采煤工作面不稳定顶板治理技术的研究与应用.pdf

2 0 0 3 年 第4 期 夯瞧晨 纠技 5 l 采爆 互 稳 定项饭 ％ 理 技 术的 研 宓 与 应 用 新汶矿业集团汶南煤矿有限责任公司 朱树来颜 勇 摘 要通过采用煤壁内超前探入 型钢支护顶板， 有效地治理 了不稳定顶板， 抑制了顶板的挠曲离层。 关键词采煤工作面 不稳定顶板超前支护 汶南煤矿位 于新汶煤 田最东部，一6 5 0 m水平以下的顶 板岩性较差 ， 尤其第 1 1 层煤采煤工作面， 割煤后 ， 机道顶板 极易冒落， 直接制约着生产的正规循环， 对此 ， 在 4 1 1 0 3西工 作面采用了煤壁内超前护顶技术， 较为有效地控制了顶板。 1 顶底板岩性 4 1 1 0 3 西工作面采高为 1 ． 8 9 m， 煤层倾角为 l 4． 8 o ， 直接顶 为厚 1 6 ． 4 3 m的粉砂岩， 局部风化变质， 岩性不稳定 ， 局部有 一 层 0 ． 5 m左右的分层 或伪顶 ， 深灰色， 含植物化石及黄铁 矿晶体。直接底为厚度 0 ． 2 m泥岩 ， 灰色， 遇水易变软 ， 老底 为厚 1 3 ． 5 2 m的细砂岩， 浅灰色 ， 泥质胶结 ， 成分以石英为主。 2采煤工艺及 支护状况 工作面采用机采工艺 ， 人工开缺 口， 斜切式留三角煤进 刀， 机组上行割顶煤 ， 下行割底煤 ， 往返一次进～刀。工作面 机道宽度为 1 ． 2 m， 采用单体液压支柱与金属铰接顶梁配合 支护顶板， 柱距为 0 ． 7 m， 排距为0 ． 8 m， 见四回一支回方式， 全 部垮落法管理顶板。机道使用塑料网护顶， 挂梁做到柱梁同 步升起 。 3 支护技术研究与应用 机道支护的关键是顶板支护， 尤其是破碎顶板 ， 岩性不 稳定， 煤层成型差， 很容易出现煤壁片帮造成机道内顶板冒 落， 直接影响着煤炭的生产与安全管理。经过反复的研究与 试验 ， 成功应用大钻头钻杆和移梁器 ， 使用 型钢超前支护 技术 ， 有效地支护了顶板 。 确保了正规循环作业和安全生产。 3 ． 1 大钻 头钻杆 的研究应用 1 结构该钻杆分为钻头 、 杆体、 钎尾三部分 ， 杆体为 型六棱钻杆， 钻杆前端为钻头部分， 钻头割煤部分有三个 棱状的锥型三角体 ， 每个棱状体上焊接有钨钢刀头做割煤 用， 三角体内为空心， 内套螺纹与杆体连接 ， 并作为进水通 路。 见图 1 钻 图 1 大钻 头钻 杆示 意图 2 主要指标 表 1 表 l 大钻头钻杆参数 尺寸要求 备注 钻头 1 5 0 m m 长度为 1 0 02 0 0 ra m 杆体 长度 1 8 0 0 mn 钎尾 长 2 0 0 ram 供水湿式打跟 螺纹 1 5 0 mm 厚 3 m m钢板 与 q 6 O m m的 段 长 3 0 0 ram 钢管焊接 而成 3 ． 2 移梁器 1 结构 见图 2 由承载链、 载体、 传动轴三部分焊接组成。 承接 链 图2 移梁器示意图 2 技术指标 见表 2 表 2 移梁器技术指标 尺寸要求 备注 承载链 ％ ． 5 mm 长度 2 0 0 ra m一3 0 0 ra m 载体 I O r n m 长度 3 0 0 ra m 传动轴 a p 2 O m m ap 2 O m m铁管 与轴承连接 挂钩 厚 2 m m钢板 叠制焊接而成 4 实施工艺 机组上牵前， 在煤层与顶板的交界线以下 0 ． 