支架放頂煤工作面應(yīng)適當(dāng)縮短工作面長(zhǎng)度，其長(zhǎng)度一般保持日開一幫為宜?；浦Ъ芊彭斆汗ぷ髅骈L(zhǎng)度一般為60-80m，最長(zhǎng)達(dá)105m。急傾斜滑移支架水平分段放頂煤工作面的長(zhǎng)度為煤層厚的水平投影。

滑移支架放頂煤工作面開采高度過(guò)大和過(guò)小都不利于這一采煤方法效益的發(fā)揮。據(jù)調(diào)查，我國(guó)緩傾斜放頂煤工作面開采高度一般為煤層厚度，其采高通常為5-10m，急斜滑移支架放頂煤工作面的水平分段高度一般不大于10m。

2.工作面落煤與支護(hù)

滑移支架放頂煤的工作面的開采主要以炮采為主，工作面循環(huán)進(jìn)尺多數(shù)為0.8m；也有的礦井采用采煤機(jī)落煤，采煤機(jī)截深0.6m。在放頂煤工作面采用采煤機(jī)落煤雖然減輕了工人的體力勞動(dòng)，提高了落煤效率，但由于滑移頂梁液壓支架自移的機(jī)械化的程度低，移架操作復(fù)雜，以及放頂煤工作面開采是以放頂煤為主，放煤時(shí)間長(zhǎng)，采煤機(jī)利用率低。因而，滑移支架放頂煤工作面采用采煤機(jī)落煤并未顯示出明顯的優(yōu)越性?；浦Ъ芊彭斆汗ぷ髅娌捎没祈斄阂簤褐Ъ芎徒饘倬W(wǎng)支護(hù)，應(yīng)用廣泛的是“—”字型滑移頂梁液壓支架，工作面采用金屬網(wǎng)護(hù)頂，金屬網(wǎng)由方格網(wǎng)向菱形網(wǎng)過(guò)渡。

3.工作面放煤

放頂煤步距和放煤方式直接影響著放頂煤工作面的煤質(zhì)和煤炭回收率，放煤步距過(guò)小會(huì)導(dǎo)致煤炭含矸率高，放煤步距過(guò)大會(huì)降低煤炭回收率。因此，確定合理的放煤步距和放煤方式是放頂煤工作面的關(guān)鍵所在。

滑移支架放頂煤工作面的放煤步距受工作面開采循環(huán)進(jìn)尺的影響，一般采1-2幫（即0.8-1.6m）放一次頂煤。但部分礦井放煤步距達(dá)4-4.8m，其放煤步距較大的主要原因是工作面長(zhǎng)度短，推進(jìn)速度快，頂煤冒落步距較大所致。

放頂煤工作面的放煤方式從理論上講，采用多輪順序（或多輪間隔）放煤效果較好，但由于這種放煤方式操作復(fù)雜，因而在滑移支架放頂煤工作面一般采用單輪間隔一次全量放煤的放煤方式，放煤口間距1.5-2.0m，放放煤口規(guī)格400mm×400mm 。

回采工藝過(guò)程：班前準(zhǔn)備→開缺口→掛聯(lián)網(wǎng)→采煤機(jī)下行割頂煤→伸前探梁→采煤機(jī)上行割底煤→移輸送機(jī)（先移前部輸送機(jī)后移后部輸送機(jī)）→移架→剪網(wǎng)口→放頂煤→補(bǔ)網(wǎng)堵放煤口→清理工作面（噴灑阻化劑、埋管注漿）。

1.工作面支架初撐力和工作阻力偏低

滑移支架放頂煤工作面支架的實(shí)際初撐力較低，支架實(shí)際初撐力僅為額定初撐力的1/2左右。由于初撐力低，加之滑移頂梁放頂煤工作面每進(jìn)一刀，支架要整體前移一次，移架頻繁，導(dǎo)致支架工作阻力僅為額定工作阻力的1/3-1/2。為了改善工作面支護(hù)狀況，提高工作面支架初撐力至關(guān)重要。根據(jù)工作面具體情況，可采取以下措施提高支架初撐力，如提高泵站壓力、減少同時(shí)注液槍數(shù)、堅(jiān)持二次注液、使用指示壓力的注液槍、穿柱鞋等。實(shí)踐證明，上述措施對(duì)改善工作面支護(hù)狀況都是行之有效的。

