三软煤层工作面快速改造技术

三软煤层工作面快速改造技术

本文论述了三软煤层工作面的快速改造技术。

标签：工作面采煤工艺液压变架

鹤济王屋山煤业有限公司位于济源市王屋镇燕庄村。矿井开采二1煤层，煤层倾角10°～25°，煤厚0.5-7.6m，平均煤厚3m。井田东西走向1.87km，倾向1.01km，面积约1.02km2。矿井地质储量306.5万吨，可采储量为185.9万吨，矿井设计生产能力0.15Mt/a，开拓方式为立井单水平下山开拓，采煤工艺为炮采工艺，全部跨落法管理顶板。

1 改造前工作面概况

1103工作面采用走向长壁布置炮采工艺，全部跨落法管理顶板。支护采用单体柱配2.4mπ型梁，上下顺槽均为2.4m×2.4m工字钢对棚支护，断面5.8m2。工作面走向长度为360m，倾斜长度90m，里段长度160m，煤厚0.5-

2.4m，平均为1.8m；外段200m煤厚1.8-7.6m，平均煤厚4.2m。工作面煤的普氏系数f=0.8，属于软煤，煤层倾角10°～25°，地质储量为14.26万吨，可采储量为12.12万吨。煤层直接顶和直接底均为泥岩，遇水膨胀易底鼓。

1103工作面于2013年7月8日开始回采，截止2014年4月底共推进150m，基本每两天（4小班）推1趟，日产量130吨，按28天生产，月产量3640吨，工效仅为2.16t/工。工作面不仅单产低，而且在生产过程中，因工作面局部坡度大，再加上顶板的岩层赋存不均匀性，老顶呈现不协调破断，工作面单体支柱工作阻力呈不均匀分布，出现工作面局部来压的情况，致使出现单体支柱严重插底现象，实测单体支柱的初撑力为3～4MPa，经二次补液后初撑力为6～8MPa，仍达不到规定标准。单体支柱配π型梁已不能满足安全生产需要，且属国家淘汰的采煤工艺，再加上后段煤层变厚，必须变更采煤工艺才能满足安全生产需要。

鉴于工作面实际开采条件和存在的问题，再加上矿井煤软，其特性有利于煤层及时冒落且具有可放性，以上条件适合用采煤机滚筒切割及放顶煤开采。

2 综放工艺配套设备选择

经论证决定将1103工作面直接改造为综采放顶煤开采工艺。

①液压支架：ZF2400/16/24型69台，ZFG2800-17/

28ZC型3台；

②采煤机：MG150/375-WD型；

③刮板运输机（前部）：SGD630/220型；

④刮板运输机（后部、下顺槽）：SGW420/40T型2部；

⑤液压泵站：BRW200/31.5型2台；

⑥变压器：KBS630/10/1.2型1台，KBS500/10/1.2型1台；

⑦稳车：JH14型4台，JH16型1台。

3 综放支架安装方案的确定

1103工作面为回采期间进行综采放顶煤工艺改造，主要存在以下问题：一是副井井筒直径仅为3.4m，罐笼为1吨非标罐笼，不能实现支架直接进罐笼入井；二是副井绞车最大提升重量为4.88吨，液压支架重量为9.8吨，单件最大重量4.3吨，解体后可以满足需要，但井下没有大断面的组装站；三是井下大巷和上顺槽轨道均为18kg，巷道高度最大2m，不能满足安全运架需要；四是工作面已回采150m，老顶已跨落，停采安装液压支架压力大，特别是后切眼易出现应力集中。

针对上述问题，结合矿井实际条件，决定采用综放支架整体入井运输安装的方案，减少解体、组装环节，实现快速安装。具体方案：

①扩切眼方案：先扩后切眼，规格为2.6m×2.4m工字钢单棚支护；后扩前切眼，规格为2.4m×2.4m工字钢单棚支护；棚距0.5m，梁上敷设8根钢丝绳，间距0.5m，梁为挂耳梁，中间铰接形成支护整体，每棚采用4根单体柱加固，每8m打一个花木垛加固。上隅角预留一个5m长的稳车硐室，上顺槽上帮正对后切眼掘一个4m长的稳车硐室。

