轻型放顶煤支架在煤峪矿下分层工作面开采中的应用

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轻型放顶煤支架在煤峪矿下分层工作面开采中的应用 轻型放顶煤支架在煤峪矿下分层工作面开采中的应用 轻型放顶煤支架在煤峪矿下分层工作面开采中的应用 轻型放顶煤支架在煤峪矿下分层工作面开采中的应用 轻型放顶煤支架在煤峪矿下分层工作面开采中的应用 轻型放顶煤支架在煤峪矿下分层工作面开采中的应用 轻型放顶煤支架在煤峪矿下分层工作面开采中的应用 轻型放顶煤支架在煤峪矿下分层工作面开采中的应用 　　煤峪口矿于20世纪90年代初期采用上下分层开采技术开采厚煤层，到目前为止，上分层工作面以全部结束，乘下了大量的下层工作。在以往的下分层开采中，一般采用ZPL-6000型支架，由于该支架不能放顶煤，造成下层工作面1—3米的顶煤无法回收；部分工作面采用了ZFD-4400型高位放顶煤支架，由于该种支架开天窗顶放式放煤，存在放煤效果差、顶煤回收率低，且易造成工作面机道漏顶、架间浮煤多、粉尘大等诸多不利因素。为了提高顶煤回收率和减少端头维护工作量，进一步提高单产、效率，煤峪口矿于xx年6月采用ZF-4600型放顶煤支架在11#层408盘区8810下工作面进行试采，获得成功，最高月产70760T，xx年10月24日最高日产4306T，取得了较好经济效益。　　　　1、工作面概括　　11、12#合并层8810下工作面位于西二风井的东北部，北邻8812工作面，南为8808工作面，西与盘区皮带巷、回风巷相接，东隔矿界煤柱与忻州窑矿相临。该工作面切割巷长124.2米，运输顺槽长620米，回风顺槽长612米，11、12#合并平均煤层8.4米，该工作已采，采高3.0米，下层剩余煤厚4.0-6.6米，平均5.4米。工作面设计为下层放顶开采，采高3.0米，放顶煤厚度1.0-3.6米，平均2.5米。工作面沿倾斜的可采长度为430米。工业储量40.43万吨，设计采出量32.34万吨，全煤回收率为80%。8810下工作面设计为综采工作面，采用双巷布置形式，两顺槽均沿着11、12#合并层板掘进。2810下为运煤和进风顺槽，长620米，为机轨合一巷，与408盘区皮带巷联系，巷内靠工作面一侧钉900MM轨距轨道。2810下巷为拱形断面，支护为U29型钢拱型可缩支架，棚距1.0米，净断面规格为宽4.5米，高3.0米。为满足皮带防火要求，从皮带头以里20米范围采用工字钢棚，混凝土背板密背顶帮。5810下巷为回风兼运料顺槽，长度为612米，经8812系统巷与回风巷沟通。5810下巷为拱型断面，支护为U29型钢拱型可缩支架，棚距1.0米，净断面规格为宽3.5米，高3.0米。切割垂直于2810下布置，长度124.2米。掘巷时巷荒断面为上宽4.2米，下宽4.7米，高3.0米。8810下工作面与5810上、5810上的内错煤柱分别留9米、7米。工作面切割巷与8810上切留8米煤柱。　　2、支架参数及工作面装备情况　　　　工作面布置ZF-4600/19/30型支架76架，ZT-6900/21/32型端头支架1架，ZGF-5600/21/32型过渡支架7架。　　ZF-4600/19/30型放顶煤支架主要参数见表1。　　表1　　ZF-4600/19/30型放顶支架主要参数　　项目　　单位　　参数　　支架高度　　mm　　1900-3000　　支架宽度　　mm　　1465　　工作阻力　　KN　　4600　　处撑力　　KN　　3941　　推溜力　　KN　　305　　移架力　　KN　　483　　最低高度外形尺寸　　mm　　　　　　　　5250×1465×1900　　支护面积　　m2　　6.345　　支护强度　　MPa　　0.706　　对底板比压　　MPa　　2.05　　工作面配套设备有MG300/690-W型采煤机；SGZ-764/400型前、后两部刮板输送机；SZZ-830/220型胶带输送机；WRB-200/31.5乳化液泵站。　　　　3、放顶煤工艺　　　　工作面采用每循环割一刀煤放一茬顶煤的工业方式，割放顶煤的循环进度为0.5米，移架后及时放顶煤。　　