great use of angle bracket suspended load（懸移支架）
炮采工作面ZH型整體懸移支架
ZH系列組合頂梁液壓支架已申報(bào)多項(xiàng)國家專利。它是介于懸移頂梁液壓支架與綜采液壓支架之間的一種自移式輕型支護(hù)設(shè)備。它既保持了綜采支架安全、支護(hù)強(qiáng)度大、移動(dòng)速度快的有點(diǎn)，又有適應(yīng)性強(qiáng)、體積小、重量輕、以維護(hù)操作、移動(dòng)靈活、運(yùn)輸方便、對(duì)工人技術(shù)素質(zhì)要求不高等優(yōu)點(diǎn)。該支架通過托梁使全部支架連為一體，使其具有比任何支架都好的穩(wěn)定性，完全可確保工作面不倒架。并具有同時(shí)提起全部支柱，向前移動(dòng)的行走方式，配以整體大地盤，使其比懸移和綜采支架更能適應(yīng)松軟底板工作面。該支架支護(hù)面積大、移動(dòng)速度快，可配合雙滾筒采煤機(jī)，相當(dāng)于綜采工作面的機(jī)械化程度，而投資相對(duì)于綜采支架大大降低。該支架一次采全高可達(dá)3.5米，并可根據(jù)頂板壓力增加后柱的數(shù)量，增大支護(hù)能力。特別使用于頂板破碎、礦壓變化比較達(dá)的工作面。機(jī)采、炮采均可，并能同時(shí)開幫和放頂煤。
1.整體結(jié)構(gòu)頂梁，不鋪頂網(wǎng)；
2.無前伸梁；
3.一部運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)開幫煤，放頂煤；
4.開幫煤、放頂煤可平行作業(yè)； .
5.支架寬度根據(jù)用戶實(shí)際地質(zhì)條件調(diào)整、定制。
1.標(biāo)準(zhǔn)配置Φ110外注式液壓支柱，亦可根據(jù)用戶要求采用液壓集中控制；
2.可選支柱柱徑：Φ125 、Φ140。標(biāo)準(zhǔn)配置Φ240底盤，用戶可根據(jù)底板情況訂制所
需底盤；
3.架間距根據(jù)煤的硬度調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)為40mm，最大80mm；
4.配套泵站：流量80L/min以上各種型號(hào)乳化液泵站；
5.配配套運(yùn)輸機(jī)：SGB620/40T以下，根據(jù)工作面長度確定；
1.炮采放頂煤、一次性采全高；
2.除地質(zhì)條件較好的工作面以外，適應(yīng)軟煤、破碎頂板、松軟底板，層理、節(jié)理發(fā)
育紊亂的煤層，煤層厚度變化較大的工作面；
3.工作面傾角≤18°；
4.適應(yīng)煤層厚度：2米以上；特厚煤層需調(diào)節(jié)放煤口的尺寸（通過調(diào)節(jié)支架高度或?qū)挾取⒐ぷ髯枇?shí)現(xiàn)）；
5.支架可過空（必須與采煤方法、技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)結(jié)合）。
懸移支架放頂煤在大傾角中厚煤層中的應(yīng)用
王飛（雞西市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局）蔡藝華（雞西市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局）
摘要：簡要分析和總結(jié)了懸移支架放頂煤在大傾角中厚煤層中的支護(hù)管理、頂板管理、放頂煤管理以及防治自燃發(fā)火等實(shí)踐，針對(duì)存在的問題提出了建議，對(duì)完善和推廣懸移支架放頂煤開采技術(shù)具有指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：懸移支架；放頂煤；支護(hù)；頂板管理；自燃發(fā)火
1、概述
傾角在35°以上的傾斜煤層，安全開采是國內(nèi)采礦界比較棘手的問題。由于其在開采煤層中產(chǎn)量比例很小，加之又有特殊的礦壓顯現(xiàn)，使其管理復(fù)雜，采煤方法的選擇是一個(gè)難題。
