浅埋深软岩大断面切眼扩宽及大吨位液压支架整体安装实践

续文峰，张京超

(新汶矿业集团(伊犁)能源公司，新疆 伊宁 835000)



浅埋深软岩大断面切眼扩宽及大吨位液压支架整体安装实践

续文峰，张京超

(新汶矿业集团(伊犁)能源公司，新疆 伊宁 835000)

[摘要]新疆伊宁矿区伊北煤田大型矿井综采放顶煤工作面，在工作面埋深浅，且顶板均为软质岩类条件下，大断面切眼采用综掘机一次扩宽技术和无轨胶轮车整架运输及整体安装技术，实现了工作面安全、快速安装。介绍了综掘机扩宽切眼作业过程、切眼扩宽支护以及支架整体运输与安装的技术措施，对类似条件工作面安装具有指导意义。

[关键词]浅埋深软岩；大断面切眼扩宽；大吨位液压支架安装

Broaden Soft and Large Section Open-off Cut in Shallow and

Installment Practiced of Large-tonnage Hydraulic Support

新汶矿业集团(伊犁)能源公司在新疆伊宁矿区伊北煤田建设的四号矿井为该矿区伊北煤田首个大型矿井。该矿“三机”配套为MG500/1330-WD型采煤机、SGZ1000/2×1000型前后刮板输送机、ZFY13000/24/42型两柱掩护式放顶煤液压支架。中间支架重量44t,过渡支架最大重量达49t，支架顶梁长度4850mm，前后部刮板输送机中对中距离7000mm。通过计算，切眼净宽达到10m才能满足支架安装要求；矿井设计辅助运输为无轨胶轮车运输。矿井设计21103工作面为矿井试采工作面，工作面切眼煤层埋深只有55m，顶板平均抗压强度为12.2～16.27MPa，平均饱和抗压强度为1.81～3.69MPa，属软质岩类。

为保证试采工作面按期投产，进行了大断面切眼扩宽、大吨位支架整体安装技术方案，实现了工作面安全、快速安装。

1矿井及试采工作面概况

伊犁四号矿井位于伊宁矿区伊北煤田，设计生产能力6.0Mt/a，采用斜井、立风井混合开拓，即：主斜井、进风斜井、缓坡斜井和东部立风井，目前矿井各个生产系统已建设完成。矿井首采区11采区，主采煤层为煤21-1和煤23-2煤层，设计的试采面为21103工作面。矿井辅运系统主要采用无轨胶轮车，担负上下井的人员、设备、材料提升运输任务，无轨胶轮车沿缓坡斜井、23-2煤层辅运大巷、21-1煤层辅运大巷等巷道运行至各工作地点，巷道平均坡度6°。

21103综放工作面位于+660m水平11采区南部，工作面走向长1710m，倾斜长120m，平均煤厚7.1m，工作面切眼煤层埋深只有55m，顶板岩性主要为灰色中砂岩、细砂岩、泥岩与砂岩互层，上距古近系砂砾岩含水层 19.2～37.2m，平均29m。平均天然抗压强度为12.2～16.27MPa；平均饱和抗压强度为1.81～3.69MPa；平均抗拉强度为0.87～1.25MPa；平均抗剪强度2.05～3.53MPa；软化系数一般0.02～0.25，属软质岩类。切眼净宽5.0m，净高3.5m，顶板采用“锚网带+锚索”支护。

2切眼扩宽技术

切眼扩宽设计采用EBZ-200A掘进机，自切眼下端头向上正台阶掘进。先采用掘进机截割好上台阶，上台阶临时支护后进行永久支护，锚杆、锚索紧跟迎头；再采用掘进机截割好下台阶，下台阶锚杆支护完成后进行下一个循环。扩宽距离达到25m后，安装切眼扩宽支架，加强扩宽后大断面切眼支护，从工作面下端头开始安装液压支架，然后保持液压支架安装与切眼扩宽支架距离不超过6m。

