[摘要]在厚煤層下分層回采工作面，使用ZF-4600輕型放頂煤支架及其配套設(shè)備，井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)成功，為同類型工作和采煤方法新的選擇。
[關(guān)鍵詞] 放頂煤 支架 開采
煤峪口礦于20世紀(jì)90年代初期采用上下分層開采技術(shù)開采厚煤層，到目前為止，上分層工作面以全部結(jié)束，乘下了大量的下層工作。在以往的下分層開采中，一般采用ZPL-6000型支架，由于該支架不能放頂煤，造成下層工作面1—3米的頂煤無法回收；部分工作面采用了ZFD-4400型高位放頂煤支架，由于該種支架開天窗頂放式放煤，存在放煤效果差、頂煤回收率低，且易造成工作面機(jī)道漏頂、架間浮煤多、粉塵大等諸多不利因素。為了提高頂煤回收率和減少端頭維護(hù)工作量，進(jìn)一步提高單產(chǎn)、效率，煤峪口礦于2003年6月采用ZF-4600型放頂煤支架在11#層408盤區(qū)8810下工作面進(jìn)行試采，獲得成功，最高月產(chǎn)70760T，2003年10月24日最高日產(chǎn)4306T，取得了較好經(jīng)濟(jì)效益。
1、 工作面概括
11、12#合并層8810下工作面位于西二風(fēng)井的東北部，北鄰8812工作面（上下層均以開采），南為8808工作面（上下層均以開采），西與盤區(qū)皮帶巷、回風(fēng)巷相接，東隔礦界煤柱與忻州窯礦相臨。該工作面切割巷長124.2米（中一中），運(yùn)輸順槽長620米，回風(fēng)順槽長612米，11、12#合并平均煤層8.4米，該工作已采，采高3.0米，下層剩余煤厚4.0-6.6米，平均5.4米。工作面設(shè)計(jì)為下層放頂開采，采高3.0米，放頂煤厚度1.0-3.6米，平均2.5米。工作面沿傾斜的可采長度為430米。工業(yè)儲(chǔ)量40.43萬噸，設(shè)計(jì)采出量32.34萬噸，全煤回收率為80%。8810下工作面設(shè)計(jì)為綜采工作面，采用雙巷布置形式，兩順槽均沿著11、12#合并層板掘進(jìn)。2810下為運(yùn)煤和進(jìn)風(fēng)順槽，長620米，為機(jī)軌合一巷，與408盤區(qū)皮帶巷聯(lián)系，巷內(nèi)靠工作面一側(cè)釘900MM軌距軌道。2810下巷為拱形斷面，支護(hù)為U29型鋼拱型可縮支架，棚距1.0米，凈斷面規(guī)格為寬4.5米，高3.0米。為滿足皮帶防火要求，從皮帶頭以里20米范圍采用工字鋼棚，混凝土背板密背頂幫。5810下巷為回風(fēng)兼運(yùn)料順槽，長度為612米，經(jīng)8812系統(tǒng)巷與回風(fēng)巷溝通。5810下巷為拱型斷面，支護(hù)為U29型鋼拱型可縮支架，棚距1.0米，凈斷面規(guī)格為寬3.5米，高3.0米。切割垂直于2810下布置，長度124.2米（中一中）。掘巷時(shí)巷荒斷面為上寬4.2米，下寬4.7米，高3.0米。8810下工作面與5810上、5810上的內(nèi)錯(cuò)煤柱分別留9米、7米。工作面切割巷與8810上切留8米煤柱（均為中一中）。巷道布置見工作面布置面示意圖。
圖1：工作平面布置示意
2、 支架參數(shù)及工作面裝備情況
工作面布置ZF-4600/19/30型支架76架，ZT-6900/21/32型端頭支架1架，ZGF-5600/21/32型過渡支架7架（頭3尾4）。
ZF-4600/19/30型放頂煤支架主要參數(shù)見表1。
表1 ZF-4600/19/30型放頂支架主要參數(shù)
|
項(xiàng)目 |
單位 |
參數(shù) |
|
支架高度 |
mm |
1900-3000 |
|
支架寬度 |
mm |
1465 |
|
工作阻力 |
KN |
4600 |
|
處撐力 |
KN |
3941 |
|
推溜力 |
KN |
305 |
|
移架力 |
KN |
483 |
|
最低高度外形尺寸 |
mm |
5250×1465×1900 |
|
支護(hù)面積 |
m2 |
6.345 |
|
支護(hù)強(qiáng)度 |
MPa |
0.706 |
|
對(duì)底板比壓 |
MPa |
2.05 |
工作面配套設(shè)備有MG300/690-W型采煤機(jī)；SGZ-764/400型前、后兩部刮板輸送機(jī)；SZZ-830/220型膠帶輸送機(jī)；WRB-200/31.5乳化液泵站。
3、 放頂煤工藝
工作面采用每循環(huán)割一刀煤放一茬頂煤的工業(yè)方式，割放頂煤的循環(huán)進(jìn)度為0.5米，移架后及時(shí)放頂煤。
3.1松動(dòng)煤的參數(shù)
松動(dòng)煤的參數(shù)為炮眼角度：仰角700—800垂直工作面向古塘側(cè)；炮眼直徑：36MM，炮煤眼數(shù)：71個(gè)，裝藥量：400G—1000G；炮眼深度：根據(jù)頂煤厚度確定，保證眼底與上部采空區(qū)留有0.5米以上的煤頂。
3.2放煤方式
