π型钢梁在容光煤矿炮采工作面中的回采工艺

　　摘要：介绍了容光煤矿炮采工作面中厚煤层采用π型钢梁配合单体液压支柱代替单体液压支柱配合铰接顶梁开采工艺，采用π型钢梁采煤方法操作简单、便捷，安全可靠，任何时候总有一根顶梁抵死煤壁，不仅不会造成端面距超过规定，也不会存在单脚棚、悬臂梁、缺柱现象，而且提高了生产效率和经济效益。在相同地质条件下，具有推广价值。

　　关键词：π型钢梁,炮采工作面,代替

　　一、工作面概况

　　11202工作面属于C12煤层首采工作面，走向长390m，平均倾斜长93m，工作面倾角18～33°，平均20.5°。11202工作面煤厚0.4～3.4m，平均厚1.8m，煤层C12属于∏类，即二类自燃煤层。煤层自然发火期大于3个月，煤尘无爆炸性。相对瓦斯涌出量为19.8m3/t。原采用单体液压支柱配合铰接顶梁支护，采用三、四档管理顶板，放顶步距为1m，由于地质条件，现场施工实际，结合现场工人操作情况，现改为采用π型钢梁配合单体液压支柱代替单体液压支柱配合铰接顶梁开采工艺。

　　二、地质条件

　　1、位置和范围：

　　2、煤层顶、底板岩性及特征：（附柱状图图一）

　　三、支护控制设计

　　1、采用8倍采高范围顶板岩性分析及支护控制方案

　　（1）需要分析顶板岩层厚度

　　H=8×M=8×2.27=18.16m平均厚度：M=2.27m

　　从柱状图可以看出，上部岩层顺序为：老顶为粉砂岩，厚度2.5米；直接顶板为泥质砂岩，平均厚度3.2米；C12煤厚2.27米。

　　（2）冒落带高度确定

　　式中：

　　∑h——冒落带高度（m）

　　S——顶板岩梁触矸处沉降值（m），一般取0.2

　　M——采高（m）

　　K——岩石破碎膨胀系数，K取1.3

　　2、确定工作面支护密度（强度）

　　由以上分析可知工作面支柱承受的压力P，是控顶区内及悬露的直接顶的全部重量Q1加上老顶裂隙带中不能形成平衡条件的岩层载荷Q2，即P=Q1+Q2，因为Q2难以确定，常把Q1作为载荷基础而后考虑一定的系数n。

　　即：P=Q1×n=Σh×r×n

　　式中：Σh：冒落带高度6.3m

　　r：冒落带岩层平均岩重取2.5t/m3

　　n：考虑顶板周期来压及支架受力不均衡系数，n=2

　　P=Q1×n=∑h×r×n=6.9×2.5×2=34.5t/m2

　　（1）单位面积上所需支柱根数e的确定：

　　式中：ρ：单体支柱的工作阻力，取35.7吨/根（按DW25-350/100X计算）

　　沿工作面倾向柱距J的确定：

　　J=───=────=1.04（m）

　　L·e1×0.96

　　式中：L为要作面排距取1m

　　（2）当P取工作最大强度40.0t/m2时

　　e=P/ρ=40.0/35.7=1.12根/m2

　　J=1/（L×e）=1/（1×1.1.12）=0.89m

　　从以上计算可以看出，工作面使用DW25-350/100X悬浮式单体液压支柱配合DFB2400-300π型钢梁对棚进行支护。其中排距为1m，柱距为0.89m的支护形式就能满足工作面顶板矿压活动的要求，为提高工作面支护的安全系数，确定11202工作面排柱距分别为1m和0.6m，支护密度为1.4根/m2。四、工作面支护方式

　　综合上述支护参数，本工作面确定采用该采面用DW25-350/100X型悬浮式单体液压支柱配合2.4mπ型钢梁扶二梁五柱，走向齐梁直线对棚支护顶板，每对对棚由五根单体支撑，形成主、副梁交替迈步迁移，迈步步距为1m，主梁三柱，副梁两柱。主、副梁间距0.2m，对棚间距0.6m，排距为1m，对棚单体三用阀与煤壁平行（一头朝上一头向下）。工作面下出口做1m的超前缺口，超前缺口到溜头位置采用HDJS—1000型双楔梁支护，不低于6棚，棚间距600mm。两道超前支护40m采用铰接顶梁配合DW25-300/100X型单体液压支柱架设双排走向架棚支护。工作面布置图3。

　　五、回采施工工艺

　　1、正常进行回采前，下出口必须先做超前档以确保工作面下出口安全畅通，超前档双楔梁支护到煤壁，端面距不得大于300mm，超过时采用单体支柱配合木板打安全点柱支护到煤壁。