立新煤礦自1960年投產(chǎn)以來，曾采用過的水平分層假頂、老回煤、倒臺(tái)階及坑木支護(hù)的長壁、柔性掩護(hù)支架等采煤方法，存在煤炭資源回收率低、掘進(jìn)率高、通風(fēng)差、易發(fā)生瓦斯積聚和火災(zāi)事故、單產(chǎn)低、坑木消耗大、安全條件差、易使頂板抽冒推垮、竄矸堵面等缺點(diǎn)。為此，該礦近幾年在大傾角、中厚煤層工作面使用懸移支架放頂煤工藝。下面對(duì)該礦一440mE4C13工作面開采工藝進(jìn)行總結(jié)。
2、工作面概況
2.1 工作面地質(zhì)概況
(1)C13頂板為灰色砂質(zhì)粘土巖，厚度6.4～10.3m，平均8.3m；底板為灰色粘土巖，厚度0.3～0.7m，平均0.5m，其下為C12煤層，厚度0.3～0.9m，平均0.6m；C12煤層底板為灰色粘土巖，厚度2.1～2.5m，平均2.3m。
(2)C13煤層厚度2.3～8.7m，平均5.5m，該煤層在本采區(qū)內(nèi)屬穩(wěn)定的厚煤層，黑色，弱油脂光澤，為半亮一半暗型，呈鱗片狀、粉沫狀，性較軟，中間夾有鏡煤條帶。該煤層與頂部C15煤層法線距18.0m
左右，與底部B11b煤層法線距63.0m左右。
(3)該工作面走向長422～446m，平均434m，傾斜長47～70m，平均55m，煤層傾角30～46°，平均38°。
(4)工作面回采上限-394.6～-392.2m，回采下限-428.7～-426．8 m。
2.2 工作面技術(shù)概況
工作面支架、設(shè)備布置
(1)支架型號(hào)規(guī)格及間距。懸移支架工作面選用轉(zhuǎn)向式懸移支架，其型號(hào)為XDY-H，梁長2.66m，架寬0.68m，頂梁高度250mm，單梁寬度260mm，行程1.0m，每架6柱，支架重量1000kg，支架沿走向方向排列，支架間距420mm，中心距1200mm。
(2)最大及最小控頂距。第一次放頂、初次放頂、正常放頂，其最大控頂距為3.66m，最小控頂距為2.66m。兩端頭最大控頂距為3.4m，最小控頂距為2.40m。
(3)工作面臨時(shí)支護(hù)采用φ220mm×2000m優(yōu)質(zhì)半圓木作梁子，DZ22/30-100單體液壓支柱作腿子，一梁兩柱順山棚支護(hù)頂板。
(4)工作面背頂沿走向鋪設(shè)金屬網(wǎng)，網(wǎng)的規(guī)格為5000m×1000mm，網(wǎng)孔規(guī)格50mm×50mm，網(wǎng)與網(wǎng)間搭接長度不少于150mm，并用12#鐵絲連接，間距不大于200mm。用φ30mm×1000mm塘棍進(jìn)行過頂，過頂數(shù)量根據(jù)頂板的破碎程度而定，一般情況不少于4根／m。
3、主要安全技術(shù)措施
3.1 支護(hù)措施
3.1.1
提高支柱本身的初撐力
(1)確保液壓泵的輸出泵壓18～20MPa。
(2)工作面所有支柱全承載。
(3)每班對(duì)工作面所有支柱至少二次加壓一次。
(4)支柱支到實(shí)底上，并挖矸子窩不少于50mm。底軟或留有底煤時(shí)，必須穿特制的鐵鞋。
3.1.2
提高支架的剛度
懸移支架是由支柱和頂梁組成的，支柱的剛度是一定的，關(guān)鍵是頂梁與頂板、支柱與頂梁、支柱與底板的接觸質(zhì)量。在這方面采取了如下措施：
(1)采用φ220mm×2000mm一鋸兩半的半圓木過頂，增大頂梁與頂板接觸面積。
(2)支柱與頂梁接觸嚴(yán)密、平穩(wěn)。
(3)所有支柱必須有柱窩，以提高底板比壓。
(4)頂板破碎及局部漏空地點(diǎn)，一律用塘柴、老料等物填嚴(yán)背實(shí)之后再鋪網(wǎng)扶梁支柱。
3.1.3
提高支架的整體性
工作面所有獨(dú)立支架間用30型刮板機(jī)鏈條和特制的拉絲鉤將支架聯(lián)成一個(gè)整體，使用時(shí)在煤壁和老塘側(cè)兩個(gè)檔各一路，且用自制的拉絲鉤進(jìn)行預(yù)緊。這就在采場中組成了一個(gè)穩(wěn)定的、可以阻止頂板沿層面向下的滑移力的“整體支架”。
3.1.4
設(shè)支柱迎山角
使支柱有3～5°的迎山角，可以阻止頂板的下推力。
3.1.5
工作面成俯斜開采
工作面煤壁線與正傾斜方位線間的夾角在15～25°之間。工作面成俯斜開采的作用如下：①相應(yīng)減少了工作面的傾角；②充分利用煤壁的支撐作用；③有利于防止抽冒，便于頂煤的回收。