2 m按间距 1 ． 4 m 或 0 ． 7 0 m ， 水平角 9 0 ， 用 1 5 0 m m杆长 1 ． 8 m的钻杆打 型钢前探眼， 打眼深度为 0 ． 8 m及以上 ， 保证 型钢超前支 护不小于机组滚筒截深。 超前护顶孔打好后 ， 在护顶孔后方两列顶粱空档内距煤 壁 0 ． 5 m处将移梁器两端链子的挂钩挂在塑料网上 ， 然后把 型钢粱置于移梁器传动轴之上 ， 将 型钢探至超前护顶孔 内， 再在第一个人行道中间按同样要求悬挂一个移梁器托住 T c 型钢 ， 一人推 T c 型钢粱靠移梁器的滑动移 下转第 5 6页 维普资讯 5 6 东媳晨 纠l技 2 0 0 3 年第4 期 4 ． 3 因地制宜 进行安全可靠的控顶护顶技术 对坚硬顶板十三层， 利用其坚硬且能缓慢下沉 的特点， 实行老空区矸石条带缓沉顶板 ， 工作面对柱支护； 对顶板破 碎的十一层和二层采用塑编网护顶 、 无密集切顶； 对高度适 中的十一层煤采用了“ 见三回一” 的控顶技术 ， 降低 了工人劳 动强度； 对较厚的二层煤使用对接抬棚和 2 ． 8 m一3 ． O m一次 采全高 。 4 ． 4 合 理组织 生产 加大推进 速度 十一层和十三层工作面由 1 ． O m循环加大到 1 ． 1 m循环， 合理工序调整， 将 回采中劳动强度最大、 施工最困难的回柱 工序作为第一工序， 此时职工体力充沛 ， 这样既提高了施工 速度 ， 又确保现场的施工安全。 4． 5 在巷道布置上综合考虑、 优化系统减少巷道投入 十三层巷道实行沿空留巷和沿空送巷 ， 利用采空区冒落 矸石及煤层夹矸砌矸石墙护巷， 多回收煤炭 2 ． 0万 t ， 减少投 入 6 8 万元。工作面通过实行工序化管理， 对关键工序严格 把关 。 采用大循环作业方式， 以工序计分、 以分计资， 提高了 职工的积极性 ； 利用施工工序间的时空关系， 大力推行平行 作业。 缩短循环时间。加强了掘进工作面设备配备 ， 半煤岩 巷道配备两部风煤钻或风钻； 全岩巷道每 2 ． 5 配备一部风 钻。有条件的掘进工作面采用皮带、 溜子扒装机运输 ， 解决 了掘进运输问题。在煤岩爆破方面利用中深孔爆破和“ 三 小” 技术 ， 减少了循环作业时间。在四层、 十三层巷道实行 了 宽巷留矸和储矸间存矸， 减少了采区矸石运输， 使平均单进 由 8 0 1 2 0 m提高到 1 0 4 2 6 0 m， 保证了矿井采掘正常接续。 5 优化生产系统降低运行费用 5 ． 1 北风井通风系统优化改造 原先开采 一3 2 0水平已回撤到 一2 5 O水平， 矿井通风路线 大大缩短 ， 同时经过合头减面， 需风量也由 5 彻 ／ w i n减少 到 3 l 0 o m 3 ／ m i n ， 通风阻力由 1 9 0 0 P a降为 9 8 0 P a 。通过系统改 造， 降低了矿井通风阻力， 矿井有效风量也有了较大的提高 ， 根据系统改造后的风量和阻力 ， 更换了风井风机和电机， 风 机效率达到 7 1 ％， 年节电费 3 1 ． 0 9万元。 5 ． 