极复杂条件综采面切眼大吨位液压支架安装技术

周卫东

(平煤股份五矿,河南平顶山 467091)

极复杂条件综采面切眼大吨位液压支架安装技术

周卫东

(平煤股份五矿,河南平顶山 467091)

详述了平顶山煤业股份有限公司五矿己17-22260综采工作面液压支架安装所采取的施工方法和安全技术措施,实现了极复杂条件下大吨位液压支架的安全安装,为类似条件下综采支架安装提供参考和借鉴

极复杂条件;切眼;大吨位液压支架;安装

Installation Technology of Large-tonnage Powered Supports in Full-mechan ized M in ing Face under Extremely Complex Conditions

1 概述

平煤股份五矿己17-22260回采工作面位于己二扩大采区西翼第三区段,上下区段均已开采,为孤岛采面。该面设计走向长 560m,倾斜长 120m,煤层厚度 0.8～6.8m (平均 4.2m),煤层倾角 10～27°,所开采的己16-17煤层为突出煤层,该面为突出危险工作面,煤层瓦斯含量 11.7m3/t。

该面采用综合机械化开采,其配套设备为：支架 ZY5600-20/40型、采煤机 MG-300/700WD型、运输机 SGZ-764/500型。

己17-22260回采工作面切眼在掘进过程中,由于受 F4,F5两条落差 8～10m逆断层的影响,煤层在切眼中部被抬起,然后又以 27°下坡,在切眼中部形成了一个类背斜形状,造成切眼内巷道起伏、倾角变化较大。

自切眼上口向下,切眼内倾角变化共分 4处,由上向下依次为 23m范围平均倾角 -8°(下坡),24m范围平均倾角 21～25°(上坡,反倾斜段),30m范围内平均倾角 ±1°,48.5m范围内平均倾角-22～ -27°(下坡 )。

该工作面切眼掘成后实际长度 123.5m,老切眼上部约 23m采用工字钢梯形棚支护,其余采用 3段 29U型钢棚支护,由于切眼内顶板极其破碎,采用边扩边安方法进行支架安装,新扩切眼采用2.8 m×2.8 m工字钢梯形棚支护,新切眼扩成后双切眼腰线处总宽度不低于 6.5m,高度不低于2.5m。[1]

考虑工作面安装后,为达到正常回采要求,需对背斜段进行落底调整,确定安装支架 79架。

2 支架安装使用绞车的安设

(1)上切眼口风巷上帮处正对切眼安装 1台SDJ-32回柱绞车,为 1号绞车,使用钢丝绳型号为 φ27.5mm,负责向切眼内下支架车。

(2)正风巷采空区侧绞车窝处安装 1台 JYB-40×1.25kW绞车,为 2号绞车,使用钢丝绳型号为 φ21.5mm,负责将支架车提运到上切眼口处。

(3)切眼内变坡平台上、下帮分别安装 1台SDJ-28回柱绞车,为 3,4号绞车,使用钢丝绳型号均为 φ27.5mm。4号绞车与上切眼口 1号绞车配合对拉采面切眼上山,将支架车提至切眼中部背斜平台,倒换 3号绞车向切眼下部下运。

(4)切眼内安设 1台 SDJ-28回柱绞车,使用钢丝绳型号为 φ27.5mm,距安装支架地点上方10～25m,安设在煤墙侧,为 5号绞车,负责调安支架到位。绞车布置见图 1。

图1 已17-22260工作面切眼安装绞车布置

3 扩切眼

3.1 支护形式及规格

采用 2800mm×2800mm的 11号矿用工字钢梯形棚支护,棚距 500mm;工作面煤壁侧补打φ16mm×1600mm的玻璃钢锚杆,间排距 700mm×500mm,每根锚杆使用 2卷 Z2335型树脂药卷。如图 2所示。

图2 切眼支护形式及规格

3.2 架棚质量要求

(1)中心误差 ±30mm。

(4)棚距：500mm±100mm。

(5)迎山角：不超过设计 1°,施工中按 10°坡度 2°迎山角计算。

(6)帮顶刹背：金属网小板刹背。全断面挂网,网搭接 100mm,压茬严密,每隔 300mm用扎丝扎接;小板六帮八顶,四道撑木,帮顶刹严背实,严禁空帮空顶。

3.3 防煤与瓦斯突出措施

由于在老切眼掘进期间直接执行了区域防突措施和局部防突措施,沿回采工作面推进方向 15m范围内瓦斯已得到释放,达到扩切眼期间防突措施要求,因此,扩切眼期间直接进行突出危险性效果检验。