工作面俯斜開采時(shí)，俯斜角必須根據(jù)工作面的真傾角確定一個(gè)合適的角度，其角度不能過大，否則有以下不利：①老塘側(cè)的矸石及煤對(duì)支架的推力加大，不利支架的穩(wěn)定；②支架移走后，頂煤未充分冒落，采空區(qū)矸石已充填實(shí)老塘，不利頂煤回收；③放頂時(shí)向煤壁沖力加大。
3.1.6
采用一梁三柱順山棚支護(hù)
上口順槽金屬梯形棚用過河形式支護(hù)，即采用一梁三柱順山棚的形式支護(hù)，替換鐵棚。
3.2 頂板管理
3.2.1
護(hù)頂
放頂煤工作面的頂板是煤體，管理難度大，對(duì)工作面的安全特別重要，做法如下：
(1)保持采高一致，保持活柱升降高度相等，以確保頂板受力均勻。
(2)頂煤松軟易抽時(shí)，臨時(shí)順山棚棚距縮小至0.5m。
(3)背頂方面：①采煤后，自下而上背規(guī)格為5000mm×l000mm，網(wǎng)孔規(guī)格50mm×50mm，網(wǎng)與網(wǎng)間搭接長度不少于150mm，并用l2#鐵絲連結(jié)，間距不大于200mm；②鋪網(wǎng)后再用φ30mm×l000mm塘棍進(jìn)行過頂，過頂數(shù)量根據(jù)頂板的破碎程度而定，一般情況不少于4根／m；③扶梁支柱；④頂板局部漏頂處用塘柴、老料、笆片接實(shí)背嚴(yán)；⑤頂煤松軟時(shí)，縮小排距為0.5m。
3.2.2
護(hù)底
支柱對(duì)底板的壓強(qiáng)大于底板的比壓，支柱必須穿鐵鞋。所有支柱必須有柱窩，且深度不少100mm。
3.2.3
護(hù)煤壁
(1)在煤壁松軟情況下，金屬網(wǎng)必須全封閉。
(2)煤壁采成75～85°。
(3)煤壁支設(shè)貼幫柱，并用塘柴制品背幫。
2.3 放頂煤
放頂煤采用分段、間隔、多輪次自下而上分段，段內(nèi)放頂煤由上向下順序進(jìn)行。
(1)放煤前后必須對(duì)放煤口上下2m范圍內(nèi)支柱進(jìn)行補(bǔ)液加壓。
(2)工作面最多同時(shí)只準(zhǔn)開3個(gè)放煤口，放煤口間隔1.0～1.5m。
(3)工作面首輪放頂煤必須在最小控頂距下進(jìn)行，放煤開口下端距底板不大于500mm；采煤班允許在最大控頂距下放老塘死角煤，放煤開口距底板不大于300mm，二次放煤不受采煤位置的影響。
(4)放煤過程中，老塘側(cè)如連續(xù)出現(xiàn)三架以上的梁頭不實(shí)有空隙或塘內(nèi)頂板大面積不冒，應(yīng)立即停止放煤作業(yè)，對(duì)該處及其上下2m范圍內(nèi)采取一梁三柱順山棚進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，并對(duì)其上下各不少于3m的范圍內(nèi)支柱進(jìn)行二次加壓。
(5)在放煤過程中，見碎白矸即停，應(yīng)及時(shí)用l4#鐵絲將放煤口聯(lián)好，以防竄矸。
(6)以下塊段嚴(yán)禁放頂煤：①工作面上端頭傾斜長度5.0m范圍內(nèi)嚴(yán)禁放頂煤；②工作面傾角大于50°段及其以下3m范圍內(nèi)嚴(yán)禁放頂煤；③落差大于2m的斷層帶及其以下5m范圍內(nèi)嚴(yán)禁放頂煤。
3.4 防治自燃發(fā)火措施
放頂煤采煤法，煤炭資源回收不凈，特別是在工作面初放期間，工作面嚴(yán)禁放煤，大量浮煤均留在老塘內(nèi)。煤層傾角大，階段間留設(shè)5m隔離煤柱，開采時(shí)根本無法保留，上階段采空區(qū)所遺留的氧化時(shí)間較長的浮煤隨階段煤柱的垮落而增大供氧，極易造成自燃發(fā)火，防治自燃發(fā)火特別重要。
3.4.1
穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)行均壓通風(fēng)
(1)對(duì)工作面增阻調(diào)壓，選擇適當(dāng)風(fēng)量。正常情況下，工作面風(fēng)量需配至270m3／min，方可滿足工作面降溫要求。采取優(yōu)化系統(tǒng)，縮短行程，在進(jìn)風(fēng)巷增設(shè)凈化噴霧等措施，降低了進(jìn)風(fēng)巷溫度，進(jìn)而通過在回風(fēng)巷增設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，使工作面風(fēng)量保持在180m3／min，仍能滿足其排瓦斯、防塵、降溫等要求。使采空區(qū)內(nèi)原有的自燃氧化帶寬度變小，窒息帶前移，已經(jīng)發(fā)展起來的自燃現(xiàn)象就會(huì)得到抑制。