　　2、铺网、破煤：

　　（1）工作面顶板铺设16#冷拔铁丝编制成的金属菱形网，规格为长×宽=1×5m，网孔规格50×50mm，网与网之间压叉搭接为100～200mm，每间隔200mm用双股14#铁丝双股双排扣拧紧，旋转不低于720°。

　　（2）下出口超前档做好后，把铺好的金属网向老塘侧悬挂起来，从下出口向上顺序爆破，循环推进进尺1m，一次爆破长度2～5m，顶板破碎时，爆破距离缩小到2m。

　　3、窜π型钢梁如下图：

　　4、攉煤、打柱：工作面主、副梁全部窜到煤壁后，打支柱，开始攉煤，攉尽后及时推移刮板运输机，整改第二排支柱，二次补压，确保初撑力不小于90KN。这样完成一个正规循环，下出口做超前档，准备进第二档。

　　5、顶板管理：顶板破碎地段减少炮眼装药量，控制好炮眼角度，爆破后及时窜梁，打支柱，破碎时用木板、半圆木木料接实顶板。

　　六、工作面瓦斯治理

　　1、工作面区域防突措施：突采用顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯方法，在工作面回采前，由运输巷上帮按照煤层倾角向回风巷施工长度为90米的顺层钻孔，钻孔间距1.5m，倾角为18～22°工作面采用顺层钻孔抽放瓦斯。

π型钢梁在容光煤矿炮采工作面中的回采工艺

　　2、工作面局部防突措施：工作面突出预测采用钻屑解析指标法，采用MD-2型钻屑解吸仪、WTC突出参数测定仪检测。按照6m间距顺工作面倾向垂直于煤壁布置一个预测钻孔，钻孔孔径42mm，钻孔深度为10m，钻孔施工过程中测定钻屑瓦斯解吸指标k1、Δh2、钻屑量S，当测定指标k1<0.5，Δh2<200Pa，S<6Kg/m时，工作面预测为无突出危险工作面，允许工作面推进5m（详见钻孔布置图4）。

　　3、工作面预测为突出危险工作面时，沿工作面推进方向按间、排距为2×0.8m，施工2排Ф42mm、孔深10m超前卸压排放钻孔，钻孔按三花眼布置（超前卸压钻孔布置图5）。工作面推进严格按照上述防突措施循环执行，钻孔布置可根据煤层厚度适当增加卸压钻孔密度。

　　七、技术经济效益

　　1、通过π型钢梁替换铰接顶梁，提高工作面顶板管理，实现了安全生产。原来采用单体配合铰接顶梁回采工艺，端面距300mm，煤壁得不到及时支护，冒顶事故频繁发生。

　　2、减少了工作面支护用料，节约了生产成本。原来采用铰接顶梁支护，不仅需要木料、还需要竹笆片，而现在不用竹笆片，采用条棍，除非是顶板破碎时采用半圆木和木板。

　　3、大大提高工作面产量，产量翻一番。该工作面原来采用铰接顶梁回采工艺每天产量240吨左右，现在采用π型梁回采工艺，每天平均产量可达到480～600吨左右。创造过日产800吨的记录。

　　4、采用π型梁回采工艺减少一道操作工序。原来回采工艺有回柱放顶工序，而现在回采工艺减少了该道工序，节省了劳动力和工作时间。

　　5、大大降低了铁料消耗成本。原回采工艺经常出现回料不及时丢单体和顶梁，而现回采工艺至今没有丢单体和铰接顶梁。

　　八、结论

　　1、11202工作面改为π型梁回采工艺不仅实现安全生产，降低材料消耗，节约生产成本。

　　2、提高了工作面的生产率，提高产量和经济效益。

　　3、采用π型梁回采工艺，不仅解决了工作面推进度慢，产量低得难题，同时也解决了工作面煤壁片帮的问题。

　　4、该工作面采用齐梁直线住布置方式，窜梁移柱工作量较大，根据工作面顶板条件，可采用错梁直线柱交替迈步迁移式回采，迈步步距1m。目前该工作面正在尝试采用错梁直线交替迈步式进行回采，这样可以减少工作面窜梁移柱时的工作量。

　　参考文献：

　　[1]洪允和，煤炭开采方法.徐州：中国矿业大学出版社，1991.

　　[2]陈彦光，徐永圻.中国采煤方法.徐州：中国矿业大学出版社，1991.

　　[3]岑传鸿.采煤概论.徐州：中国矿业大学出版社，1989.

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