②井下大巷及上顺槽拉底净高 2.1m，同时将上顺槽下口抹角，轨道更换为24kg，每隔3m用铁拉杆加固，确保安全运输支架。

③提升方案：液压支架装盘车再用4条螺丝固定，支架尾梁加焊两个U型环，用铁链连接，便于提升固定位置为支架重心。罐笼提至井口拆掉，将提升钢丝绳加安一个动滑轮后绳头固定在井架上，利用动滑轮省一半力的原理提升液压支架后部铁链（验算符合要求），使支架头向下整体入井。在井底提前铺好活动轨道，支架下到井底利用绞车牵引盘车，使盘车缓慢落至轨道上，然后拉出井底。端头支架拆除尾梁后方可下井，然后在井底组装，再运输安装。

4 液压支架的安装

①液压支架安装工序：切眼替棚改柱→运输液压支架→拆螺丝卸架→调整液压支架→连接推移千斤顶→连接液压管路升架。

②替工字钢对接梁采用φ200mm×3.4m圆木平行于原工字钢对接梁处，棚距500mm，圆木交错对接长度300mm，圆木梁端距煤墙、老塘250mm，每次替棚不得超过3棚，做到先架后回，架一回一，保证一梁三柱，并打紧打牢。木棚架好后，然后架三棚4mπ型梁顺山抬棚，将木棚抬住，且一梁三柱随支架安装后移。

③抬棚梁布置为：第一根4mπ型梁架设在后切眼老塘侧，一端穿在上一台安好支架的顶梁上，搭接长度200mm，另一端紧贴老塘侧煤壁用DZ-2.8单体柱支设，且与巷道中线成40°-50°角；第二根4mπ型梁架设在切眼替棚圆木交接处的中间部位，第三根4mπ型梁平行巷道中线架设在前切眼木棚梁中间部位，紧贴前部运输机电缆槽。

④支架车回至距安装地点3m的位置停稳并刹紧车闸后，先用木楔将支架车轮对掩挡牢固，然后用木料在支架车下端碰头打上“十字”临时挡车器，将支架车掩挡牢固。再用2股8#铅丝将推移千斤顶捆绑吊挂在前梁上，等待卸车。

⑤卸支架车时，施工负责人现场指挥，应提前在支架前梁两侧斜戗两根单体，防止卸螺丝时支架下滑。卸支架时，先卸盘车前部的两个定位楔铁及底座前部的两条固定螺栓，再将固定支架底座后部的两条螺栓卸掉，卸定位楔铁及螺栓时做到先老塘侧后煤墙侧，施工人员要集中精力，特别在卸最后两条螺栓时，要做好随时后退的准备，防止支架下滑伤人，定位楔铁及螺栓卸完后，施工负责人将现场施工人员撤到10m外的安全地点，指挥信号工发出开稳车信号，利用稳车将平盘车从支架下拉出。

⑥切眼安装支架时，第1#支架外侧距下顺槽中心1.3m。安支架前，必须先将安架位置处的浮煤杂物清净，保证支架运输通道高度不得低于 2.1m，确保后路畅通。使用单体柱向安装地点调整支架时，必须将施工人员撤至安全地点，利于长枪管实施远距离操作，且两侧单体柱同时操作，保证安全调架。

⑦当被调支架距前台支架400mm时，应在紧靠所安支架外侧的4mπ型梁抬棚梁中间打一根单体柱，去掉打在所安支架内侧4mπ型梁抬棚梁头的单体柱，然后使用多根DZ-2.2单体柱配合支架自移将支架调到位，调支架使用的单体柱在支设时必须选择安全、合理的位置，操作人员顶架前，清理好退路。支设液压单体柱时要侧身单手捏枪，防止单体柱顶滑伤人，调架时人员要避开支架受力方向一侧，防止支架挤人。严禁用单体顶阀件、管座等。

⑧将被安支架与前架靠紧，与运输机对正照齐后，要及时用销轴把推移千斤顶与电缆槽连接好并恢复液压管路，慢慢地将支架升起，距抬棚梁200mm时停止升架，抽出抬棚梁后，及时将支架升紧升牢，然后安拉溜千斤顶，每架安一个，依此安装。支架安装完毕后，及时将各操作手把打到零位。

5 经济效益