輕型放頂煤支架在煤峪礦下分層工作麵開采中的應用

煤峪口礦於20世紀90年代初期采用上下分層開采技術開采厚煤層，到目前為止，上分層工作麵以全部結束，乘下了大量的下層工作。在以往的下分層開采中，一般采用ZPL-6000型支架，由於該支架不能放頂煤，造成下層工作麵1— 3米 的頂煤無法回收；部分工作麵采用了ZFD-4400型高位放頂煤支架，由於該種支架開天窗頂放式放煤，存在放煤效果差、頂煤回收率低，且易造成工作麵機道漏頂、架間浮煤多、粉塵大等諸多不利因素。為了提高頂煤回收率和減少端頭維護工作量，進一步提高單產、效率，煤峪口礦於2003年6月采用ZF-4600型放頂煤支架在11^#層408盤區8810下工作麵進行試采，獲得成功，最高月產70760T， 2003年10月24日 最高日產4306T，取得了較好經濟效益。

1、工作麵概括

11、12^#合並層8810下工作麵位於西二風井的東北部，北鄰8812工作麵（上下層均以開采），南為8808工作麵（上下層均以開采），西與盤區皮帶巷、回風巷相接，東隔礦界煤柱與忻州窯礦相臨。該工作麵切割巷長 124.2米 （中一中），運輸順槽長 620米 ，回風順槽長 612米 ，11、12^#合並平均煤層 8.4米 ，該工作已采，采高 3.0米 ，下層剩餘煤厚4.0 -6.6米 ，平均 5.4米 。工作麵設計為下層放頂開采，采高 3.0米 ，放頂煤厚度1.0 -3.6米 ，平均 2.5米 。工作麵沿傾斜的可采長度為 430米 。工業儲量40.43萬噸，設計采出量32.34萬噸，全煤回收率為80%。8810下工作麵設計為綜采工作麵，采用雙巷布置形式，兩順槽均沿著11、12#合並層板掘進。2810下為運煤和進風順槽，長 620米 ，為機軌合一巷，與408盤區皮帶巷聯係，巷內靠工作麵一側釘 900MM 軌距軌道。2810下巷為拱形斷麵，支護為U29型鋼拱型可縮支架，棚距 1.0米 ，淨斷麵規格為寬 4.5米 ，高 3.0米 。為滿足皮帶防火要求，從皮帶頭以裏 20米 範圍采用工字鋼棚，混凝土背板密背頂幫。5810下巷為回風兼運料順槽，長度為 612米 ，經8812係統巷與回風巷溝通。5810下巷為拱型斷麵，支護為U29型鋼拱型可縮支架，棚距 1.0米 ，淨斷麵規格為寬 3.5米 ，高 3.0米 。切割垂直於2810下布置，長度 124.2米 （中一中）。掘巷時巷荒斷麵為上寬 4.2米 ，下寬 4.7米 ，高 3.0米 。8810下工作麵與5810上、5810上的內錯煤柱分別留 9米 、 7米 。工作麵切割巷與8810上切留8米煤柱（均為中一中）。

2、支架參數及工作麵裝備情況

工作麵布置ZF-4600/19/30型支架76架，ZT-6900/21/32型端頭支架1架，ZGF-5600/21/32型過渡支架7架（頭3尾4）。

ZF-4600/19/30型放頂煤支架主要參數見表1。

表1 ZF-4600/19/30型放頂支架主要參數

項目

單位

參數

支架高度

mm

1900-3000

支架寬度

mm

1465

工作阻力

KN

4600

處撐力

KN

3941

推溜力

KN

305

移架力

KN

483

最低高度外形尺寸

mm

5250×1465×1900

支護麵積

m²

6.345

支護強度

MPa

0.706

對底板比壓

MPa

2.05

工作麵配套設備有MG300/690-W型采煤機；SGZ-764/400型前、後兩部刮板輸送機；SZZ-830/220型膠帶輸送機；WRB-200/31.5乳化液泵站。

3、放頂煤工藝

工作麵采用每循環割一刀煤放一茬頂煤的工業方式，割放頂煤的循環進度為 0.5米 ，移架後及時放頂煤。

3.1鬆動煤的參數

鬆動煤的參數為炮眼角度：仰角70⁰—80⁰垂直工作麵向古塘側；炮眼直徑： 36MM ，炮煤眼數：71個，裝藥量： 400G — 1000G ；炮眼深度：根據頂煤厚度確定，保證眼底與上部采空區留有 0.5米 以上的煤頂。

