悬移支架在中平能化集团一矿戊—17020采煤工作面的应用

陈恺

摘 要：中平能化集团天安一矿在一水平戊-17020采煤工作面推广应用了悬移支架，不仅提高了采煤工作面的单产，同时也提高了一矿一水平残采工作面的机械化程度。一矿采煤一队克服种种困难，在顶板压力大、切眼坡度大等种种不利条件下成功完成了一水平戊-17020采煤工作面悬移支架的安装。

关键词：炮采工作面；悬移支架；效率

平顶山中平能化（集团）公司一矿是新中国成立后我国自行设计兴建的第一座大型煤矿，1957年动工兴建，1959年投产，矿井设计生产能力400万t/a。目前矿井进入三水平生产，一水平为报废水平，水平内存在大量的采区煤柱和三角煤柱，这些煤柱由于宽度变化大、且赋存不稳定，不适宜采用综采工艺。同时集团公司二矿，三矿，四矿，七矿，十一矿等诸多矿井进入老龄化，存在和我矿同样的问题。为了提高采煤机械化程度；提高矿井的采出率，合理回收出煤炭资源，同时改进原单体液压支柱炮采工人劳动强度大，单产水平低，安全状况差的弊端，矿井决定采用悬移支架放顶煤开采试验，积累开采经验，以便今后回采残留煤柱，提高煤炭采出率。

1 工作面概况

工作面为戊8-10-17020采面，采面采长68—130m，采面走向长1095m，煤厚6.5m，戊8戊9戊10合层，煤层倾角平均7.5度。面积102338m2，该采面位于落凫山南坡，采面与地面建筑无影响。

工作面直接顶为灰及深灰色泥岩，厚6.6～10m，老顶为3.7m厚细粒砂岩，直接底为灰及深灰色泥岩，厚1.2m，含菱铁质结核；老底为浅灰色细粒砂岩，厚15m，夹有砂质泥岩层。该采面内局部地段戊8、戊9、戊10已回采。

工作面位于戊七采区西翼，采面炮采放顶煤工艺，沿戊10煤层底板推进。工作面回采中将经过不同层位的老巷及大戊十水仓，水仓预计积水400m3.以往采用单体柱放顶煤工艺回采，支护形式为DZ2.2型单体柱，HDJA1.0型铰接梁，或使用DZ2.2型单体液压支柱配合2.4m长π型钢梁支护，此种支护工艺落后，同时人工回柱，挂梁，工人劳动强度大，易发生掉顶、冒顶事故，安全系数较低，单产较低，经济效益较差顶板管理困难，同时对安全工作造成了很大的威胁。戊-17020工作面属于开采不规则厚煤层放顶煤工作面，采面地质条件差，上分层老巷多，断层多，而且采长及煤厚不规则（最长134米，最短68米）（煤厚最薄处2.0米，最厚处6.0米），如使用综采设备，两巷及采面需进行整体翻修，开采投入成本大，开采困难。悬移支架恰恰基本解决了此问题。

2 悬移支架的优点

ZH1600/16/24ZL型整体顶梁组合悬移液压支架不仅有体积小、质量小、易操作运输安装方便、投资少、适应性强等优点，我矿还结合我矿采煤工作面的实际对其进行创新改造，较之单体液压支柱，将会呈现以下优点：

1、工作环境更加宽敞和安全。采煤工作面采用单体液压支柱支护，柱子密集、空间狭窄，工作面人员集中、通行不畅；若采用悬移液压支架后，将会使工作面安全环境大大改善，安全系数进一步提高，因为：①对顶板实现了全封闭，消除了顶板掉矸的不安全隐患； ②通过托梁系统将支架顶梁连接为一个整体，消除了倒架、翻架等不安全隐患； ③所有支柱均吊在顶梁上，消除了支柱倒翻伤人以及因放炮崩翻支柱造成空顶、冒顶等不安全隐患；④支柱柱鞋直径大，泵站压力高，支柱的初撑力和工作阻力大大提高，对顶板的控制程度明显提高；⑤利用护帮板做到快速及时维护顶板，有效地消除了炮后空顶的不安全隐患；⑥利用挡矸板和顶网，有效地防止了老塘串矸；⑦移架速度快，实现双向集中控制，人员无需站到切顶线附近；⑧支架仅有2排支柱，工作空间宽敞；⑨乳化液实现闭路循环，液体不浪费，工人不湿衣服。

2、有利于通风管理。采用单体液压支柱支护，工作面为三排柱、两排巷（机巷和人行巷），巷道断面小，再加上材料摆放影响断面，不利于通风管理；而采用悬移液压支架支护，因其只有两排支柱，工作面断面将大为增加，而且无需摆放过多的材料，保证了风路畅通，为此，十分有利于通风管理。

