大众煤矿∏钢对棚支架的支护工艺与结构分型研究

摘要：“∏型钢梁配合单体液压支柱对棚支护”技术，在当前国内的工艺有三种方式，即：炮采、机采、放顶煤三种。我们队∏型钢梁配合单体液压支柱对棚支护炮采工艺的主要特点进行了研究。

关键词： ∏钢对棚支架 结构分型 研究

中图分类号：TD355.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1工艺方式及其优缺点

“∏型钢梁配合单体液压支柱对棚支护”技术，在当前国内的工艺有三种方式，即：炮采、机采、放顶煤三种。∏型钢梁配合单体液压支柱对棚支护炮采工艺的主要特点有：

（1）实现不停产替换。

主副梁配合五棵单体液压支柱，能够达到无级移步。如先放底炮，然后刷帮直接把主梁顶住煤壁打上贴帮柱，或者先掏梁窝，移主梁护顶。可以与单体柱铰接顶梁支护、悬移支架等工作面，能够实现不停产替换。

（2）工艺适应性好、应用面广。

如∏型钢梁炮采工作面、∏型钢梁放顶煤工作面、∏型钢梁机采工作面等，适合的煤层赋存条件广泛。

（3）工作面支护密度大。

钢梁成对支撑、整体性强，支护可靠。对棚相依迈步前进，所以支护密度大，能够有效支护顶板，尤其是背木、铺联的顶网不破，基本上不会发生冒顶。

（4）工艺所带来的副作用小。

采面在串梁移柱支护过程中，对顶煤进行多次挤压和卸压，使本来就松软破碎三软不稳定煤层更加破碎，支柱一旦卸压，顶煤随即垮落，造成漏棚和冒顶。但有贴帮柱和拍子、抬木、联网背帮后，能够减少煤壁的破坏，副作用能够完全消失。

（5）串梁移柱工作量大。

每对棚要动5棵单体柱工作面量大；移溜时分段翻打中心柱工序繁琐；如果顶板破碎时，需要一炮一串梁，所需循环所需时间长。

统计数据：单体铰接梁炮采翻打基本柱为1.77棵/吨煤；单体∏型梁炮采吨煤翻打基本柱是3.42，是前者的1.9倍；单体∏梁放顶煤吨煤翻打基本柱是1.08；单体∏梁机采的吨煤翻打基本柱是4.38。

（6）支柱初撑力同时达到规定值非常难。

一梁三柱，同时达到初撑力规定值非常难。∏型钢梁在对棚相依迈步前进时，主梁和副梁先后出现一梁下三根柱的情况。当在梁下打中柱时，∏梁两端的支柱阻力会下降，如果中柱的工作阻力不断升高，甚至使两端的支柱落空而成为不合格支柱。

根据报道和课题组调查：在松软底板，即使支柱穿上标准的铁鞋、尼龙鞋、木鞋也难以达到《规程》规定的90KN初撑力；即使达到90KN初撑力，也会有相当比例的支柱阻力，在几分钟后降低到不合格。因此，当前众多生产矿井中柱初撑力维持在55KN以上，贴帮柱和老塘柱初撑力维持在30KN以上。

2工艺流程和操作方法

试点工作面采煤工艺流程为：掏梁窝——移主梁护顶——打眼——装药——爆破——清煤——栽贴帮柱——推移溜子——回副梁放顶。其操作过程见图1所示，其中图1e是众多煤矿，在交接班验收的的工程模式。

（1）铺展网移主梁护顶（包括清煤打靠帮柱）

放炮前，先将主梁下老塘柱改至副梁下中排柱位置（图1a）；放炮后，及时铺展顶网，将对棚中的主梁降柱前移，顶紧煤墙，然后升柱背顶进行超前支护（图1b）；将副梁下煤墙侧支柱移至主梁下煤墙侧升紧（图1c）；清理浮煤，人员严禁在空顶下作业。

（2）移副梁打柱（放顶）

当分段内串过主梁，打好煤墙靠帮柱，浮煤清净后，即可把副梁前移，进行放顶。放顶时必须由下往上逐棚进行，且必须是2人配合作业。

a d

b e

c

图1 试点工作面移梁打柱及其操作过程示意图

作业前先检查安全情况，放顶退路保证畅通。放顶时，先将副梁老塘侧支柱回出放在煤墙（图1d）；然后卸柱移副梁，将副梁头顶紧煤墙，升柱打紧，使其与主梁形成对棚，（图1e）。回柱放顶时，必须回一棚升一棚，如有顶网破碎时，必须补网背顶，严防老塘顶煤提前流出。

（3）移溜打柱

工作面移过梁打好柱后，开始清理浮煤，待浮煤清净后，先将中排柱往煤墙侧改600mm，然后将槽推600mm，再将中排柱改到老塘侧紧贴槽帮，最后将槽推至煤墙根。可用推槽器进行移槽，移槽和改中排柱的距离一次不得超过15米，且要随移随改好中排柱，移槽时必须拉线，严格按照从下而上进行。

支架结构的分型及其特征

按照工艺流程、∏型钢梁对棚支架的结构特点，把试点工作面的支架结构分为以下七种工作型式，如表1所示：

支架分型4的顶板支护面积最大；分型5的顶板冲击最大、分型7的支护跨度最大，分型1的支护强度最高，分型 2和分型6处于主副梁换位。因此，分析分型4和分型1的支架载荷具有代表性（见附图）。

表1 试点工作面支架结构的分型及其特征

分型名称

特征

静态结构

动态结构

工序简述

分型1

最小控顶距

对梁5柱

1长2短

移槽打中柱，形成对梁5柱3排

交接班时的标准结构或移槽后打好槽后中柱准备采煤。

分型2

副梁变主梁

对梁5柱

1悬3短

对梁5柱3排

将主梁下老塘柱改至副梁下中排柱位置，做好炮前准备。

分型3

超前护空顶

错梁5柱

1空3短

单梁3柱3排

放炮前或放炮后，副梁迈步超前支护梁窝空顶，开始出煤。

分型4

最大控顶距

错梁5柱

1悬3短

移动帮柱主梁变副梁，错梁5柱4排

主梁煤帮柱移至副梁煤帮柱升紧，主梁变副梁后清煤。

分型5

拔柱梁放顶

错梁4柱

2短1悬1空

错梁3柱3排

回副梁老塘柱放煤帮，降中间柱拔出副梁前移。

分型6

组成新对棚

对梁5柱

1长2短

对梁5柱3排

升起副梁两边柱组成对棚准备移槽。

分型7

移槽打中柱

双梁4柱

2长无短

对梁4柱2排

把主梁中柱靠帮放，推槽移溜前后翻打主梁中柱。

说明

悬：支柱移走使梁端悬空；

空：梁端迈步还没有打上支柱。

主梁：具有3柱支撑的梁‘

副梁：与主梁相配合的梁。

图2.3.1 支架分型1的结构示意图 图2.3.4 分型4支架的结构示意图

∏型钢梁对棚支架-----基本结构，2根∏钢长梁和5棵单体液压支柱。（有的矿井为6棵支柱，还有的矿井在基本结构下，在工作面靠老塘侧使用红松圆木配合单体液压支柱打一排对接抬棚，一梁两柱。）通常称呼，为主梁、副梁、贴帮柱、中柱、塘柱。