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恩洪煤矿二号井122905工作面郑天元

发表时间：2021/7/29 来源：《基层建设》2021年第14期作者：郑天元

[导读] 介绍了整体顶梁组合悬移液压支架回采工艺在恩洪煤矿122908工作面的实验、应用；在122905工作面的推广应用，分析了相关应用参数，提出了正对性措施，总结了应用效果

         云南省煤炭产业集团有限公司云南省恩洪煤矿云南曲靖 655000
         摘要：介绍了整体顶梁组合悬移液压支架回采工艺在恩洪煤矿122908工作面的实验、应用；在122905工作面的推广应用，分析了相关应用参数，提出了正对性措施，总结了应用效果。
         关键词：整体顶梁；组合悬移；液压支架；推广应用

         结合恩洪煤矿井下生产实际情况，为实现矿井机械化稳步推进，我矿对整体顶梁组合悬移液压支架进行了调研、学习和选型，研究了采煤工作面使用整体顶梁组合悬移液压支架的整体效果，经过反复实验，成功的完成了对整体顶梁组合悬移液压支架的应用，并在2017年11月推广应用了108架整体顶梁组合悬移液压支架安装在122905工作面，应用过程中安全效益方面取得了良好的效果。
         1 工作面概况
         恩洪煤矿始建于1958年，1971年简易投产，先后历经1973、1984、2000、2003年四次改扩建开采恩洪矿区6-Ⅰ、6-Ⅱ井田及12井田一部分，矿区范围由40个拐点坐标圈定，开采面积8.324平方公里，开采标高：+2270m～+1725m，矿井设计生产能力60万吨/年，核定生产能力60万吨/年，开采面积8.324平方公里。开采煤层属“三软”煤层（顶软、底软、煤层软）。122905工作面井下标高为+1779.32m～+1882.47m，开采煤层为C9煤，煤层厚度2.3～2.5m左右，直接顶为6～10m的菱铁质粉砂岩、泥质粉砂岩，灰白色、层状、似层状结构，厚0.03m～0.05m，二者互层；伪顶为0.5m～2.0m的黏土岩，灰黑色、层状结构、质硬，0.04m～0.05m的炭质泥岩，鳞片状、碎屑状结构、质软；直接底为0.1m～0.3m的黏土质粉砂岩，碎屑状、水泡呈糊状、易膨胀、透镜状，4m～5m的菱铁质粉砂岩，菱铁质粉砂岩间夹泥质粉砂岩。工作面煤层赋存总体稳定，但期间断层发育F905-5号断层横穿工作面，对回采影响较大，F905-1、F905-2、F905-3、F905-4号断层会给工作面回采带来一定影响。根据巷道掘进揭露的实际情况，煤层顶底板均为弱裂隙承压含水层，煤层极弱含水，断层导水性差，在回采过程中不会受到水患威胁。
         2 支架技术特征
         ZH系列新型整体顶梁组合悬移液压支架是介于传统悬移顶梁液压支架与综采支架之间的一种自移式轻型支护产品，由整体顶梁、托梁、托梁连接杆、推进缸、液压支柱、液压系统、挡矸板等主要装置组成。它既保持了综采支架安全、支护面积大、支护强度高、移架速度快等优点，又具有适应性强、体积小、重量轻、移动灵活、易维护、易操作、运输方便等特点。尤其是使全部支架连为整体的结构特点，具有显著的整体性、稳定性；操作系统采用液压集中系统控制，减少了操作工序，提高了自动化水平，实现了快速移架，提高了工效，护顶面积达95%以上，实现了对顶板的全封闭管理，消除了顶板掉矸伤人事故。
         3 工作面支架布置
         工作面巷道均沿煤层顶板布置运输巷长度350m、回风巷长度330m、开切眼长度120m，均采用（2.2+3.2）×2.4÷2=6.48m2规格梯形矿工钢支架支护。工作面机头、机尾段采用单体液压支柱配合π型钢梁二梁六柱支护，中间段采用108架ZH2600/22/31Z（Q）型整体顶梁组合悬移液压支架支护，相邻支架中心距为 1.0m，最小控顶距3.6m，最大控顶距4.2m，移架步距0.6m。
         4 回采工艺及工艺流程