(2)對(duì)上階段采空區(qū)實(shí)行均壓，減少采空區(qū)漏風(fēng)。在采區(qū)回風(fēng)石門內(nèi)增設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，降低采空區(qū)的壓差，減少采空區(qū)漏風(fēng)，這樣可以使上階段采空區(qū)上、下端口保持均壓、穩(wěn)定、窒息狀態(tài)，其老塘內(nèi)有毒有害氣體不會(huì)涌向工作面回風(fēng)巷。
(3)穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng)。對(duì)采區(qū)所有風(fēng)門均設(shè)置牢固可靠的連鎖裝置，均壓風(fēng)門設(shè)置開停傳感器，必要時(shí)要安專人看管。
3.4.2
認(rèn)真開展火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報(bào)，把火災(zāi)隱患消滅在萌芽狀態(tài)
(1)建立預(yù)測預(yù)報(bào)制度，設(shè)立防火臺(tái)帳，將CO氣體納入常規(guī)檢查內(nèi)容，每班瓦檢員至少檢查1次工作面及回風(fēng)巷中C0及溫度情況，區(qū)、隊(duì)干部每天至少有1人對(duì)工作面及附近采空區(qū)墻內(nèi)的氣體灌漿等情況巡查1次；并利用色譜分析儀每周至少取樣分析2次工作面及回風(fēng)巷中CO情況。
(2)認(rèn)真收集原始數(shù)據(jù)，勤于總結(jié)，確定自燃發(fā)火臨界指標(biāo)。C13煤層屬極易自燃發(fā)火煤層，發(fā)火期短，在常溫下氧化均能產(chǎn)生一定的CO氣體，一般工作面在回采20天后，上隅角CO氣體正常為20×l0-6～30×l0-6，最高達(dá)80×l0-6，回風(fēng)巷存在有2×l0-6～4×l0-6。通過對(duì)20個(gè)Cl3煤層回采面的觀測，并結(jié)合井下實(shí)際情況，分析得出，當(dāng)工作面回風(fēng)巷內(nèi)CO絕對(duì)涌出量QCO＜7.5×l0-4m3／min時(shí)，工作面較為穩(wěn)定，一般不會(huì)自燃發(fā)火；當(dāng)7.5×l0-4m3／min＜QCOp＜15×l0-4m3／min時(shí)，必須加強(qiáng)防火灌漿，并分析原因，尋找高溫點(diǎn)；當(dāng)QCO＞15×l0-4m3／min時(shí)，說明采空區(qū)已發(fā)生嚴(yán)重氧化，工作面必須停止放煤，加快推進(jìn)，并對(duì)采空區(qū)補(bǔ)打鉆孔進(jìn)行強(qiáng)化注漿。消除隱患后，工作面方可恢復(fù)正?；夭?。
3.4.3
改變注漿方式，加強(qiáng)采區(qū)注漿
通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定和預(yù)測預(yù)報(bào)是防止煤層自燃的前提，而有效地注漿才是消除自燃發(fā)火的根本手段。
(1)上隅角底板掛管注漿。因工作面采用偽傾斜回采，因此在老塘內(nèi)埋入兩路注漿管路，管路上每隔20m交錯(cuò)布置一組注漿孔，使注漿孔始終滯后于工作面l0～20m。針對(duì)急傾斜煤層老塘放煤后注漿管易滑落，在煤層底板每隔5m打一錨桿，用來固定管路，使管路埋入老塘后能夠始終有效注漿。
(2)機(jī)巷老塘埋管注漿。在工作面回采期間，下階段風(fēng)巷已開始掘進(jìn)，因階段煤柱凈高不足5m，基本上可以說是沿空掘進(jìn)，采空區(qū)漏風(fēng)增大。因此在機(jī)巷內(nèi)也敷設(shè)一路管路，工作面每推進(jìn)5m進(jìn)行1次注漿，漿液濃度1:4。機(jī)尾見漿即停，使階段煤體表面能夠始終被漿液覆蓋，既能防止階段煤柱著火，又能減少漏風(fēng)。
