崔志鵬
(山西汾西正令煤業(yè)有限責(zé)任公司,山西 孝義 032303)
綜采工作面回采巷道超前支護(hù)形式一般為單體+工字鋼組成架棚,對于開采深度不大、巷道斷面小以及礦壓顯現(xiàn)不明顯采面而言,此類超前支護(hù)方式可滿足巷道超前支護(hù)需要[1-2]。但是采用架棚進(jìn)行超前支護(hù)也存在作業(yè)人員勞動強度高、安全性差等問題,工字鋼、單體等需隨著采面不斷推進(jìn)前移,同時單體也容易出現(xiàn)扎底問題[3-5]。超前支護(hù)液壓支架是近些年來逐漸興起的超前支護(hù)方式,具有支護(hù)強度大、移動方便、安全系數(shù)高等優(yōu)點[6]。
山西某礦61205 綜采工作面設(shè)計推進(jìn)長度590 m、傾向長198 m,開采12 號煤層,煤層埋深平均680 m,厚度3.0 m,頂?shù)装鍘r性以軟弱的泥巖、砂質(zhì)泥巖為主。12 號煤層直接頂為厚度1.12 m 泥巖、炭質(zhì)泥巖,基本頂為厚度5.6 m 粉砂巖;直接底為厚度2.5 m 泥巖,基本底為厚度2.9 m 灰?guī)r。采面采用綜合機械化開采工藝,使用的采煤機、液壓支架型號分別為MGTY650/1640-GWD、ZY10000/25/45,回采工作面日進(jìn)尺平均為4.0 m。
61205 進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷高度均為3.0 m,巷道寬度分別為4.8 m、4.2 m,采用錨網(wǎng)索支護(hù)方式。以往12 號煤層采面回采巷道超前支護(hù)距離均為30 m,采用單體、工字鋼組成架棚進(jìn)行支護(hù),雖然可滿足巷道回采需要,但是受到煤層埋深大、礦壓顯現(xiàn)明顯等因素影響,部分位置回采巷道超前支護(hù)效果不明顯,甚至出現(xiàn)單體損壞問題;同時采用架棚超前支護(hù)也存在勞動強度大等問題。
61205 工作面回采巷道頂?shù)装鍘r性均為軟巖,承載能力以及穩(wěn)定性較差。根據(jù)采面回采巷道斷面、頂?shù)装鍘r性等特點,結(jié)合現(xiàn)有的超前支護(hù)支架適應(yīng)性,由于采面內(nèi)刮板輸送機卸載采用交叉?zhèn)刃斗绞?,對巷道斷面要求高,因此在采面進(jìn)、回風(fēng)巷選用的超前支架類型為寬體橫向頂梁可上下擺動支架,具體支架結(jié)構(gòu)見圖1。具體超前支護(hù)支架技術(shù)參數(shù)見表1。
圖1 寬體橫向頂梁可上下擺動支架結(jié)構(gòu)示意圖
表1 超前支架技術(shù)參數(shù)
在采面選用的超前支護(hù)液壓支架4 架為一組,前后支架間采用移架千斤頂、連接頭連接,具體支架特點為:
1)選用的支架橫向頂梁可上下擺動,從而為采面刮板輸送機卸載提供足夠空間,避免超前支架與刮板輸送機間出現(xiàn)干涉問題;同時支架穩(wěn)定機構(gòu)為伸縮套筒式,可適應(yīng)巷道底板較大起伏。
2)支架底座寬度大,具有較小的底板比壓;支架頂梁為寬體頂梁,具有較大的護(hù)頂面積。
3)支架頂梁可適應(yīng)矩形、異形等多種斷面,行人以及作業(yè)人員操作均在超前支架頂梁保護(hù)范圍內(nèi),可增加巷道內(nèi)作業(yè)安全系數(shù)。
在61205 綜采工作面回采巷道超前支護(hù)中均選擇寬體橫向頂梁可上下擺動支架,具體支架在采面布置情況見圖2。采用超前支架支護(hù)可實現(xiàn)對回采巷道圍巖的有效控制,從而為采面高效回采創(chuàng)造良好條件。
圖2 超前支架現(xiàn)場布置示意圖
2.2.1 超前支護(hù)圍巖控制效果
超前支護(hù)液壓支架可與采面端頭支護(hù)支架、轉(zhuǎn)載機等配套使用,從而為采面作業(yè)人員工作提供相對安全的作業(yè)環(huán)境。超前支護(hù)液壓支架采用千斤頂、連接頭連接,依靠前后支架作為支點,可隨著采面回采向前推移,接頂良好,頂板支護(hù)強度高。在采面回采周期來壓期間,通過采用超前支架支護(hù)回采巷道圍巖變形性很小,圍巖變形量均在允許范圍內(nèi),未出現(xiàn)頂板冒落等事故,可保證采面生產(chǎn)安全。具體超前支護(hù)液壓支架應(yīng)用前后巷道圍巖變形統(tǒng)計情況見表2。
表2 超前支護(hù)液壓支架應(yīng)用前后回采巷道圍巖變形統(tǒng)計結(jié)果
2.2.2 經(jīng)濟(jì)效益
在61205 綜采工作面回采期間,超前支護(hù)液壓支架穩(wěn)定性良好,表現(xiàn)出較好的超前支護(hù)效果。通過采用超前支護(hù)液壓支架可提高安全保障能力以及煤炭開采效率、降低作業(yè)人員勞動強度。
采用單體+工字鋼超前支護(hù)時至少需要12 名作業(yè)人員,而采用超前支護(hù)液壓支架后作業(yè)人員數(shù)量降低至4 人。同時以往超前支護(hù)耗時在2~3 h,需要人工搬運單體、工字鋼,勞動強度大,而采用超前支護(hù)液壓支架后每次移架耗時均控制在1 h 以內(nèi),移架采用機械化控制,勞動強度低且移架效率更高。
1)隨著礦井采掘深度增加,綜采工作面回采巷道超前支護(hù)使用的單體由于支護(hù)強度小、前移工作量大等,難以滿足煤炭高效回采需求。超前支護(hù)液壓支架具有支護(hù)強度大、自動化程度高、圍巖控制效果顯著等優(yōu)點,將其應(yīng)用到回采巷道超前支護(hù)中可為采面高效安全回采創(chuàng)造良好條件。
2)超前支護(hù)液壓支架現(xiàn)場應(yīng)用后,原有的超前支護(hù)工人數(shù)減少2/3 以上,同時作業(yè)人員勞動強度也大幅降低。