整体顶梁组合悬移支架在六2薄煤层开采中的推广与应用.doc

整体顶梁组合悬移支架在六2薄煤层开采中的推广与应用一、概况： 根据中平2011507号中国平煤神马集团重组煤矿复产安全生产暂行规定（试行）的通知，中国平煤神马集团大庄矿景昇煤业经过前期的调研、分析和现场观摩，经景昇煤业，属重组煤矿，矿井井田面积为6.38km2，批准开采煤层二1、六甲乙双方研究决定在首采工作面改变传统支护方式，达到安全、高产高效的目的，郏县景昇煤业有限公司原是郏县地方国有景家洼煤矿2、五2煤层，现二1煤层尚未开采。矿井为三斜一平硐分水平开采，可采储量为1196.52万吨，设计能力30万吨，服务年限27年，该矿属于瓦斯矿井，水文地质条件中等，矿井涌水量80 m3/ h。六2、五2煤层赋存较稳定，局部有褶曲，属二类顶板，是中国平煤神马集团重组煤矿两个推进矿之一，根据矿井实际和上级领导要求，2012年12月31日达到试产条件，设计首采工作面为六211010采煤工作面。接替工作面为六211020采煤工作面.首采工作面概况：六211010采煤工作面采用走向长壁采煤法，走向长780米，倾斜长180米，煤层倾角1416，煤的硬度f=23,煤种属焦煤，发热量4200千卡/kg,煤层厚度0.9米1.5米，平均厚度1.2米，可采储量24.5138万吨，煤层顶板有0.1米厚泥岩伪顶，直接顶为泥岩、粉砂质泥岩互层，厚度为3.5米，基本顶为粉砂岩，底板为碳质泥岩、粉砂质泥岩互层。实测底板比压5 Mpa8 Mpa，瓦斯绝对涌出量2.57m3/min, 相对涌出量2.79m3/t。工作面涌水量0.25 m3/h，工作面的通风系统、运输系统、供电系统、排水系统均满足需要。2、 支架的选型方案一采用ZY40001020型掩护式支架综采1、支架技术参数：高度1m-2m,中心距1.5m,宽度1.42-1.59m,支架长度4.2m,初撑力3082KN（p31.4Mpa）,工作阻力4000KN（p40.7Mpa）,支护强度0.58-0.66Mpa, 底板比压1.3 Mpa，重量9.45吨，型式：双伸缩，配套采煤机、运输机。2、支架投入成本：9.45吨/架1.3万元120架=1474.2万元。3、投入与产出效益分析：（1）支架初期投入一次性达到1474.2万元。（2）需要配套的采煤机、运输机、液压泵站。（3）首采工作面采完出煤24.50.97=23.77万吨，每吨按现在市场价350元，每吨成本按300元，可得利润50元/吨23.77万吨=1188.5万元，由于支架初期投入1474.2万元，所以六2-11010采面回采完毕亏损285.7万元。4、优缺点：（1）高产高效。（2）全部机械化。（3）初期投入大。（4）对厚度变化大的薄煤层会严重影响煤质。（5）但由于支架有座底，支架与支架之间没有连接部分，在有倾角煤层特别是沿倾斜方向布置的工作面，支架稳定性差、易倒架，在薄煤层开采中操作空间高度较低，不便行人安全。方案二采用拉杆垛式薄煤层支架1、支架技术参数：高度0.8-1.3m，支架宽度0.95m，支架长度3m；行走步距0.8m；支柱直径110mm；支柱数量为4根/架；工作阻力2400KN；初撑力1876KN；底板比压1.7 Mpa，支护强度0.68MPa。 2、支架投入成本：3.7吨/架1.45万元/吨180架=965.7万元。3、投入与产出效益分析：（1）支架初期投入一次性为965.7万元。(2)需要配套运输机、液压泵站。（3）工作面采完出煤24.50.97=23.77万吨，每吨按现在市场价350元，每吨成本按310元，可得利润40元/吨23.77万吨=950.8万元，由于支架初期投入965.7万元，所以六2-11010采面回采完毕亏损14.9万元。4、支架优缺点：（1）支架有底座，单个支架稳定性较好（在水平面上）可以单独使用，（2）适用于三软煤层，（3）顶梁和底座之间采用拉杆平衡千斤顶，提高了支架初承力、工作阻力及切顶能力，但由于支架有座底，支架与支架之间没有连接部分，在有倾角煤层特别是沿倾斜方向布置的工作面，支架稳定性差、易倒架，在薄煤层开采中操作空间小，不便行人安全和通风管理。方案三采用整体顶梁组合悬移支架1、支架技术参数：高度1.11.7m；支架宽度为0.96m；支架长度2.6m；行走步距0.8m；支柱直径110mm；支柱数量为4根/架；支柱柱鞋长300 mm 宽300 mm，底板比压3.6 MPa 工作阻力1600KN；初撑力1200KN；支护强度0.62MPa；该支架支护强度大于工作面来压强度。2、支架投入成本：2.12吨/架1.45万元/吨180架=553.32万元。3、投入与产出效益分析：（1）支架初期投入一次性为553.32万元。(2)现有运输机满足要求，需要配套液压泵站。（3）工作面采完出煤24.50.97=23.77万吨，每吨按现在市场价350元，每吨成本按310元，可得利润40元/吨23.77万吨=950.8万元，由于支架初期投入553.32万元，所以六2-11010采面回采完毕盈利397.48万元。