         采用长壁后退式采煤法生产，落煤方式为采煤机落煤，循环进度0.6m，进刀方式采用割三角煤斜切进刀面，全部垮落法处理采空区。
         工艺流程：割煤→移副梁支护（伸伸缩梁）→清、铲浮煤→移主梁、降顶梁（200mm以内）→移支架→升顶梁→收伸缩梁→移刮板输送机→打柱。
         5 参数的确定
         （一）整体顶梁组合悬移液压支架的高度在l780mm～2600mm内，支架顶梁厚度为200mm，支架支护空间的净高度l580m-2400mm，根据工作面煤层厚度，考虑到生产实际操作的需要，将工作面的采高确定为2300mm，即支架支护空间的净高度为2300mm，有利于安全生产及人员操作。
         （二）生产过程中通过采用及时支护方式，即“伸伸缩梁→移支架→移刮板输送机”时，可以及时、有效地支护工作面新暴露的顶板，有效的提升了工作面顶板管理质量。
         （三）采用顺序移步方式时，工作面割煤、落煤后，支架跟随采煤机割煤方向依次逐架移设，工作面新暴露的顶板能得到及时、完整的支护，移架操作方便，支架前移阻力较小，托梁平直度、采高均容易控制，因此采用支架顺序移步方式。
         （四）工作面人行道留设在采空区侧，便于当班移顶梁、托梁的操作，施工人员操作空间增大、视线好，工程质量及安全管理工作得到有效的提高，实用效果良好，提高了安全性。
         （五）工作面推广应用整体顶梁组合悬移液压支架支护配合采煤机落煤，在移架、支护等工序时全面实现了液压控制，施工人员只需操作控制阀组把手就能完成操作程序，液压系统实现密闭循环管理，有效的改善作业环境。对比单体液压支柱配合π型钢梁支护，减少人工打眼、装药、爆破、反复回柱、移梁等工序，节约了时间，减少了火工品、坑木的投入，降低劳动强度，提高了工效，使用采煤机落煤，没有爆破对工作面的震动，工作面回风巷、运输巷帮、顶受采动影响小，巷道断面、支架变形量小，降低巷道维修率，减少了维护费用，降低了原煤成本。
         （六）采用“三八”作业制，早、中班从事采煤作业，检修时间充裕，操作规范，损坏的支架配件减少，事故及影响率大幅度降低，日产量稳定。
         6操作注意事项
         （一）操作工必须经过专门培训，考试合格后持证上岗。
         （二）割煤前，应检查、悬挂在支架上的液压管路，落煤后及时伸伸缩梁、移架，控制顶板，并使支架达到平、直，初撑力符合要求。
         （三）移支架时，必须使支柱柱鞋端全部脱离浮煤、矸。禁止拖拉支柱前移，以免损坏柱销及顶盖；升支架时，支柱必须与顶梁垂直支撑，以免损坏柱销及顶盖；严禁支架长时间空载，以防压坏托梁；移设支架时，必须在第一架前移到位后，及时升紧支架四柱与顶梁，方可卸载移设第二架；当顶板压力过大或顶梁与托梁无间隙时，可使用临时支柱、戗柱等特殊支护对支架进行辅助支撑，以防支架损坏。
         （四）无论在任何情况下，均不得拆除、断开相邻支架托梁的连接销、连接筒等连接设施，确保工作面支架的整体性和安全稳定性。应经常检查液压管路、接头、U型卡、液压缸、支架连接部件等完好情况，防止液压管路、支架连接部件脱落伤人；使用操纵阀时，应注意不要用力过猛，以防液压部件损坏，操作控制阀组把手操作完后必须及时打到“零”位。
         （五）乳化泵站的乳化液浓度必须达到3％一5％，如发现乳化液浓度配比不准、不够、不干净时，应停止使用及时调配乳化液。
         （六）工作面初次放顶、周期来压、过地质变化带期间，禁止放顶煤生产，以减小顶板垮落对支架的冲击力。回采期间，必须时清理支架内的浮煤、矸、杂物等，确保支架管路、零部件的干净整洁；严格工作面工程质量、支架工程质量管理工作，确保安全生产健康、持续、稳定发展。
         7 效果分析
         （一）工作环境宽敞、操作方便。采煤工作面采用单体液压支柱配合π型钢梁支护支护，支柱密集、空间狭窄、人员集中、通行不畅。采用整体顶梁悬移液压支架支护，工作面安全环境得到改善，移架速度快，实现双向集中控制，人员无需站到切顶线附近；支架仅有2排支柱，工作空间宽敞，乳化液实现密闭循环管理，液体不浪费、工人不湿衣服，同时避免了注液、回柱时水软化底板问题。