3.3.1 效检指标及钻孔布置

采用瓦斯涌出初速度 q值和钻屑量 S值双指标法进行突出危险性效果检验。效检孔深 9m,沿采面布置,间距 5m,距底板 1.2m,孔径 42mm。突出指标临界值：q为 4.0L/min,S为 6kg/m。

3.3.2 局部防突措施

当效检指标超限时,在超限孔上下各 10m范围内施工 3排 11列排放钻孔,孔深为垂直煤壁方向 19m,孔径 89mm,孔间距 2.0m,排距 0.6m,下排孔距底板 0.6m。[2]

4 液压支架的安装

4.1 进架顺序

液压支架在风巷装架间组装好后由机头到机尾统一编号,按编号运输进入切眼,除机尾最后两架前梁向后外,其余支架进入切眼时,保证支架前梁向前。

4.2 端头架的安装

(1)安装头两架时,在机巷打上牢固的平轮柱,拉架、转架时,平轮悬挂牢固,专人检查,专人观山,严防脱钩、咬绳,自安装第 3架起,平轮挂在支架前梁上转架。

(2)安架转架时,绞车钢丝绳要走顺,绳道两侧变坡巷道下方及支架、导向滑轮、绞车三角区内严禁站人。

(3)安装最后两架时,支架前梁向外,支架运至切眼上口处后,拆除支架与平板车的固定螺丝,用回柱绞车将支架拉下平板车,向下拉到安装位置,通过导向平轮把支架转正。

4.3 切眼正常段的安装

(1)关闭切眼上口挡车装置 (挡车杠和脚闸),利用 2号绞车将支架车运至切眼上口,待车遇挡车装置停稳后,摘掉 2号绞车的钩头及保险绳,并挂上 1号绞车钩头和保险绳,检查一切安全可靠后,再打开挡车装置,将支架车下至切眼内。

(2)当 1号绞车将支架车下至距切眼上口约23m处小上山前位置后,将支架车掩死,配合与 4号绞车对拉将支架车拉至切眼变坡平台,闭上挡车装置,将支架车掩死,换钩头利用 3号绞车将支架车下至切眼下部下山安装位置。

(3)支架车下到卸车位置,不摘 3号绞车钩头,用链子将平板车上部车轮固定在轨道上,然后先卸下支架车下端支架与平板车的固定螺丝,再卸下上端螺丝,当人员撤离到安全地点后,用 5号绞车拉住支架向下至安装位置,转架、用单体柱配合摆正,前梁垂直煤壁,而后安上本架高低压管路,接通供液,将支架升起支撑住顶板,完成本支架安装。此后,去掉平板车的固定链子,向上出车。依此方法逐架安装其余支架。

(4)当支架安装至 4号绞车处,即可拆除 3号绞车,并将 4号绞车根据支架安装位置,移至已安好支架架脚处,用铁链将绞车与支架固定好,并打好压戗柱,压戗柱拴齐防倒绳,与 1号绞车对拉,将支架车运至安装位置。

4.4 切眼反倾斜段的安装

当支架安装至采面切眼反倾斜 (小上山)段,支架车运至卸车位置后,用钢丝绳套将支架后座及四连杆捆牢,把 4号绞车钩头挂在钢丝绳套上,并拉紧受力,用铁链将平板车固定在运输轨道上,摘去第 8部绞车钩头,然后卸下支架车下端 (风巷方向)支架与平板车的固定螺丝,再卸下支架上端螺丝,利用 4号绞车将支架拉下车至安装位置,并利用切眼转架绞车或单体柱将支架摆正。

支架卸车、调转过程中,绞车拉移要平稳,巷道底板要平整,时刻注意支架走势,防止支架向下倾倒。

5 切眼安装支架时的支护

5.1 老切眼支护

切眼安装支架前,要提前支护好老切眼内支架。老切眼“U”型钢支护段,提前在 “U”型钢棚子下方架好走向抬棚,支护好原 “U”型钢棚子,要求：

(1)抬棚采用 φ18mm×2800mm圆木为梁,在老切眼下沿走向架设,两棚梁间距 0.8～1.0m。

(2)抬棚下方使用 2根 4.2m“π”型梁架在木抬棚下方,“π”型梁倾向架设,“π”型梁使用DZ-31单体柱做腿,上下梁头各打 2棵单体柱,“π”型梁下头担木抬棚梁不少于 200mm.