2优化排矸 系统 1 9 9 8年矸石山排矸超过原征地面积， 如果重新征用土地 需要 8 o万元资金。经分析， 对地面排矸系统进行 了优化 ， 在 矸石山顶安装了小漏斗， 铺设了环行轨道， 利用三翻车将矸 石人工翻入新老矸石山之间的空间， 解决了排矸 困难， 节约 开支 8 o 万 元 。 5 ． 3 改造 翻罐笼系统 对 一1 1 5 、 一2 5 0翻罐笼系统进行了改造。合理改造轨道 坡度， 使矿车靠载重和自重产生下滑力顶推矿车 自滑进罐翻 车卸载。减少了设备 、 岗位工， 降低了事故率、 每年为矿节约 资金 2 l 万元 。 5 ． 4 优化供电系统 对全矿井上下供电系统进行排查、 摸底； 对供电设备 、 电 缆等进行登记。找出不合理的供电环节， 更换了 5台节能型 变压器 ， 减少了空耗； 合并减少了 2个变电所和 2台变压器 ， 更换了 2条不合理供电线路， 新安装的变配电系统运用优化 理论 ， 从供电系统的设计 、 设备选型、 电缆截面选择到系统的 安装、 运行， 进行合理布局 ， 减少低压供电距离， 减少线路电 压损失和线损， 确保供电系统安全运行。 6 岗位实行货币化管理 按照“ 管理重心下移。 管理点前移 ， 引入竞争 。 激活岗位” 的管理理念， 创建了岗位货币化新型管理运作模式。在岗位 货币化管理中， 按照“ 一岗一合 同” 的原则， 对每个 岗位都制 定了详细的承包合同书 ， 明确了双方的责权利 ， 保证 了岗位 承包的严肃性、 权威性， 进一步规范了岗位管理。 实施岗位货币化的 3 0个 岗位 的工资总额 由原来 每月 l 6 ． 5万元降到了现在的 1 2 ． 7万元， 每月减少工资支 出 3 ． 8 万元。企业工资总额的降低并没有影响到在 岗职工工资收 入， 这些“ 卖” 出去的岗位工月平均收入提高了 8 5元， 最高的 增加 2 4 0多元。岗位货 币化 ， 使人力资源得到 了重新配置， 实现了人员合理流动 ， 既减少了岗位作业人员、 提高了人员 效率 ， 同时又提高了职工的责任心， 减少了事故影响， 使企业 的活力从岗位这一源头开始显现。 上接第5 l 页 至煤壁超前护顶孔底。 机组割煤后补联塑料网， 移溜后及时支设正规柱。随工 作面推进， 按同样的方法移支 型钢梁。 型钢梁移到位后 ， 在正规支柱空档 内第一、 二排支柱线上柱位处平铺好铁鞋、 支设柱腿， 保证支柱初撑力不低于 9 0 k N， 达到支护的目的。 5 应用效 果 1 机道内顶板裂隙发育、 漏顶或片帮造成端面距大于 0 ． 3 m， 顶板难 以维护时， 采用此种方法具有良好的应用效果。 2 采用该技术前 ， 1 1 层工作面原煤产量 3 ． 2万 t ， 月 ， 使 用后提高到每月 3 ． 5万 t ／ 月以上， 节约了大量支护材料 的投 入， 每月可增创利润 5 万余元。 3 该技术的应用变原来的被动支护为现在的主动超前 ． 支护， 缩短了机道空顶时间， 起到了超前护顶的作用， 有利地 抑制了顶板的挠曲离层。 4 降低了矸石筛选量 ， 提高了煤炭质量。 5 封闭管理机道， 实现了本质安全。 作者简介宋树来， 男 ， 1 9 6 8年生 ， 现任新矿集团汶南煤矿副 总工程师 ， 一直从事采煤技术及现场管理工作。 维普资讯