2.1切眼断面设计

工作面原切眼为矩形断面，净宽5000mm，为满足液压支架安装要求，设计刷宽后总净宽10000mm，净高3500mm。

2.2切眼刷宽支护设计

按悬吊理论计算锚杆支护参数，永久支护顶板选用φ20mm×2400mm热轧细牙等强螺纹钢式树脂锚杆，帮部选用φ18mm×2000mm树脂玻璃钢锚杆，锚杆间排距900mm×900mm能满足要求。

2.2.1临时支护

采用“机载液压支护”作临时支护，当机载液压临时支护不能正常工作时，使用前探梁作为临时支护。

2.2.2永久支护

顶板采用“锚网+W钢带+锚索支护”，锚杆为热轧细牙等强螺纹钢式树脂锚杆，规格为φ20mm×2400mm，间排距为900mm×900mm，1排6根锚杆；顶板铺φ6mm钢筋焊接的钢筋网然后压 GRT-M3M规格W钢带护顶，W钢带走向与原切眼顶板支护钢带走向交叉铺设，交叉长度不低于200mm；锚索采用φ17.8mm×6300mm，1排2根，锚索间排距1800mm×1800mm。

2.2.3加强支护

图1　切眼扩宽支护

因为切眼扩宽后断面大，顶板又属软弱岩类，为确保切眼不出现冒顶，刷宽前在距离原切眼刷扩宽侧500mm打设1排DW42-200/110X悬浮式单体液压支柱配DJB1000/300型金属铰接顶梁，切眼刷大25m范围内，在刷扩切眼内再打设1排DW42-200/110X悬浮式单体支柱配DJB1000/300型金属铰接顶梁进行支护，2排单体支柱柱距为1000mm，排距为1000mm，铰接顶梁铰接方向为工作面倾向，支柱穿φ430mm铸钢铁鞋，初撑力90kN。切眼刷宽前，在紧靠原切眼北帮处安装1组(2架)ZCZ11200/21/38型切眼扩宽支架，支架支护长度为10m。切眼扩宽支护示意见图1。支架安装时，后架伸缩梁伸出、护帮板打开后，末端应与运输巷上帮(东帮)平齐。切眼扩宽倾斜长度达到25m后，将扩宽支架推入新扩切眼内。液压支架工要与迎头施工密切配合，扩宽支架随综掘机同步前移，一次推移步距不大于1m。

3液压支架安装

液压支架采用WC50E无轨胶轮车沿21103工作面回风巷运输至工作面切眼上出口卸车，然后用预先安装好的绞车沿切眼内铺设好的滑板拖运至安设位置，再用绞车进行支架调向、安装。

3.1液压支架运输

因为液压支架重量大，为保证运输支架的无轨胶轮车安全顺利通行，首先进行运输线路处理，使用挖掘机整平21103回风巷道底板；然后使用压路机对巷道底板进行压实；巷道出水点挖至硬底，用水泥、沙子混合回填压实；对巷道坡度大于10°处进行挖底；对宽度不足的地点进行扩帮；最后对21103回风巷铺设防滑铁板(按巷道断面和支架运输车尺寸设计)，作为支架运输车通行的路面。在21103工作面切眼铺设滑板，以便使用绞车能顺利将支架拖至安装位置。

液压支架采用整架运输的方式，在地面将支架装在WC50E无轨胶轮车上，支架运至切眼上出口卸车，采用安设好的绞车沿切眼滑板拖运至安装位置。

3.2绞车布置

工作面安装共布置5部绞车(图2)，各部绞车进行绞车能力、钢丝绳强度验算后，选用25kW调度绞车1部、JH-30T回柱绞车4部。

图2　切眼刷扩施工及绞车布置

(1)1号JH-30T型绞车采用“地锚”固定，安装在工作面下端头正对拖运中心线绞车硐室内，使用不低于6×19-φ38mm的钢丝绳150m，用于设备在工作面内的拖运、安装等。

(2)2号JH-30T型绞车采用“地锚”固定，安装在工作面下端头正对后部刮板输送机机头绞车硐室内，使用不低于6×19-φ38mm的钢丝绳150m，用于设备在工作面内拖运、调向、安装等。