         （二）安全可靠性高，对顶板实现了全封闭，消除了顶板掉矸的不安全隐患。通过托梁连接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。支架支柱均悬挂在顶梁上，避免了支柱倒柱伤人等不安全隐患。支柱柱鞋直径大，泵站压力高，支柱的初撑力、工作阻力有效提高，对顶板的控制程度较大，杜绝了冒顶等不安全隐患。利用伸缩梁做到快速及时维护顶板，有效消除了空顶的不安全隐患。利用挡矸板，有效防止采空区矸石串入人行道。回采期间，对比同期采用单体液压支柱配合π型钢梁支护，工作面因顶板掉渣、单体液压支柱倒柱伤人、移梁夹伤、挤伤等轻伤事故8人次，使用整体顶梁组合悬移液压支架后未出现同类事故。
         （三）有利于通风管理。采用单体液压支柱配合π型钢梁支护，工作面为三排支柱支护、巷道断面小，材料摆放影响断面，不利于通风管理；采用整体顶梁组合悬移液压支架支护，工作面只有两排支柱支护，工作面断面增加，无需摆放过多材料，保证了风路畅通，有利于通风管理。
         （四）节约支护材料。采用单体液压支柱配合π型钢梁支护，需消耗大量的铁丝网、木背板用于背顶；整体顶梁组合悬移液压支架基本是全封闭顶板，不需投入铁丝网、木背板背顶，节约了原煤成本的投入。
         （五）提高单产工效，与单体液压支柱配合π型钢梁支护相比，当班计划完成产量可提前一定时间完成。
         （六）采用整体顶梁组合悬移液压支架支护比单体液压支柱配合π型钢梁支护减少了很多工序。整体顶梁组合悬移液压支架支柱均不需要人工反复搬运，只需操作控制阀组把手就可完成，大大降低了工人的劳动强度。
         （七）杜绝了单体液压支柱丢失、π型钢梁折断现象。采用单体液压支柱配合π型钢梁支护，在回柱放顶时，由于顶板破碎，容易造成支柱被矸石掩埋，使支柱丢失、工作面压力大时π型钢梁容易折断；采用整体顶梁组合悬移液压支架支护，支柱可随工作面的推进及时跟进，将彻底杜绝支柱丢失现象。
         8 改进的问题
         （一）整体顶梁组合悬移液压支架托梁采用托梁连接套连接成为一个整体，限制了相邻支架的升降幅度，托梁及托梁套损坏时支架分离，二次连接困难，难以更换，对煤层起伏的适应性差。建议调整托梁连接套间隙，将托梁连接改为铰接式连接。
         （二）在移架过程中，相邻支架间隙的煤尘大。建议在支架上安装移架自动喷雾装置。
         （三）支架后部的挡矸板设计为固定式，不灵活。建议将后部档杆板设计成活动式、开关容易，以便提高浮煤的回收率。
         （四）工作面回采过程中存在过老巷等问题，需摆头、摆尾进行回采，导致工作面与两巷不垂直，回采时随工作面推进支架易超出工作面进入两巷内，增加支架回拆、安装工作量。建议今后优化布置工作面设计、布置时需根据停采线位置考虑开切眼与两巷垂直布置，需布置联络巷时，联络巷与两巷斜交布置，尽量减少摆头、摆尾过联络巷，采用整体推进至停采线，减少反复回撤、安装支架等工序。
         9 结语
         尽管整体顶梁组合悬移液压支架存在很多优缺点，从122905工作面的生产实践可以看出，整体顶梁组合悬移液压支架具有整体性好、安全可靠、体积小、重量轻、运输方便等特点，特别适用没有条件采用综采设备的中小型煤矿。该支架对工作面支护性能强，在顶板破碎、易片帮煤层、三软煤层中在增加相应的配套设备后均可正常使用。对提高煤矿机械化生产水平，建设安全、高产、高效型矿井，有着巨大的发展潜力和广阔的应用前景；为恩洪煤矿今后的发展和机械化程度更好、更快、更健康的高质量发展奠定了坚实基础。
         参考文献：
         [1]云南省恩洪煤矿二号井+1800m水平1202采区122905工作面回采作业规程、安全技术措施.
         [2]云南省恩洪煤矿工种操作规程.