放煤采用單輪間隔順序放煤的方法，兩人相距5架支架，第一人放奇數(shù)（5#、7#、9#......），第二個(gè)人放偶數(shù)（4#、6#、8#......），放頂煤順序由平行作業(yè)方式。放煤時(shí)，放煤工將支架放煤擺梁收回，頂煤就會(huì)自動(dòng)流入后溜子，同時(shí)根據(jù)后邊溜上的煤量適當(dāng)調(diào)整后擺梁上下擺動(dòng)角度控制放煤量。$Page_Split$
4、 產(chǎn)量及回收率統(tǒng)計(jì)
8810下工作面2003年6月1日投產(chǎn)，11月20日開采結(jié)束，累計(jì)采出煤量350973T，全煤平均回收率86.81%，頂煤平均回收率80.7%，其逐月產(chǎn)量、回收率情況統(tǒng)計(jì)見表2。
表2 產(chǎn)量和回收率情況統(tǒng)計(jì)表
|
日期 |
推進(jìn)度（M） |
實(shí)際產(chǎn)量（噸） |
頂煤回收率（%） |
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 |
從表2統(tǒng)計(jì)情況可以看出，6月、9月、11月頂煤回收率低，主要由于6月為試產(chǎn)期間，對(duì)放煤工藝處于摸索階段；9月處于過煤柱階段，有10米范圍放頂煤；11月工作停采，有15米未放頂煤。
5、 工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律分析
8810下工作面采用山東省泰安市尤洛卡自動(dòng)化儀表有限公司生產(chǎn)的ZYDC-Ⅲ型綜采壓力記錄儀進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。全工作面布置6條測(cè)線，分別布置在10#、28#、46#、55#、73#支架上，綜采壓力記錄儀分別連接支架的前、后立柱上。通過對(duì)數(shù)據(jù)分析，本工作面基本無明顯礦壓顯現(xiàn)，上覆巖層頂板巖石金屬網(wǎng)假頂在采動(dòng)過程中均能隨采隨冒，冒高達(dá)采高的2倍—3倍，處次來壓步距為16米，周期來壓步距為6米—8米，礦壓顯現(xiàn)不明顯。
正常割煤期間工作面壓力曲線圖
過煤柱期間工作面壓力曲線圖
該工作面在推進(jìn)至290米處，遇有上分層開采時(shí)留設(shè)一煤柱，煤柱寬8-16米，貫穿整個(gè)工作面，往外工作面運(yùn)輸槽由內(nèi)錯(cuò)式變?yōu)橥忮e(cuò)式煤柱布置。工作面采至該區(qū)域時(shí)，壓力顯現(xiàn)較為明顯，通過壓力表數(shù)據(jù)分析，安全閥頻繁開啟，經(jīng)采取加強(qiáng)超前支護(hù)、加快推進(jìn)速度等措施順利的通過了該壓力集中區(qū)。開采實(shí)踐證明，采用該種支架和采煤方法對(duì)于下分層工作面是適宜的。
6、 經(jīng)濟(jì)效益分析比較
8810下工作面頂煤厚平均2.5米，工作面長度120米，采長430米，則頂煤應(yīng)有量為：120×430×2.5×1.354=17.467萬噸。
6.1回收頂煤量比較
ZF-4600型支架頂煤回收量：17.467×80.7%=140959噸
ZFD-4400型支架頂煤回收量：17.467×50%=87335噸
ZPL-6000型支架頂煤回收量：17.467×0%=0噸
6.2、頂煤回收創(chuàng)造價(jià)值比較
ZF-4600型支架和ZFD-4400型支架相比：
（140959-87335）噸×150元/噸=804.36萬元
ZF-4600型支架和ZPL-6000型支架相比：
140959噸×150元/噸=2114.4萬元。
7、 綜合評(píng)價(jià)
通過8810下工作面的開采試驗(yàn)證明，ZF-4600型支架放頂煤支架及采煤方法在下分層工作中是適宜的，可創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟(jì)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，架型輕，有利于支架運(yùn)輸搬家和減少投入。同時(shí)，采用該種支架采煤極大地提高了頂煤回收率和工作效益，為厚煤層分層開采積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。就該工作面開采情況來看，受運(yùn)輸條件（礦車運(yùn)輸）和回采銜接等多種因素制約，其月產(chǎn)和日產(chǎn)遠(yuǎn)為達(dá)到最好水平，大有潛力可挖。
8、 存在問題
頂煤厚度介于2M-4M的煤層，采用該中3支架及采煤方法效果最佳，對(duì)無頂煤的下分層工作面不適應(yīng)；在上分層開采中鋪頂網(wǎng)下分層放煤效果遠(yuǎn)好于不鋪頂網(wǎng)。
后刮板輸送的運(yùn)輸能力偏小，放煤速度快或鄰架同時(shí)放煤是易壓溜，造成設(shè)備損壞，影響生產(chǎn)，不能滿足多架同時(shí)放煤的需求，可以考慮加大后刮板輸送的電機(jī)效率。
支架頂梁打鉆預(yù)留孔偏小（該面未采用），不利于各種角度打鉆孔，在實(shí)際操作中無法使用。
