π型鋼梁放頂煤技術(shù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

（1）投資少，見效快。炮采放頂煤工作面的設(shè)備為：單體液壓支柱、π型鋼梁及一部刮板輸送機(jī)。與炮采工作面的設(shè)備相比，僅將鉸接頂梁換成了π型鋼梁、單體柱總數(shù)多了一百多根。投資基本持平，但設(shè)備占用時間少。

（2）產(chǎn)量大，工效高。某礦炮采隊(duì)采用炮采放頂煤，最高月產(chǎn)達(dá)5.61萬t，平均月產(chǎn)4.9萬t，平均工效12.5t/工。而該礦過去用分層開采，月產(chǎn)為2.2萬t，工效約2t/工。

（3）掘進(jìn)率及維護(hù)量低。采用炮采放頂煤，全厚度一次回采，減少回采巷道、切眼的開掘數(shù)量。由于一次回采，總回采時間短，占用巖巷時間短，而且聯(lián)絡(luò)巷也不需恢復(fù)與維護(hù)，大大減少了維護(hù)工作量及維護(hù)費(fèi)用。

（4）材料消耗少。采用炮采放頂煤，頂煤靠礦壓和自重作用自然下落，減少了火藥、雷管和假頂材料的用量，降低了開采成本。

（5）對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，回采率高。分層開采時，往往分層采高掌握不好，留頂、底煤嚴(yán)重，常造成局部不可采，影響了回采率。

采用炮采放頂煤開采，工作面沿底推進(jìn)，避免了因分層開采而帶來的諸多問題，提高了回采率。某礦煤厚變化大，采用分層開采，丟煤十分嚴(yán)重，回采率很難達(dá)到70%，而使用炮采放頂煤開采回采率可高達(dá)88% 。

根據(jù)不同的煤層條件和開采技術(shù)條件，炮采放頂煤工作面可以選擇不同的作業(yè)形式。下面以河南超化煤礦采用過的幾種作業(yè)形式為例進(jìn)行說明。

（1）首先采用“一采一放一檢修”三八制作業(yè)，實(shí)行正規(guī)循環(huán)作業(yè)。采面單產(chǎn)達(dá)到26萬t/月、工效達(dá)到8.25t/工，分別比分層開采提高了44.5%和61.8%，取得了良好的效果。該作業(yè)形式的優(yōu)點(diǎn)是：采面用工少，工效高。其缺點(diǎn)是當(dāng)煤層厚度較大時，放煤班8h頂煤放不凈，煤炭回收率低，另外，8h的檢修班工作量小，只需8h就能檢修完畢，有5-6h的工時白白浪費(fèi)。

（2）為解決“一采一放一檢修”作業(yè)形式存在的問題，應(yīng)用“一采二放”，利用第2個放煤班的后2h檢修的作業(yè)形式，即一班采煤，兩班放煤。其優(yōu)點(diǎn)是：放煤時間充足，煤炭回收率高，勞動用工少，工效高；其缺點(diǎn)是：第2個放煤班僅用2h就將頂煤放完，而剩余的2h未能充分利用。

（3）針對“一采二放”作業(yè)形式的缺點(diǎn)開始探索“二采一放”，利用放煤班前2h檢修的作業(yè)形式，即第1個采煤班用6h采煤，采放煤班前2h檢修，后一個采煤班6h采煤、2h放煤，放煤班前2h檢修，后6h放煤。其優(yōu)點(diǎn)是：單產(chǎn)高，工效高，采煤、放煤、檢修工時利用充分，另外，在第1個采煤班不能及時垮落的上部三角頂煤，到第2個采煤班移副梁時可徹底垮落，放煤班能徹底地將頂煤放凈；缺點(diǎn)是對工人、管理人員技術(shù)素質(zhì)要求高，工程設(shè)備管理如果跟不上，容易打亂正規(guī)循環(huán)。

