容光煤礦是一座設(shè)計年產(chǎn)90萬噸（其中一期60萬噸/年），位于貴州省桐梓縣容光鄉(xiāng)境內(nèi)。該礦共有6層可采煤層，編號分別是C5、C6、C8、C9、C11、C12煤層，為近距離煤層群開采，煤層傾角在20O左右，礦井屬于生產(chǎn)礦井。

　　摘要：介紹了容光煤礦炮采工作面中厚煤層采用π型鋼梁配合單體液壓支柱代替單體液壓支柱配合鉸接頂梁開采工藝，采用π型鋼梁采煤方法操作簡單、便捷，安全可靠，任何時候總有一根頂梁抵死煤壁，不僅不會造成端面距超過規(guī)定，也不會存在單腳棚、懸臂梁、缺柱現(xiàn)象，而且提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。在相同地質(zhì)條件下，具有推廣價值。

　　關(guān)鍵詞：π型鋼梁,炮采工作面,代替

　　一、工作面概況

　　11202工作面屬于C12煤層首采工作面，走向長390m，平均傾斜長93m，工作面傾角18～33°，平均20.5°。11202工作面煤厚0.4～3.4m，平均厚1.8m，煤層C12屬于∏類，即二類自燃煤層。煤層自然發(fā)火期大于3個月，煤塵無爆炸性。相對瓦斯涌出量為19.8m3/t。原采用單體液壓支柱配合鉸接頂梁支護(hù)，采用三、四檔管理頂板，放頂步距為1m，由于地質(zhì)條件，現(xiàn)場施工實際，結(jié)合現(xiàn)場工人操作情況，現(xiàn)改為采用π型鋼梁配合單體液壓支柱代替單體液壓支柱配合鉸接頂梁開采工藝。

　　二、地質(zhì)條件

　　1、位置和范圍：

　　2、煤層頂、底板巖性及特征：（附柱狀圖圖一）

　　三、支護(hù)控制設(shè)計

　　1、采用8倍采高范圍頂板巖性分析及支護(hù)控制方案

　�。�1）需要分析頂板巖層厚度

　　H=8×M=8×2.27=18.16m平均厚度：M=2.27m

　　從柱狀圖可以看出，上部巖層順序為：老頂為粉砂巖，厚度2.5米；直接頂板為泥質(zhì)砂巖，平均厚度3.2米；C12煤厚2.27米。

　�。�2）冒落帶高度確定

　　式中：

　　∑h——冒落帶高度（m）

　　S——頂板巖梁觸矸處沉降值（m），一般取0.2

　　M——采高（m）

　　K——巖石破碎膨脹系數(shù)，K取1.3

　　2、確定工作面支護(hù)密度（強(qiáng)度）

　　由以上分析可知工作面支柱承受的壓力P，是控頂區(qū)內(nèi)及懸露的直接頂?shù)娜�部重量Q1加上老頂裂隙帶中不能形成平衡條件的巖層載荷Q2，即P=Q1+Q2，因為Q2難以確定，常把Q1作為載荷基礎(chǔ)而后考慮一定的系數(shù)n。

　　即：P=Q1×n=Σh×r×n

　　式中：Σh：冒落帶高度6.3m

　　r：冒落帶巖層平均巖重取2.5t/m3

　　n：考慮頂板周期來壓及支架受力不均衡系數(shù)，n=2

　　P=Q1×n=∑h×r×n=6.9×2.5×2=34.5t/m2

　�。�1）單位面積上所需支柱根數(shù)e的確定：

　　式中：ρ：單體支柱的工作阻力，取35.7噸/根（按DW25-350/100X計算）

　　沿工作面傾向柱距J的確定：

　　11

　　J=───=────=1.04（m）

　　L·e1×0.96

　　式中：L為要作面排距取1m

　�。�2）當(dāng)P取工作最大強(qiáng)度40.0t/m2時

　　e=P/ρ=40.0/35.7=1.12根/m2

　　J=1/（L×e）=1/（1×1.1.12）=0.89m

　　從以上計算可以看出，工作面使用DW25-350/100X懸浮式單體液壓支柱配合DFB2400-300π型鋼梁對棚進(jìn)行支護(hù)。其中排距為1m，柱距為0.89m的支護(hù)形式就能滿足工作面頂板礦壓活動的要求，為提高工作面支護(hù)的安全系數(shù)，確定11202工作面排柱距分別為1m和0.6m，支護(hù)密度為1.4根/m2。四、工作面支護(hù)方式

　　綜合上述支護(hù)參數(shù)，本工作面確定采用該采面用DW25-350/100X型懸浮式單體液壓支柱配合2.4mπ型鋼梁扶二梁五柱，走向齊梁直線對棚支護(hù)頂板，每對對棚由五根單體支撐，形成主、副梁交替邁步遷移，邁步步距為1m，主梁三柱，副梁兩柱。主、副梁間距0.2m，對棚間距0.6m，排距為1m，對棚單體三用閥與煤壁平行（一頭朝上一頭向下）。工作面下出口做1m的超前缺口，超前缺口到溜頭位置采用HDJS—1000型雙楔梁支護(hù)，不低于6棚，棚間距600mm。兩道超前支護(hù)40m采用鉸接頂梁配合DW25-300/100X型單體液壓支柱架設(shè)雙排走向架棚支護(hù)。工作面布置圖3。

