新集二矿悬移支架炮采放顶煤工艺研究推广及应用

摘要:新集二矿采用悬移支架放顶煤开采工艺，实现了高产高效安全生产，取得了较好的效果。针对悬移支架炮采放顶煤开采工艺的优缺点进行阐述及开采过程中遇到的问题，针对性地提出了改进及解决的方法，对完善和推广悬移支架放顶煤开采技术具有指导作用。

关键词:悬移支架 放顶煤 关键技术

随着新集二矿开采水平向矿井深部延伸，地质条件越来越复杂，矿井水平接替紧张日益显现，为确保矿井相对稳产和均产，最大限度地回收煤炭资源，减少资源的浪费，新集二矿在坚持以综合机械化采煤工艺为主的基础上，进行采煤工艺调整和变革，充分利用13煤煤层厚且松软的实际，采用悬移支架炮采放顶煤开采技术开采，以提高开采效益，通过悬移支架放顶煤与π型钢放顶煤工艺安全技术比较，现已全部采用悬移支架炮采放顶煤回采工艺技术。2011年，131307工作面和8煤煤柱工作面的开采成功，标志着悬移支架炮采放顶煤工艺在13煤大倾角回采和非13煤层边角煤柱的开采成功，扩大了悬移支架炮采放顶煤工艺在二矿的应用范围。悬移支架炮采放顶煤回采工艺技术简单，对复杂地质条件和边角块段适应性高，已成为新集二矿重要的辅回采工艺。

1、采煤方法

1.1 巷道布置

工作面采用走向长壁布置，风巷、机巷、切眼均跟煤层底板掘进。

1.2 回采工艺

工作面采用走向长壁后退式采煤，采用爆破或人工挖掘落煤方法，全部垮落法管理顶板。

1.3 工艺流程

打眼爆破松动煤层（局部煤层松软时采用人工挖掘落煤）落顶煤找顶边落顶煤边伸主梁前伸梁铺网过顶伸副梁前伸梁落底煤扒柱窝收主梁前伸梁提柱移主梁升柱支护主梁收副梁前伸梁提柱移副梁放顶升柱支护副梁调架剪网放顶煤移输送机。

工作面采用“二六·二八”制作业，实行“两采两放”作业方式，早班、晚6点班为放煤班，中班夜班为采煤班，日循环2峒，2采2放。机电检修班、超前支护班、等辅助工种工作时间按“三八” 制作业。采煤和放煤班交叉的1小时内，采煤班正常在工作面采煤和改规格，放煤班在风机巷进行收角打闭等工作。

1.4 工作面支护

工作面使用XDY-1T2型悬移支架支护顶板，使用SGB-630/75型可弯曲刮板输送机运煤（工作面开帮采煤时，SGB-630刮板输送机位于煤帮，放炮和人工采煤攉到刮板输送机；放煤时，刮板输送机靠近老塘，放煤流入刮板输送机）两巷超前支护采用DW25或DW30型悬浮式单体液压支柱配合铰接梁支护在上下巷超前工作面煤壁40m内，扶3路铰接顶梁和单体液压支柱的一梁一柱走向棚进行支护。悬移支架工作面支护平面图见图1。工作面采高2m，支架中心距为1.1m，支架间距0.42m。工作面使用长3m宽1.15m的金属网以及直径为0.05m长度1.4m的塘柴棍进行过顶。XDY-1T2型悬移支架每架2梁6柱，支架梁长2.66m，工作面放煤前支护断面图（最小控顶距）见图2，工作面移副梁后支护断面图（最大控顶距）见图3。工作面上、下端头各使用4架端头支架支护顶板，每架2梁6柱，支架梁长3.66m，超前工作面煤壁1m开出两巷超前缺口，保证行人和抵车的安全空间。(如图1-图3)

2、悬移支架炮采放顶煤工艺与π型钢放顶煤工艺技术经济对比

2.1 悬移支架放顶煤与π型钢放顶煤工艺安全技术比较

(1)π型钢支架顶梁窄，与顶板的接触面积小，比压不够，支柱容易让压；工作面初次来压和周期来压时，支柱被动承受顶板压力使支护阻力明显增大，顶板离层量大，支柱钻底量大，不能确保工作面的安全生产；悬移支架顶梁宽，接顶面积大，比压大，支柱不易让压；能够确保支架具有足够的支撑力，满足工作面安全生产需要。

(2)悬移支架具有双前伸梁，采煤时可将前伸梁及时护顶，保证作业人员的安全，防止冒顶事故的发生，与π型钢支架相比，安全可靠性大大提高。

(3)悬移支架接顶梁宽，支架支护范围大，棚距大，工作面悬移支架使用数量较π型钢支架使用数量少30%；且悬移支架改变了π型钢支架窜移主副梁的人工操作，采用液压系统操作，主副梁自动交替前移，劳动强度低，工效高，安全性好。

(4)悬移支架主副梁间通过刚性竖、横向滑动构件相连接，架间采用钢丝绳或圆环链连接，支架稳定性好，因而悬移支架炮采放顶煤较π型钢支架炮采放顶煤更适合较大倾角煤层开采。

(5)悬移支架工作面抵车时，中柱上提悬吊在顶梁上，不象π型钢工作面抵车摘除和恢复中柱时，来回搬运支柱，减少了施工工序，加快了抵车速度。

2.2 悬移支架放顶煤与π型钢放顶煤工艺的经济对比

以首采面111304工作面为例，悬移支架放顶煤比π型钢放顶煤增加固定成本费用107.9万元；减少正常回采费用1042万元，净减少费用934.1万元。吨煤考核成本下降14.4元/吨。具体情况见表1：

3、悬移支架炮采放顶煤工艺在新集二矿的应用成果

新集二矿在111304工作面首次采用悬移支架放顶煤工艺以来，到2011年12月，已成功回采7个工作面，回采产量400万吨。工作面在回采过程中，回采率达93%，最高月产达9.1万吨/面，回采工效13.1吨/工.日。

2011年，131307工作面和8煤煤柱工作面的开采成功，扩大了悬移支架炮采放顶煤工艺在二矿的使用范围。

131307工作面属13-1煤层，煤层倾角在19～38°，平均28°，是二矿首次应用悬移支架炮采放顶煤工艺开采13-1煤大倾角煤层。该面从2011年2月初开始回采，到6月中旬回采结束，在回采期间通过不断的摸索和总结，通过严格落实工作面的防片冒管理、防滚（窜）矸管理、链板机防滑等措施，合计回采原煤18万吨，回采率达96%。

2010年6月，针对8煤煤柱工作面不等长且工作面短（工作面长度在21.3～69.1m）、局部出现鸡窝煤、过拐点、过老巷多等困难；同时针对煤层均厚度为4.3m，煤层倾角在10°～16°之间，煤层坚固性系数f=0.9，直接顶为砂质泥岩等因素综合考虑，确定在8煤煤柱工作面采用悬移支架炮采放顶煤工艺开采。该面从2010年9月开始回采到2011年10月回采结束，合计回采原煤29万吨，回采率达95%。该面的成功回采为二矿其他煤层煤柱面的安全回采具有重要参考价值和指导意义。