（4）“邊采邊放”即前半班采煤，后半班放煤。其優(yōu)點(diǎn)是單產(chǎn)高、工效高，各工序配合緊密有序，工時利用充分，能最大限度地發(fā)揮采面生產(chǎn)能力；缺點(diǎn)是各工種交叉作業(yè)多，容易相互影響，同時對工人的技術(shù)水平和管理人員的管理水平要求更高。

（5）兩個工作面應(yīng)用以上4種作業(yè)形式過程中均采用1m的放煤步距，實(shí)行間隔、多輪、多次放煤方式放煤，上覆巖層移動無顯著差別，采面初次來壓和周期來壓均不明顯 。

1.工作面支護(hù)

采用單體液壓支柱配π型鋼梁對棚支護(hù)，每對棚5根支柱，主梁為一梁三柱，副梁為一梁二柱。主副梁間距150mm，對棚間距為600mm，最大控頂距3.4m，最小控頂距2.4m。

2.落煤、裝運(yùn)煤及移梁

采用放炮落煤，一般布置雙排眼，放完炮后及時移主梁，打臨時支柱，做到及時支護(hù)。爆破后人工裝煤，工作面輸送機(jī)采用可彎曲刮板輸送機(jī)和帶式輸送機(jī)。

3.移梁、放頂

當(dāng)落煤清理裝運(yùn)完后，開始移主梁并打主梁正規(guī)柱（貼幫柱），同時在梁上沿工作面走向鋪設(shè)頂網(wǎng)。主副梁與煤壁保持垂直并與煤壁接實(shí)，不留空頂。

采用全部垮落法處理采空區(qū)，隨著移副梁放頂煤，頂板逐漸自然下沉，垮落，以完成放頂工作。

4.放頂煤

放頂煤采用分段、多輪作業(yè)方式。放煤口布置在刮板輸送機(jī)斜上方0.3-0.5m左右。放煤口規(guī)格為400mm×400mm，每次不可過量放煤，以人工堵口控制放頂煤量。采取間隔多次將頂煤充分放出。

放煤后要及時調(diào)整歪斜棚梁，保證支柱有力，頂幫牢固，見矸堵口，必要時打點(diǎn)支柱以加固擋矸 。

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 。

滑移頂梁由頂梁和支柱兩個基本部分組成，頂梁分前梁和后梁兩部分，前梁和后梁通過彈簧鋼組或?qū)虿圻B接。支架的支柱為單體液壓支柱，數(shù)量2-5個不等，與頂梁之間通過銷軸連接。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)簡單，便于拆卸安裝，成本低，適應(yīng)性強(qiáng)等。裝備一個滑移頂梁放頂煤工作面，其費(fèi)用只是一個綜放工作面的1/5。因此，滑移頂梁放頂煤在我國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)縮短工作面長度，其長度一般保持日開一幫為宜?；浦Ъ芊彭斆汗ぷ髅骈L度一般為60-80m，最長達(dá)105m。急傾斜滑移支架水平分段放頂煤工作面的長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大和過小都不利于這一采煤方法效益的發(fā)揮。據(jù)調(diào)查，我國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，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，放煤時間長，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。滑移支架放頂煤工作面采用滑移頂梁液壓支架和金屬網(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，放煤步距過小會導(dǎo)致煤炭含矸率高，放煤步距過大會降低煤炭回收率。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 。

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、減少同時注液槍數(shù)、堅持二次注液、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，80%以上使用滑移支架放頂煤的礦井或多或少都發(fā)生過冒頂事故。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)定性觀測結(jié)果表明，支架從架設(shè)到移架整個觀測循環(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壁俯斜推進(jìn)的放頂煤采煤法；確保支架架設(shè)時有合理的初傾角、及時處理工作面片幫和冒頂、工作面冒頂?shù)念A(yù)測和預(yù)報及加強(qiáng)工作面生產(chǎn)管理等措施 。2100433B