3.2放煤方式

放煤采用單輪間隔順序放煤的方法，兩人相距5架支架，第一人放奇數（5^#、7^#、9^#......），第二個人放偶數（4^#、6^#、8^#......），放頂煤順序由平行作業方式。放煤時，放煤工將支架放煤擺梁收回，頂煤就會自動流入後溜子，同時根據後邊溜上的煤量適當調整後擺梁上下擺動角度控製放煤量。$Page_Split$

4、產量及回收率統計

8810_下工作麵 2003年6月1日 投產， 11月20日 開采結束，累計采出煤量350973T，全煤平均回收率86.81%，頂煤平均回收率80.7%，其逐月產量、回收率情況統計見表2。

表2產量和回收率情況統計表

日期

推進度（M）

實際產量（噸）

頂煤回收率（%）

全煤回收率（%）

6月份

57.25

42326

68

84.3

7月份

85

70095

89

94

8月份

68.75

57001

90.1

94.5

9月份

83.5

66156

81.1

90.3

10月份

78.75

76760

84

92.2

11月份

59

44635

72

86.2

從表2統計情況可以看出，6月、9月、11月頂煤回收率低，主要由於6月為試產期間，對放煤工藝處於摸索階段；9月處於過煤柱階段，有 10米 範圍放頂煤；11月工作停采，有 15米 未放頂煤。

5、工作麵礦山壓力顯現規律03manbetx

8810_下工作麵采用山東省泰安市尤洛卡自動化儀表有限公司生產的ZYDC-Ⅲ型綜采壓力記錄儀進行連續觀測。全工作麵布置6條測線，分別布置在10^#、28^#、46^#、55^#、73^#支架上，綜采壓力記錄儀分別連接支架的前、後立柱上。通過對數據03manbetx ，本工作麵基本無明顯礦壓顯現，上覆岩層頂板岩石金屬網假頂在采動過程中均能隨采隨冒，冒高達采高的2倍—3倍，處次來壓步距為 16米 ，周期來壓步距為 6米 — 8米 ，礦壓顯現不明顯。

該工作麵在推進至 290米 處，遇有上分層開采時留設一煤柱，煤柱寬8 -16米 ，貫穿整個工作麵，往外工作麵運輸槽由內錯式變為外錯式煤柱布置。工作麵采至該區域時，壓力顯現較為明顯，通過壓力表數據03manbetx ，安全閥頻繁開啟，經采取加強超前支護、加快推進速度等措施順利的通過了該壓力集中區。開采實踐證明，采用該種支架和采煤方法對於下分層工作麵是適宜的。

6、經濟效益03manbetx 比較

8810_下工作麵頂煤厚平均 2.5米 ，工作麵長度 120米 ，采長 430米 ，則頂煤應有量為：120×430×2.5×1.354=17.467萬噸。

6.1回收頂煤量比較

ZF-4600型支架頂煤回收量：17.467×80.7%=140959噸

ZFD-4400型支架頂煤回收量：17.467×50%=87335噸

ZPL-6000型支架頂煤回收量：17.467×0%=0噸

6.2、頂煤回收創造價值比較

ZF-4600型支架和ZFD-4400型支架相比：

（140959-87335）噸×150元/噸=804.36萬元

ZF-4600型支架和ZPL-6000型支架相比：

140959噸×150元/噸=2114.4萬元。

7、綜合評價

通過8810_下工作麵的開采試驗證明，ZF-4600型支架放頂煤支架及采煤方法在下分層工作中是適宜的，可創造出較高的經濟效益，而且其放煤方式采用後放式，有利於工作麵管理和控製矸石量，架型輕，有利於支架運輸搬家和減少投入。同時，采用該種支架采煤極大地提高了頂煤回收率和工作效益，為厚煤層分層開采積累了寶貴的經驗。就該工作麵開采情況來看，受運輸條件（礦車運輸）和回采銜接等多種因素製約，其月產和日產遠為達到最好水平，大有潛力可挖。

8、存在問題

頂煤厚度介於 2M -4M 的煤層，采用該中3支架及采煤方法效果最佳，對無頂煤的下分層工作麵不適應；在上分層開采中鋪頂網下分層放煤效果遠好於不鋪頂網。

後刮板輸送的運輸能力偏小，放煤速度快或鄰架同時放煤是易壓溜，造成設備損壞，影響生產，不能滿足多架同時放煤的需求，可以考慮加大後刮板輸送的電機效率。

支架頂梁打鑽預留孔偏小（該麵未采用），不利於各種角度打鑽孔，在實際操作中無法使用。