3、大大降低职工的劳动强度。采用单体液压支柱支护，其支护规格是每对棚子二梁五柱（端头支护为二梁七柱），这就意味着职工每采一棚煤就要撺移两根棚梁、搬挪五根支柱，加之工艺流程复杂，操作繁琐，导致职工劳动强度太大；而采用悬移液压支架进行支护，将会使职工的劳动强度大大降低，主要体现在以下几个方面：

（1）、采用悬移液压支架支护比传统的单体液压支柱配铰接顶梁或π型钢梁减少了很多工序，如单体柱反复支、撤，顶梁反复拆移以及戗柱的支设等。所有支柱均不需要人工搬来搬去。

（2）、支护时，在挂联好网后，工人只需扳动操作手把即可实现快速及时的维护好顶板。

（3）、移架简单，移架速度快；工作面由于有端头支架，管理比较简单，工人操作只需扳动手把、即可完成移架工作，减去了人工回柱回梁等繁重的体力劳动。

3 悬移支架工作原理

1、工作原理

泵站的高压乳化液，经主进液管路送到工作面，并与每架支架相联，然后导入支架，再通过操纵阀组分配到液压缸，以完成支架需要的动作。从支架流回的低压乳化液通过操纵阀组与回液截止阀由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循环使用。

根据不同的采煤方法，将前移动作形式分为两种：整体前移式、分步前移式。分步前移式：适用于放顶煤工作面或炮采工作面。这种形式的特点是放炮后支架能及时的支护前方顶板，工人作业环境安全。

2、回采工艺流程

打眼，装药放炮→伸开翻转梁临时支护→出煤→移架→放煤→移溜，移托梁

4 悬移支架在使用中的缺点

1、支架翻转梁钢板强度低，易损坏，翻转梁的连接销细，强度低易弯曲损坏，翻转梁的伸缩千斤顶细，操作过程中压力大时易弯曲损坏。拉架千斤顶后销强度低，拉架过程中极易发生后销切断和弯曲现象。立柱柱窝与顶梁连接板的连接螺丝在伸立柱过程中，如作业人员操作不当（下扎大，应山大）时，极易切断螺丝。解决办法：翻转梁钢板强度，翻转梁千斤顶加粗，翻转梁各连接销强度加强。拉架千斤顶后销强度加强改进。立柱柱窝与顶梁连接板的连接螺丝加粗。

2、工作面上下巷压力大。解决办法：上下出口的端头支护采用HDJA-1000型梁配DZ-25型单体柱支护，HDJA-1000型铰接梁一根为一组，倾向棚共6组，一梁一柱，沿走向随工作面推进前移，每次推进1.0米，每组梁间距为0.5米，规格：3.0×1.0×2.2（长×宽×高），在生产期间端头的特殊支护必须始终超前正常回采的煤壁一排进行支护，并在上下出口配以木垛，木垛要求质量：站在实底上，接顶接底，四角交叉点上下成直线，四角打好固定柱，用角楔打紧，木垛规格：2.0×1.2米（长×宽），沿倾斜方向长2.0米，木垛必须保证上下两个平面。

5 使用悬移支架产生的社会效益：

1、使用悬移支架开采不规则厚煤层放顶煤回采的成功试验，为类似开采条件提供了可供借鉴的技术经验，促进了矿井煤炭资源的开发。

2、通过试验，我矿安全生产管理水平进一步提高，职工技术素质也达到一个新的水平，为安全生产奠定了坚实的基础。

3、回收出大量行将丢失的煤炭资源，为国家创造了巨大的财富。

4、减轻作业人员的劳动强度，改善了作业环境。

5、悬移支架开采不规则厚煤层放顶煤回采的成功试验，将大力促进我矿“五优”矿井建设。

6、悬移支架开采不规则厚煤层放顶煤回采的创水平技术达到先进水平，为其它单位开采残余煤柱总结了一套可供借鉴的技术经验。

6 结语

悬移支架在中平能化集团天安一矿在一水平戊-17020采煤工作面的应用，使采煤工作面支护强度大幅提升，保证了安全生产，降低了工人的劳动强度，提高了采煤工作面的出煤效率和单产产量，同时也提高了一矿一水平戊-17020采煤工作面的机械化程度，改善了采煤工作面的作业环境，真正体现了以人为本的科技兴矿方略，为中平能化集团今后提高残采区回采率回收率用煤炭资源创造更大的经济效益奠定了坚实基础。这不仅符合科学发展观的时代要求，更是“以人为本”理念的具体体现！