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运梁车驶离吊装区域。3）旋转。双机同时旋转待梁体基本与架设线路基本平行时，一台汽车吊继续缓慢旋转，另一台汽车吊缓慢喂梁。4）落梁。待梁体吊至架设位置后，缓慢落梁至临时沙桶支撑上。5）粗调。按照承台上放样的梁体边线，粗调梁体位置。6）防倾覆装置安装。落梁后及时在距轨道梁端头安装稳定支架。7）吊机移位。确认安全后，徐徐拆除吊钩，吊机移位，完成轨道梁吊装作业。

         图3 车辆基地PC轨道梁吊装示意图
         （3）曲线梁防倾覆
         1）辅助支点设置。在跨中增加1个支点，支点采用型钢或混凝土等可靠结构。2）地基处理。辅助支点处地基需要经过夯实或换填处理，以减小沉降。3）接触点处理。辅助支点与梁体接触点应增加厚度适宜的橡胶垫，防止梁体损伤。4）沉降观测。在辅助支点上，设置水平仪及在支点边侧预埋沉降观测标，双重保证。
         5.2.3 轨道梁调节
         线形调节前先放松稳定支架钢丝绳：1）相邻梁梁缝间隙。主要由落梁粗调控制，误差部分利用三维千斤顶精调，从调梁安全角度考虑，原则上尽可能避免纵向调节。2）梁端轨面绝对标高。在梁端指定位置安装测量标架，用全站仪测量各标架上的反射棱镜的三维坐标值，按照测量结果与设计值差值作为调节值。3）梁体侧面垂直度。顶升梁体，在标高低侧沙桶上添加1mm钢垫片，直至梁体侧面垂直度满足要求。4）相邻梁端高差：在垂直度调节完成后，对相邻高差调节，顶升标高较低侧梁体，在相邻两个沙桶上放置等厚的垫片，三维千斤顶缓慢回油，落梁，查看相邻高差，重复该操作，至满足设计要求。5）批量联测。检测轨道梁连接处指形板平整度、梁体顶面及侧面平整度、线路高程等。

         图5 线型调节梁端示意图
         5.2.4 支座安装
         1）垫石及预留孔处理。对相应支承垫石表面凿毛，清除预留锚栓孔内的杂物，安装灌浆用模板，湿润支承垫石表面，清除预留锚栓孔内积水。2）支座检查。采用球形钢支座，不得任意松动上、下支座连接板及连接螺栓。3）螺杆安装。将支座上下螺杆对应拧入支座顶、底板面预留螺孔，按照要求将支座进行定位安装。4）标高调节。支座四角采用垫块调节标高，支座调节就位后，在下支座板底面与支承垫石顶留20～30mm的空隙，以便灌注无收缩高强度材料。5）支座灌浆。先灌注支座预留锚栓孔，再由支座中心部位向四周注浆，直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止。6）模板拆除。灌浆材料达到20MPa后，拆除模板，检查是否有漏浆处，待后浇段施工完，及时拆除各支座的连接板及连接螺栓。
         5.2.5 后浇段施工
         1）模板安装。模板采用竹胶板由φ12mm对拉拉杆固定，控制支座上摆面与模板面平齐，模板拼缝须平整严密。2）钢筋制安。套筒连接时，需保证钢筋丝头在套筒中央位置相互顶紧，并用扭力扳手校核扭紧力矩。3）混凝土浇筑。混凝土采用C60微膨胀商品混凝土，选用适当规格振捣棒，水平分层振捣；从一侧下灰，以振捣棒往另一侧赶灰方式的振捣顺序；控制混凝土面始终高于轨道梁底面的施工方法，将混凝土中气泡排挤干净。振捣时不得碰撞模板、钢筋和预埋部件，以混凝土不再沉落、不出现气泡、表面浮浆为度。4）抹面、养生。混凝土浇筑完成，按设计标高抹面，并做好养生工作。5）拆模。待强度达到拆模要求时拆除模板，将拉杆挖根切除，并做好修饰。

         图6 后浇段模板安装图
         6 结语
         经过分析及实践检验，针对目前车辆基地PC轨道梁没有专门架设方法的这一情况，提供了一种施工思路供后续工程借鉴，随着跨座式单轨交通不断发展，车辆基地PC轨道梁架设技术将是研究的课题之一，通过后续工程的不断改进，一定能总结出更加安全、高效的架设技术。
         参考文献：
         [1]桑勇，跨座式单轨交通系统PC轨道梁架设与安装技术[J]．山西建筑，2010，36（9）：297
         [2]GB50614-2010，跨座式单轨交通施工及验收规范[S]