π型組合鋼梁在炮采放頂煤工作面中的應用管理

紅嶺煤礦井下開采山西組二1煤層。直接頂為砂質泥巖，裂隙發(fā)育，易垮落，老頂為砂巖。屬于中等穩(wěn)定，ⅱ類頂板。煤層厚度3.1－7.4m，平均厚度6.2m，傾角10－25°，為一穩(wěn)定性中硬厚煤層。目前井下生產采區(qū)有14、15兩個采區(qū)，每個采區(qū)一個回采工作面，兩個工作面全部采用單體柱、鉸接頂梁配合塑料網護頂支護方法，走向長壁傾斜沿底放頂煤一次采全高區(qū)內后退式全部垮落采煤方法，剩余頂煤，在老塘放頂后回出。

2008年初四采區(qū)14101準備工作面正在布置，工作面上下巷全部采用u型鋼加金屬網配合木背板支護，兩巷道凈斷面均為8.03。以往工作面上下巷都采用工字鋼棚支護，斷面小，支架變形嚴重，普遍存在前掘后壞現象，工作面回采過程中上下巷受采動影響，支架變形極快，嚴重制約著工作面的正常安全生產。在14101工作面上下巷采用大斷面u型鋼可縮性支架支護后，雖有變形，但完全能滿足工作面正常安全生產需要及質量標準化的要求。

解決工作面兩巷支護問題后，鑒于紅嶺礦以前在工作面采用回采方法在回采過程中工程質量極難管理，即頂梁不平、柱排距不均勻、支護工序復雜、支護材料多、支架棚極易變形、端頭支護使用不規(guī)范，且回采率低、煤質差，工人勞動強度大等問題。為解決以上問題，根據國家相關產業(yè)政策大力提倡使用新工藝、新材料、新設備、新技術在各行業(yè)生產中創(chuàng)新應用，我公司為加快礦井建設高產、高效、節(jié)能礦井的步伐，減少煤炭資源損失，提高原煤質量，確保放頂煤工作面開采更科學、安全、經濟、高效的條件下進行，經公司研究決定，在14101炮采放頂煤工作面采用π型組合鋼梁配合新型金屬菱形網對工作面進行支護開采。

2主要工藝簡述如下：

工作面落運煤：由于煤質松軟，工作面采用單排眼爆破落煤，人工霍煤，安裝刮板輸送機運煤，此時，刮板輸送機為于煤墻側。采煤進尺為1.1m。

工作面支護：工作面采用η型長鋼梁對棚二梁五柱的支護方式，棚距為0.6m，主副梁間距為0.1m。最大控頂距3.5m，最小控頂距2.4m。安全出口采用4.0m長η型鋼梁四組八根，每梁由四跟單體柱支護。每組均順次單梁前移，另一根隨后跟進。工作面采用1.3×1.5m金屬菱形網配合小圓木進行護頂。

放頂煤：采煤、放頂煤平行作業(yè)。放煤采用單輪間隔放煤，從下至上的順序進行，見矸閉口。放煤口間距為1.2-1.5m，放煤口規(guī)格0.4×0.4m。工作面一采一放，放頂步距為1.1m，此時輸送機位于老塘側，放落的煤由運輸機運出。

移輸送機：工作面放煤，清煤后，將輸送機移至煤墻側，鋪設好后，可進行下一循環(huán)的工作。

支護工作面采用π型組合鋼梁配合單體液壓支柱支護,加上高強度金屬菱形網護頂,長排梁對棚支護，分主副梁墊步前移，煤墻采煤,老塘放煤,工作面形成雙側出煤,工作面控頂距最大為3.4m，最小控頂距2.4m，工作面控頂距縮小后風速提高，放炮后能快速吹散工作面的瓦斯，且長鋼梁對棚支護頂板整體穩(wěn)定性高，老塘放煤后有金屬網擋矸，且老塘整齊一致，工作面頂底板移近量縮小。

工作面采用η型鋼梁配合單體支柱支護，其工藝流程為：打眼――放炮――移主梁（前步梁）――支設后方兩柱――霍煤――支設前貼幫柱――回柱放頂（移后步梁）――開口放煤――補網堵口――移輸送機，完成一個循環(huán)。

3實際應用效果

工作面通過采用π型組合鋼梁配合單體液壓支柱支護,加上高強度金屬菱形網護頂,其安全程度高；煤墻采煤,老塘放頂煤,工作面形成雙側出煤,產量高,勞動強度小,工效高。工作面控頂距縮小后風速提高，放炮后能快速吹散工作面的瓦斯，且長鋼梁對棚支護頂板整體穩(wěn)定性高，老塘放煤后有金屬網擋矸，且老塘整齊一致，工作面頂底板移近量縮小。不僅改善了工作面作業(yè)環(huán)境，且又便于工作面工程質量管理。

其主要優(yōu)點：

η型鋼梁是由兩根η型鋼梁對焊而成，易保證質量，結構性能優(yōu)越，支護強度高，不易損傷。

選擇與工作面礦壓顯現相適應的型號，可以做到合理、節(jié)約，減少勞動強度。

使用η型鋼梁只需掏出梁窩，就可前移頂梁；支好支架后再采運下部的煤，同時縮短了支架的端面距，減少頂板裸漏時間和裸漏面積，能及時有效地支護端面頂板，防止或減少端面頂板的早期離層和冒落。

使用η型長鋼梁后，可以避免因鉸接頂梁的歪斜松動而導致頂板的漏頂和冒頂。

當煤層賦存地質條件發(fā)生變化時，采煤進度和放頂步距不受象鉸接頂梁那樣的限制，可已任意調整，另外，支架的排距也可靈活調整，以適應頂板壓力的變化。

采用單輪間隔放煤輔助工序少，易于掌握，對頂煤的擾動也小，煤炭損失少，混矸石少，容易保證煤質。

采用低位放煤口，其優(yōu)點底煤丟失少，采出率高，飛揚在工作面的煤塵少，有利于工人健康；低位放煤口不會造成放煤時煤矸滾落傷人等危害，封堵口時方便、迅速，安全。另外，在工作面移支架過程中頂煤隨之垮落，放煤前冒落帶矸石已基本充填滿采空區(qū)，放煤后冒落的矸石仍能高出支架梁頭，支架受上部大塊矸石的沖擊較小，有利于支架的穩(wěn)定和工作面安全。

4取得的經濟效益及社會效益

工作面通過采用π型組合鋼梁配合單體液壓支柱支護,加上高強度金屬菱形網護頂不僅改善了通風、行人條件，且確保了作業(yè)人員的安全；簡化了生產環(huán)節(jié)；提高工作面支架整體穩(wěn)定安全性；提高工作面回采率；采用新型金屬菱形網護頂后，減少矸石進入煤流，保證煤炭質量符合要求；能便于工作面工程質量管理，及規(guī)范使用端頭支護（機頭大棚），使工作面質量標準化更上臺階；減少工作面材料消耗；降低工人的勞動強度，改善生產作業(yè)環(huán)境，提高采面安全可靠程度；其綜合效益特別顯著。