　　五、回采施工工藝

　　1、正常進(jìn)行回采前，下出口必須先做超前檔以確保工作面下出口安全暢通，超前檔雙楔梁支護(hù)到煤壁，端面距不得大于300mm，超過時采用單體支柱配合木板打安全點柱支護(hù)到煤壁。

　　2、鋪網(wǎng)、破煤：

　　（1）工作面頂板鋪設(shè)16#冷拔鐵絲編制成的金屬菱形網(wǎng)，規(guī)格為長×寬=1×5m，網(wǎng)孔規(guī)格50×50mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間壓叉搭接為100～200mm，每間隔200mm用雙股14#鐵絲雙股雙排扣擰緊，旋轉(zhuǎn)不低于720°。

　�。�2）下出口超前檔做好后，把鋪好的金屬網(wǎng)向老塘側(cè)懸掛起來，從下出口向上順序爆破，循環(huán)推進(jìn)進(jìn)尺1m，一次爆破長度2～5m，頂板破碎時，爆破距離縮小到2m。

　　3、竄π型鋼梁如下圖：

　　4、攉煤、打柱：工作面主、副梁全部竄到煤壁后，打支柱，開始攉煤，攉盡后及時推移刮板運輸機(jī)，整改第二排支柱，二次補(bǔ)壓，確保初撐力不小于90KN。這樣完成一個正規(guī)循環(huán)，下出口做超前檔，準(zhǔn)備進(jìn)第二檔。

　　5、頂板管理：頂板破碎地段減少炮眼裝藥量，控制好炮眼角度，爆破后及時竄梁，打支柱，破碎時用木板、半圓木木料接實頂板。

　　六、工作面瓦斯治理

　　1、工作面區(qū)域防突措施：突采用順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯方法，在工作面回采前，由運輸巷上幫按照煤層傾角向回風(fēng)巷施工長度為90米的順層鉆孔，鉆孔間距1.5m，傾角為18～22°工作面采用順層鉆孔抽放瓦斯。

　　2、工作面局部防突措施：工作面突出預(yù)測采用鉆屑解析指標(biāo)法，采用MD-2型鉆屑解吸儀、WTC突出參數(shù)測定儀檢測。按照6m間距順工作面傾向垂直于煤壁布置一個預(yù)測鉆孔，鉆孔孔徑42mm，鉆孔深度為10m，鉆孔施工過程中測定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)k1、Δh2、鉆屑量S，當(dāng)測定指標(biāo)k1<0.5，Δh2<200Pa，S<6Kg/m時，工作面預(yù)測為無突出危險工作面，允許工作面推進(jìn)5m（詳見鉆孔布置圖4）。

　　3、工作面預(yù)測為突出危險工作面時，沿工作面推進(jìn)方向按間、排距為2×0.8m，施工2排Ф42mm、孔深10m超前卸壓排放鉆孔，鉆孔按三花眼布置（超前卸壓鉆孔布置圖5）。工作面推進(jìn)嚴(yán)格按照上述防突措施循環(huán)執(zhí)行，鉆孔布置可根據(jù)煤層厚度適當(dāng)增加卸壓鉆孔密度。

　　七、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

　　1、通過π型鋼梁替換鉸接頂梁，提高工作面頂板管理，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。原來采用單體配合鉸接頂梁回采工藝，端面距300mm，煤壁得不到及時支護(hù)，冒頂事故頻繁發(fā)生。

　　2、減少了工作面支護(hù)用料，節(jié)約了生產(chǎn)成本。原來采用鉸接頂梁支護(hù)，不僅需要木料、還需要竹笆片，而現(xiàn)在不用竹笆片，采用條棍，除非是頂板破碎時采用半圓木和木板。

　　3、大大提高工作面產(chǎn)量，產(chǎn)量翻一番。該工作面原來采用鉸接頂梁回采工藝每天產(chǎn)量240噸左右，現(xiàn)在采用π型梁回采工藝，每天平均產(chǎn)量可達(dá)到480～600噸左右。創(chuàng)造過日產(chǎn)800噸的記錄。

　　4、采用π型梁回采工藝減少一道操作工序。原來回采工藝有回柱放頂工序，而現(xiàn)在回采工藝減少了該道工序，節(jié)省了勞動力和工作時間。

　　5、大大降低了鐵料消耗成本。原回采工藝經(jīng)常出現(xiàn)回料不及時丟單體和頂梁，而現(xiàn)回采工藝至今沒有丟單體和鉸接頂梁。

　　八、結(jié)論

　　1、11202工作面改為π型梁回采工藝不僅實現(xiàn)安全生產(chǎn)，降低材料消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。

　　2、提高了工作面的生產(chǎn)率，提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。

　　3、采用π型梁回采工藝，不僅解決了工作面推進(jìn)度慢，產(chǎn)量低得難題，同時也解決了工作面煤壁片幫的問題。

　　4、該工作面采用齊梁直線住布置方式，竄梁移柱工作量較大，根據(jù)工作面頂板條件，可采用錯梁直線柱交替邁步遷移式回采，邁步步距1m。目前該工作面正在嘗試采用錯梁直線交替邁步式進(jìn)行回采，這樣可以減少工作面竄梁移柱時的工作量。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]洪允和，煤炭開采方法.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1991.

　　[2]陳彥光，徐永圻.中國采煤方法.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1991.

　　[3]岑傳鴻.采煤概論.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1989.

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