(3)3号JH-30T型绞车采用“地锚”固定，安装在工作面上出口绞车硐室内，使用不低于6×19-φ38mm的钢丝绳150m，用于设备在工作面内的拖运、调向、安装等。

(4)4号JD-25kW型绞车采用“地锚”固定，安装在工作面上出口，使用不低于6×19-φ18mm的钢丝绳150m，用于工作面内牵拉绞车滑头、调向。

(5)5号JH-30T型绞车采用“地锚”固定，安装在工作面下出口外100m左右位置，使用不低于6×19-φ38mm的钢丝绳150m，用于运输巷设备的拖运、调向及安装。

3.3支架安装

支架通过无轨胶轮车整架运输至工作面安装位置后，将3号绞车滑头通过链条、锯齿环等与支架尾部牢固部位连接，工作面下端头1号绞车与支架底座中板通过闭式连接方式连接，由1号绞车牵引，3号绞车预留，直至将支架运输至安装位置，支架到位后利用2号、3号、4号绞车配合对支架进行调架、安装，安装完后将支架升起支护顶板。

支架安装采用自下而上的顺序进行，与综掘机扩宽切眼要密切配合，随综掘机自下向上扩宽，随安装工作面液压支架，安装的液压支架与扩宽支架间的距离不超过6m，以保证不造成大断面切眼顶板冒落，并随支架安装随时撤除切眼内滑板。

4结论

针对浅埋深薄基岩工作面大吨位液压支架整体安装存在运输困难、安装切眼断面大难以支护等情况，对安装方案进行了研究和论证，选择采用大载重量无轨胶轮车进行大吨位支架整体运输，采用扩宽支架配合“锚杆+锚索”支护进行大断面切眼一次扩宽，采用巷道底板铺设防滑铁板、切眼敷设支架行走滑板措施，采用切眼边扩宽边安装工艺，用时17d安全完成了21103综放工作面大断面切眼大吨位综放液压支架和刮板输送机、采煤机安装任务，对类似条件矿井工作面安装具有指导意义。

[参考文献]

[1]刘光木，张京超，续文峰，等.新疆伊宁矿区特殊地质条件液压支架选型研究[J].中国煤炭，2014，40(2)：67-70，79.

[责任编辑：邹正立]

全国90家大型煤企利润同比减少500亿元

中国煤炭工业协会统计的全国90家大型煤炭企业的利润总量仅51.3亿元，比2014年同期减少500亿元，下降90.7%。中国煤炭工业协会副会长姜志敏表示，这90家大型煤企的煤炭产量占全国的69.4%。整体行业的亏损面已经达到了95%。截至2015年11月，全国规模以上煤炭企业的主营业务收入同比下降了14.6%，企业利润同比下降了61.2%，降幅比2014年同期扩大了16.8%。

造成煤企利润大幅减少的直接原因是煤炭价格的大幅下滑。2015年末，中国煤炭价格指数为125.1点，比年初下降12.7点，秦皇岛5500kcal/kg动力煤平仓价已降到约370元/t，比年初的525元/t下降了29.5%，已经降到2004年的煤价水平。

在姜志敏看来，“十二五”期间中国煤炭行业面临不少问题，一是市场供需严重失衡，产能严重过剩，截至2015年底，全社会存煤持续48个月超过了0.3Gt；二是产业、技术、产品结构不合理，生产集中度、效率低；三是相关体制机制的不完善，如退出机制。

摘自《煤炭信息周刊》2016年第5期

[中图分类号]TD822.1

[文献标识码]B

[文章编号]1006-6225(2016)01-0053-03

[作者简介]续文峰(1965-)，男，山东宁阳人，高级工程师，主要从事煤矿生产、技术管理工作。

[收稿日期]2015-08-31

[DOI]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2016.01.014

[引用格式]续文峰，张京超.浅埋深软岩大断面切眼扩宽及大吨位液压支架整体安装实践[J].煤矿开采，2016，21(1)：53-55.