(3)在木抬棚与 “U”型钢梁之间使用150mm×150mm×1500mm道木,摆木垛接顶,木垛顶层顺山摆放,底层沿走向架在 “π”型梁上,木垛四角垂直,端头伸出 150～200mm,木垛尽可能托煤墙侧“U”型钢梁。

(4)“π”型梁托棚升紧后木垛接顶有力。

(5)每安装一组支架后,在已安液压支架顶梁上架 2架 “π”型梁抬棚,抬棚梁抬棚上方打 2棵单体柱做腿,托住上方木棚,木棚上方摆木垛接顶同上。

安装下一组支架前,少降已安好的邻架支架,木剁底层沿倾向穿上圆木,拆除“π”型梁棚子,依次向上架托棚支护老切眼“U”型钢棚子。

5.2 新切眼支护

煤墙侧新扩切眼工字钢梯形棚支护段,在支架安装处使用 4.2m“π”型梁,在煤墙侧及采空区侧工字钢梁头下方各架设 1架倾向抬棚,使用 DZ-31单体柱做腿,1梁 4柱架设 (若下头担在液压支架前梁上,可在 “π”型上端打 2棵单体支柱,即 1梁 2柱 )。

在新老切眼安装支架位置处,加固支护好顶板后,方可拆除新老切眼中间“U”型钢梁腿及工字钢梁腿,待支架安装到位后,将新老切眼抬棚依次上移。

6 支架安装质量要求

(1)每安装好一架支架,必须有专人接通高低压管路和本架截止阀,再通上高压液,进行严格试压。

(2)支架零部件齐全,正确安装各种卡子、插销等,不可缺少。

(3)支架安装中心距确保 1.5m,误差不超过±50mm。

(4)支架安装后,去掉侧护板挡销,打开侧护板,顶梁接顶严实,支架立柱直线偏差不得超过±50mm。

(5)架角不许下扎、上翘。

该切眼安装前,矿组织专业人员对切眼的复杂条件进行了认真地分析、研究,对扩切眼支护方式进行了科学规划,力求方案科学合理。

矿成立了专门安装领导小组,负责安装工作安排、协调、平衡,并抽调专业队伍分别进行扩切眼、支架组装、支架运输、支架安装等工作。施工期间生产、采煤、开掘、机电等业务科室都抽调专业人员分专业、分管理区域进行现场盯岗把关,确保各工序、各环节的安全技术措施、工程质量要求落实到位。

由于切眼顶板极其破碎,造成扩切眼速度缓慢,致使安装工期有所拖延,但安装工作整体平稳、有序,施工中杜绝了任何工伤事故和其它事故,实现了安全生产。

7 结束语

随着矿井开采深度的不断加大,地质条件变得异常复杂。随着综采设备的不断升级,支架吨位不断增大,支架外形尺寸要求综采工作面切眼断面也越来越大。因此,在极复杂地质条件下,大吨位综采支架的安装成为一大难题。该工作面切眼支架安装技术实践是极复杂地质条件下大吨位综采支架安装的一个成功范例,为类似条件综采支架安装提供参考和借鉴。

[1]张忠福,张彦平,周卫东 .复合破碎顶板综采工作面切眼支架安装新工艺 [J].中州煤炭,2008(4)：19-20.

[2]国家安全生产监督管理总局,国家煤矿安全监察局 .防治煤与瓦斯突出规定 [S].北京：煤炭工业出版社,2009.

TD355.4

B

1006-6225(2010)04-0022-03

2010-05-28

周卫东 (1971-),男,河南南阳人,硕士,工程师,采煤副总,主要从事煤矿生产及技术管理工作。

王兴库]