4、支架优缺点：（1）造价低、重量轻易运输安装；（2）工作面所有支架通过托梁和悬挂系统全部连为一个整体，稳定性好；（3）置于顶梁前后两侧的悬挂系统可使顶梁移步时平稳运行，避免了其他同类支架的倒架现象，又可适应带有倾角的工作面作业；（4）移动梁带有移动导向杆，既可避免出现咬架现象；该支架具有适应性强、结构简单合理、稳定性好、体积小、重量轻运输方便，易维护、易操作对操作工人的素质要求不高等特点。但由于支架采用支柱与底板接触，底板比压大容易扎底，主动控制顶板能力差，抗顶板来压产生的水平力差。工作面所需支护强度计算：依照经验，通常工作面支架必须能够有效支撑48倍采高岩石的重力，所需的支护强度为：P =（4-8）hYe=（4-8）1.226.46=127.008-254.016KN/ 式中: h-工作面采高 1.2mYe-顶板岩石平均容重 26.46 KN/ m3取最大值，则合理的支护强度为Pn=254.016KN/ m2.=0.254Mpa。工作面所需风量计算：1）、按瓦斯涌出量计算：Q采=100q采KCH4=1002.572.0=514m3/min式中: Q采-采煤工作面需要风量，m3/min;q采 -采煤工作面瓦斯最大绝对涌出量,2.57m3/minKCH4-采面瓦斯涌出量不均匀备用系数,取2.02)按气象条件计算：Q采 =Q基本K采高K采面长K温 =306111.25 =382.5 m3/min式中 Q采-采煤工作面需要风量，m3/min; Q基本-不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min，其值为：Q基本-60工作面最大控顶距工作面实际采高70%（工作面有效断面）适宜风速（不小于1m/s）；K采高-采煤工作面采高调整系数，取1；K采面长-采煤工作面长度调整系数，取1；K温-采煤工作面温度调整系数，取1.253）、按工作面同时作业人数和炸药量计算需要风量：每人供风不少于4 m3/min： Q采4N（m3/min）=240 m3/min每千克炸药供风量不少于25 m3/min： Q采25A（m3/min）=187.5 m3/min式中 N-采煤工作面最多人数，取60人； A-1次爆破炸药最大用量kg，取7.5Kg。4）、按风速进行验算：按最低风速验算：采15大151.73.076.5m3/min式中：15：采面允许的最低风速 ,m/min；大：采面最大有效控顶断面积，m2；按最高风速验算：采240小2401.13.0=792m3/min式中：240：采面允许的最高风速,m/min；小：最小有效控顶断面积 ,m2;根据以上验算,采面风量取514m3/min,符合规定要求。按工作面所需风量514m3/min验算支架通风断面是否满足要求：支架最小断面为（1.1m-0.15m）2.6m=2.47m;风速为514m3/min2.47m260s=3.468m/s。0.25m/s 3.468m/s4 m/s,符合通风要求。方案比较：以上方案所选支架均能满足工作面支护强度和通风需要。整体顶梁组合悬移液压支架和拉杆垛式薄煤层支架均实现了移架、放顶液压控制，减少了职工劳动强度，与传统单体柱支护相比，直接工效由6.1t/工提高到8.9t/工。但整体顶梁组合悬移液压支架适合煤层厚度及底板变化的需要，可调换支柱从而达到回采中厚煤层需要；由于支架四棵立柱下部互不联接更适应底板起伏变化；整体顶梁组合悬移支架由托梁联为一个整体，稳定性好不易倒架；移动梁带有移动导向杆，可避免支架的咬架现象；整体顶梁组合悬移液压支架前端配备翻转梁或伸缩梁可有效对顶板进行超前支护，支架体积小质量轻便于运输安装，投入成本相对较少。拉杆垛式薄煤层支架可以说是一种小综采支架，顶梁、底座由支柱联为一体，支架四棵立柱布置在顶梁后端，悬臂较长不适合矿压明显的工作面；支架之间互不相连稳定性与整体顶梁组合悬移液压支架相比较差，操作不当可出现倒架、挤架现象；支架重量与整体顶梁组合悬移液压支架相比重3/5，运输安装任务增大；支架移架利用前方输送机作为支点，需购进配套输送机；设备投入上与整体顶梁组合悬移液压支架相比增加412.38万元。方案一初期投入更大，根据采面煤层实际会严重影响煤质，且采面回采完毕亏损285.7万元。通过以上分析比较，采用ZH1600/11/17Z型整体顶梁组合悬移支架更适合工作面回采需要。3、 安装、使用过程及效果整体顶梁组合悬移支架到矿后，我们成立了支架安装领导小组，针对运输路线和切眼的实际制定专项安全措施并贯彻学习，在运输和安装过程中公司领导现场跟班指挥、落实措施、严格把关，特别在安装过程中强调步调一致，起重倒链必须挂紧栓牢，起重梁下必须打柱加固，经过干部和职工的共同努力，支架的运输安装工作安全顺利完成且质量达到了标准要求。在使用过程中我们严格按质量标准要求和支架的使用要求操作，放炮后及时伸出伸缩梁或者前移支架顶梁控制顶板，升支架立柱时两个人操作，一人操作升降手把，一人扶立柱把立柱站在迎山有劲的正确位置，待煤出完后不到位的顶梁再进一步前移到位，机电工开始推采面溜子和移托梁，溜子和托梁推移到位，使用悬移支架回采一排煤的整个工序就全部完成。在使用过程中强调（1）采面必须推直不能长期有弯以防挤架或托梁拉开。（2）顶板高低不平处不能有较大错台以防顶梁出现错台损害托梁或移不动托梁。（3）支架上边不能有连续几架空顶现象以防顶板冒落砸歪支架。（4）坡度较大采面顶梁头应向上倾斜以防支架整体下移。经过几个月的使用收到