(3)頂板走向鉆孔注漿。由于工作面角度大，采用偽傾斜回采，若鉆孔距煤層太近，頂板冒落后，工作面立即出現(xiàn)漿液，無法達(dá)到注漿效果。根據(jù)上下口相錯(cuò)長度，鉆孔注漿出漿在上過河口以里20m為最佳注漿點(diǎn)。因此在上順槽每隔60m向頂板施工一鉆場，每個(gè)鉆場內(nèi)布置2～3個(gè)注漿孔，鉆孔與煤層走向基本平行，傾角0～3°，孔徑73mm，用SGZ-150型鉆機(jī)施工，孔內(nèi)全部下φ50mm鐵管，鐵管2m一節(jié)，每節(jié)管子上均勻布置10mm的出漿孔，兩端車絲連接。根據(jù)C13煤層頂板結(jié)構(gòu)，鉆孔開孔距C13槽煤層平距2～3m時(shí)，鉆孔端口一般滯后工作面20～25m，漿液全部灌人老塘內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的灌漿效果，且不會(huì)影響工作面的環(huán)境及正常生產(chǎn)。
3.4.4
采后及時(shí)封閉注漿
工作面在回采前即確定收作位置，收作后20天內(nèi)支架、設(shè)備必須回收完畢，5天之內(nèi)由通風(fēng)區(qū)對(duì)采空區(qū)完全封閉。
采空區(qū)封閉質(zhì)量、漏風(fēng)狀況，對(duì)于急傾斜礦井采空區(qū)區(qū)域性防火至關(guān)重要，因此在所有連通采空區(qū)的巷道均采用連續(xù)砌筑兩道封閉墻的方法，兩墻間距0.5m。兩墻施工完畢后，用雙液注漿泵向兩墻
問注凝膠對(duì)巷道周邊進(jìn)行堵漏，以減少漏風(fēng)。封閉結(jié)束后，必須對(duì)每一道火墻定期循環(huán)注漿，使?jié){液注滿封閉墻。同時(shí)在收作石門或底板巷向收作處布置穿層鉆孔，向采空區(qū)收作處補(bǔ)漿，包裹煤體，形成泥漿帶，分段隔離采空區(qū)。減少老塘漏風(fēng)，能夠有效地控制采空區(qū)大面積著火。
4、存在問題與建議
(1)懸移支架單體液壓支柱采用單路管子，支柱卸壓時(shí)乳化液無法回收，至使成本較高。建議懸移支架采用雙路管子供、回液，噸煤成本會(huì)大幅度降低。
(2)懸移支架安裝與拆除難度較大，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，影響工作面單產(chǎn)。建議工作面布置時(shí)要盡量加大回采走向長度，減少工作面搬家次數(shù)，進(jìn)一步提高工作面單產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王立才等編著．《懸移支架放頂煤在大傾角大煤厚條件下的應(yīng)用》．山東：《煤礦現(xiàn)代化》，2001.1
[2] 馮振忠編著．《大傾角液壓支架設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用注意事項(xiàng)》．北京：《煤炭工程》，2007.2
二. 適用范圍
地質(zhì)條件相對(duì)穩(wěn)定，煤層傾角應(yīng)≤16°，當(dāng)16°~30°時(shí)采用防滑措施。炮采一次采全高，炮采放頂煤體頂梁組合支架與傳統(tǒng)的分體懸移支架區(qū)別有如下優(yōu)點(diǎn):
放頂煤不用鋪網(wǎng)：
由于支架的頂梁全部連為一提，其對(duì)頂梁掩護(hù)90%，與綜采支架 相同，所以，放頂煤不用鋪網(wǎng)。(金屬絲網(wǎng)按4元/T煤計(jì)算，年產(chǎn) 20萬噸就可節(jié)約資金80萬元，按3萬元/架計(jì)算50米的工作面支架 投資150萬元，出38萬噸煤就可收回支架投資。)
三.經(jīng)濟(jì)效益比較
整體懸移頂梁炮采液壓支架
放頂煤采煤法采6米厚煤的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)
工作面長（米） 50米 支架50架,支架投資（萬元） 150萬元
每班生產(chǎn)量 50×6×0.8×1.3×70%=220噸 保守計(jì)算：回收55%頂煤,三班生產(chǎn)時(shí)的日產(chǎn)量 220×3=660噸,按300天生產(chǎn)年產(chǎn)量 660×300=20萬噸,三班共用人員 54人（每班支架工8人） 每班共18人包括隊(duì)長、裝卸工及雜工等,
每年節(jié)約金屬網(wǎng)資金 4元/噸×20萬噸=80萬噸 注：出38萬噸時(shí)與購支架款抵銷
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