2.滑移支架的穩(wěn)定性差

在滑移支架放頂煤工作面，由于支架的穩(wěn)定性差，加之時(shí)常存在的管理不善，導(dǎo)致工作面的冒頂事故較多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上使用滑移支架放頂煤的礦井或多或少都發(fā)生過(guò)冒頂事故。工作面的傾角越大，煤層越軟或煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，越易發(fā)生冒頂事故。華亭縣煤礦滑移支架放頂煤工作面支架的穩(wěn)定性觀測(cè)結(jié)果表明，支架從架設(shè)到移架整個(gè)觀測(cè)循環(huán)內(nèi)，四排支柱中傾角發(fā)生變化的支柱占88%-95.5%。這一觀測(cè)結(jié)果證實(shí)，滑移頂梁支架用于放頂煤工作面其穩(wěn)定性差，支架失穩(wěn)的可能性大。

滑移支架放頂煤工作面支架穩(wěn)定性差的主要原因是支架本身屬不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。另外支架初撐力偏低，加之頻繁移架支架工作面阻力較低，以及工作面主要生產(chǎn)工序改變了圍巖對(duì)支架的約束狀況等都不利于支架穩(wěn)定。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了保證安全生產(chǎn)、改善支架穩(wěn)定性，應(yīng)采取提高支架初撐力和工作阻力、在傾角較大的緩傾斜煤層中采用傾斜長(zhǎng)壁俯斜推進(jìn)的放頂煤采煤法；確保支架架設(shè)時(shí)有合理的初傾角、及時(shí)處理工作面片幫和冒頂、工作面冒頂?shù)念A(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)及加強(qiáng)工作面生產(chǎn)管理等措施 。2100433B

下面以唐山礦2429N工作面說(shuō)明輕型放頂煤開采工藝。

1.工作面條件

2429N工作面位于唐山礦十二水平四石門，屬9煤層，為三面采空的孤島煤柱，工作面平均走向長(zhǎng)205m，可采走向長(zhǎng)150m，斜長(zhǎng)平均40m，儲(chǔ)量6.22萬(wàn)t。煤層傾角平均14°，煤厚平均7m，屬較穩(wěn)定煤層。老頂為灰白色一淺褐色粗砂巖，厚9.8m；直接頂為灰色泥巖，厚0.49m；直接底為深灰一淺灰色砂質(zhì)泥巖。

兩巷均沿底板布置，拱形支架，棚距0.7m，工作面上下端頭采用3.3m型鋼梁、配合單體柱進(jìn)行支護(hù)，成對(duì)使用。

2.工作面設(shè)備

工作面主要配套設(shè)備有ZFQ2400-16/24型液壓支架，MG-200W雙滾筒采煤機(jī)，SGD-630/220型及SGB-630/150型可彎曲刮板輸送機(jī)。

3.采放工藝

進(jìn)刀方式：采煤機(jī)進(jìn)刀方式采取端頭斜切進(jìn)刀，自開缺口，每刀進(jìn)度0.5m。

移架方式：采取本架操作，及時(shí)支護(hù)，采煤機(jī)割煤后及時(shí)伸出前探梁，移架滯后采煤機(jī)后滾筒3-5m，追機(jī)帶壓擦頂移架，頂板破碎時(shí)緊跟采煤機(jī)前滾筒停機(jī)移架，片幫處超前移架。

循環(huán)方式：采用正規(guī)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)割兩刀煤，移架兩次，推移前溜兩次，放煤一次，拉后溜兩次，循環(huán)進(jìn)度1m。

4.合理的放煤參數(shù)

工作面支架支撐高度1.6-2.4m，采煤機(jī)采高1.4-3.0m。在滿足支架高度調(diào)整范圍的情況下采高越大，后輸送機(jī)空間越大，放煤效果越好，為此決定采高為2.3m，放煤高度為4.7m，采放比為1:2.04。