3.1松动煤的参数　　　　松动煤的参数为炮眼角度：仰角700—800垂直工作面向古塘侧；炮眼直径：36MM，炮煤眼数：71个，装药量：400G—1000G；炮眼深度：根据顶煤厚度确定，保证眼底与上部采空区留有0.5米以上的煤顶。　　3.2放煤方式　　　　放煤采用单轮间隔顺序放煤的方法，两人相距5架支架，第一人放奇数，第二个人放偶数，放顶煤顺序由平行作业方式。放煤时，放煤工将支架放煤摆梁收回，顶煤就会自动流入后溜子，同时根据后边溜上的煤量适当调整后摆梁上下摆动角度控制放煤量。$Page_Split$　　　　4、产量及回收率统计　　8810下工作面xx年6月1日投产，11月20日开采结束，累计采出煤量350973T，全煤平均回收率86.81%，顶煤平均回收率80.7%，其逐月产量、回收率情况统计见表2。　　表2产量和回收率情况统计表 　　日期　　推进度　　实际产量　　顶煤回收率　　全煤回收率　　6月份　　57.25　　42326　　68　　84.3　　7月份　　85　　70095　　89　　94　　8月份　　68.75　　57001　　90.1　　94.5　　9月份　　83.5　　66156　　81.1　　90.3　　10月份　　78.75　　76760　　84　　92.2　　11月份　　59　　44635　　72　　　　　　86.2　　从表2统计情况可以看出，6月、9月、11月顶煤回收率低，主要由于6月为试产期间，对放煤工艺处于摸索阶段；9月处于过煤柱阶段，有10米范围放顶煤；11月工作停采，有15米未放顶煤。　　　　5、工作面矿山压力显现规律分析　　8810下工作面采用山东省泰安市尤洛卡自动化仪表有限公司生产的ZYDC-Ⅲ 型综采压力记录仪进行连续观测。全工作面布置6条测线，分别布置在10#、28#、46#、55#、73#支架上，综采压力记录仪分别连接支架的前、后立柱上。通过对数据分析，本工作面基本无明显矿压显现，上覆岩层顶板岩石金属网假顶在采动过程中均能随采随冒，冒高达采高的2倍—3倍，处次来压步距为16米，周期来压步距为6米—8米，矿压显现不明显。　　该工作面在推进至290米处，遇有上分层开采时留设一煤柱，煤柱宽8-16米，贯穿整个工作面，往外工作面运输槽由内错式变为外错式煤柱布置。工作面采至该区域时，压力显现较为明显，通过压力表数据分析，安全阀频繁开启，经采取加强超前支护、加快推进速度等措施顺利的通过了该压力集中区。开采实践证明，采用该种支架和采煤方法对于下分层工作面是适宜的。　　　　6、经济效益分析比较　　　　8810下工作面顶煤厚平均2.5米，工作面长度120米，采长430米，则顶煤应有量为：120×430×2.5×1.354=17.467万吨。　　6.1回收顶煤量比较　　ZF-4600型支架顶煤回收量：17.467×80.7%=140959吨　　ZFD-4400型支架顶煤回收量：17.467×50%=87335吨　　ZPL-6000型支架顶煤回收量：17.467×0%=0吨　　6.2、顶煤回收创造价值比较　　ZF-4600型支架和ZFD-4400型支架相比：　　吨×150元/吨=804.36万元　　ZF-4600型支架和ZPL-6000型支架相比：　　140959吨×150元/吨=2114.4万元。　　　　7、综合评价　　　　通过8810下工作面的开采试验证明，ZF-4600型支架放顶煤支架及采煤方法在下分层工作中是适宜的，可创造出较高的经济效益，而且其放煤方式采用后放式，有利于工作面管理和控制矸石量，架型轻，有利于支架运输搬家和减少投入。同时，采用该种支架采煤极大地提高了顶煤回收率和工作效益，为厚煤层分层开采积累了宝贵的经验。就该工作面开采情况来看，受运输条件和回采衔接等多种因素制约，其月产和日产远为达到最好水平，大有潜力可挖。　　　　8、存在问题　　　　顶煤厚度介于2M-4M的煤层，采用该中3支架及采煤方法效果最佳，对无顶煤的下分层工作面不适应；在上分层开采中铺顶网下分层放煤效果远好于不铺顶网。　　　　后刮板输送的运输能力偏小，放煤速度快或邻架同时放煤是易压溜，造成设备损坏，影响生产，不能满足多架同时放煤的需求，可以考虑加大后刮板输送的电机效率。　　　　支架顶梁打钻预留孔偏小，不利于各种角度打钻孔，在实际操作中无法使用。