合理的放煤步距是提高回收率和降低含矸率的重要參數(shù)之一，唐山礦輕放經(jīng)驗(yàn)表明：當(dāng)放煤口的水平投影與放煤步距相等時(shí)，回采率高，含矸率低。工作面支架尾梁加插板的長(zhǎng)度為1290m，水平投影為988mm，故取放煤步距為1.0m，兩采一放。

針對(duì)工作面的具體條件進(jìn)行了放煤步距試驗(yàn)研究，通過(guò)試驗(yàn)可知，放煤步距1m即兩采一放時(shí)回采率較高，灰份較少，放煤效果好。

5.放煤方式

應(yīng)根據(jù)具體條件選擇放煤方式，主要根據(jù)煤厚來(lái)確定。一般情況下，煤層較薄時(shí)，采取單輪放煤，煤層較厚時(shí)，采取多輪放煤。間隔放煤比順序放煤效果好，單輪放煤工藝簡(jiǎn)單，易于操作，多輪放煤工藝復(fù)雜，操作技術(shù)要求高。

多（雙）輪隔架效果較好，但管理上、操作上要求高，多（雙）輪順序放煤方式效果也較好，且操作簡(jiǎn)單方便，故決定采取后者。

6.放煤方式及要求

雙人雙（多）輪順序放煤是利用擺動(dòng)擺梁收伸插板實(shí)現(xiàn)放煤，但應(yīng)注意如下問(wèn)題：

（1）首輪放煤為粗放，放煤速度要快，每架不超過(guò)1min。

（2）第2-3輪為細(xì)放，要求放凈頂煤，見(jiàn)矸停放。

（3）兩個(gè)端頭的2-3架要反復(fù)多次放煤，放凈頂煤。

（4）兩人放煤要配合好，靠近機(jī)頭側(cè)的人員要視輸送機(jī)內(nèi)煤量放煤，保持煤量均勻，避免煤量過(guò)大外溢。

（5）不要在上擺擺梁的同時(shí)外伸插板，防止損壞插板機(jī)構(gòu)。

（6）放煤先開水，無(wú)水不放煤 。

輕型放頂煤支架突出的特點(diǎn)是“輕”，即拆裝運(yùn)方便，能夠適應(yīng)采面的變化，利用絞車配合單體液壓支柱即可實(shí)現(xiàn)拆除和裝車工作，頂板易于維護(hù)，對(duì)生產(chǎn)影響小，安全程度高。

下面以ZFQ2000/16/24放頂煤液壓支架為例，說(shuō)明輕型放頂煤支架的基本特點(diǎn)：

該支架為四柱式，剛性整體梁?jiǎn)螖[桿，擺動(dòng)尾梁配合伸縮插板及聯(lián)動(dòng)噴霧裝置的低位放頂煤支架。支架有以下特點(diǎn)：

（1）外形尺寸小、重量輕，適于巷道的整體運(yùn)輸。

（2）適應(yīng)性強(qiáng)。對(duì)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，工作面被斷層切割嚴(yán)重，呈不規(guī)則的幾何形狀，工作面長(zhǎng)度變化大，實(shí)際可采儲(chǔ)量小，搬家倒面頻繁的工作面，該支架具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能在不影響生產(chǎn)的情況下方便地加減支架，且搬家倒面快捷便利，并可順利通過(guò)落差不大于采高的斷層，保證工作面正常生產(chǎn)。

（3）該支架功能齊全、安全性好。除具有普通型支架的支護(hù)、護(hù)幫、側(cè)護(hù)等功能外還有尾梁和插板，通過(guò)支架尾部進(jìn)行低位放頂煤。

π型鋼梁放頂煤工作面支護(hù)采用π型鋼梁、單體液壓支柱對(duì)棚架設(shè)，工作面采用放炮落煤，人工破網(wǎng)放煤，采放分別進(jìn)行。在煤層賦存條件變化較大或技術(shù)水平較低的地區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，使用中取得了較好的效果 。