π型组合钢梁在炮采放顶煤工作面中的应用管理

π型组合钢梁在炮采放顶煤工作面中的应用管理

红岭煤矿井下开采山西组二1煤层。直接顶为砂质泥岩，裂隙发育，易垮落，老顶为砂岩。属于中等稳定，ⅱ类顶板。煤层厚度3.1－7.4m，平均厚度6.2m，倾角10－25°，为一稳定性中硬厚煤层。目前井下生产采区有14、15两个采区，每个采区一个回采工作面，两个工作面全部采用单体柱、铰接顶梁配合塑料网护顶支护方法，走向长壁倾斜沿底放顶煤一次采全高区内后退式全部垮落采煤方法，剩余顶煤，在老塘放顶后回出。

2008年初四采区14101准备工作面正在布置，工作面上下巷全部采用u型钢加金属网配合木背板支护，两巷道净断面均为8.03。以往工作面上下巷都采用工字钢棚支护，断面小，支架变形严重，普遍存在前掘后坏现象，工作面回采过程中上下巷受采动影响，支架变形极快，严重制约着工作面的正常安全生产。在14101工作面上下巷采用大断面u型钢可缩性支架支护后，虽有变形，但完全能满足工作面正常安全生产需要及质量标准化的要求。

解决工作面两巷支护问题后，鉴于红岭矿以前在工作面采用回采方法在回采过程中工程质量极难管理，即顶梁不平、柱排距不均匀、支护工序复杂、支护材料多、支架棚极易变形、端头支护使用不规范，且回采率低、煤质差，工人劳动强度大等问题。为解决以上问题，根据国家相关产业政策大力提倡使用新工艺、新材料、新设备、新技术在各行业生产中创新应用，我公司为加快矿井建设高产、高效、节能矿井的步伐，减少煤炭资源损失，提高原煤质量，确保放顶煤工作面开采更科学、安全、经济、高效的条件下进行，经公司研究决定，在14101炮采放顶煤工作面采用π型组合钢梁配合新型金属菱形网对工作面进行支护开采。

2主要工艺简述如下：

工作面落运煤：由于煤质松软，工作面采用单排眼爆破落煤，人工霍煤，安装刮板输送机运煤，此时，刮板输送机为于煤墙侧。采煤进尺为1.1m。

工作面支护：工作面采用η型长钢梁对棚二梁五柱的支护方式，棚距为0.6m，主副梁间距为0.1m。最大控顶距3.5m，最小控顶距2.4m。安全出口采用4.0m长η型钢梁四组八根，每梁由四跟单体柱支护。每组均顺次单梁前移，另一根随后跟进。工作面采用1.3×1.5m金属菱形网配合小圆木进行护顶。

放顶煤：采煤、放顶煤平行作业。放煤采用单轮间隔放煤，从下至上的顺序进行，见矸闭口。放煤口间距为1.2-1.5m，放煤口规格0.4×0.4m。工作面一采一放，放顶步距为1.1m，此时输送机位于老塘侧，放落的煤由运输机运出。

移输送机：工作面放煤，清煤后，将输送机移至煤墙侧，铺设好后，可进行下一循环的工作。

支护工作面采用π型组合钢梁配合单体液压支柱支护,加上高强度金属菱形网护顶,长排梁对棚支护，分主副梁垫步前移，煤墙采煤,老塘放煤,工作面形成双侧出煤,工作面控顶距最大为3.4m，最小控顶距2.4m，工作面控顶距缩小后风速提高，放炮后能快速吹散工作面的瓦斯，且长钢梁对棚支护顶板整体稳定性高，老塘放煤后有金属网挡矸，且老塘整齐一致，工作面顶底板移近量缩小。

工作面采用η型钢梁配合单体支柱支护，其工艺流程为：打眼――放炮――移主梁（前步梁）――支设后方两柱――霍煤――支设前贴帮柱――回柱放顶（移后步梁）――开口放煤――补网堵口――移输送机，完成一个循环。

3实际应用效果

工作面通过采用π型组合钢梁配合单体液压支柱支护,加上高强度金属菱形网护顶,其安全程度高；煤墙采煤,老塘放顶煤,工作面形成双侧出煤,产量高,劳动强度小,工效高。工作面控顶距缩小后风速提高，放炮后能快速吹散工作面的瓦斯，且长钢梁对棚支护顶板整体稳定性高，老塘放煤后有金属网挡矸，且老塘整齐一致，工作面顶底板移近量缩小。不仅改善了工作面作业环境，且又便于工作面工程质量管理。

其主要优点：

η型钢梁是由两根η型钢梁对焊而成，易保证质量，结构性能优越，支护强度高，不易损伤。

选择与工作面矿压显现相适应的型号，可以做到合理、节约，减少劳动强度。

使用η型钢梁只需掏出梁窝，就可前移顶梁；支好支架后再采运下部的煤，同时缩短了支架的端面距，减少顶板裸漏时间和裸漏面积，能及时有效地支护端面顶板，防止或减少端面顶板的早期离层和冒落。

使用η型长钢梁后，可以避免因铰接顶梁的歪斜松动而导致顶板的漏顶和冒顶。

当煤层赋存地质条件发生变化时，采煤进度和放顶步距不受象铰接顶梁那样的限制，可已任意调整，另外，支架的排距也可灵活调整，以适应顶板压力的变化。

采用单轮间隔放煤辅助工序少，易于掌握，对顶煤的扰动也小，煤炭损失少，混矸石少，容易保证煤质。

采用低位放煤口，其优点底煤丢失少，采出率高，飞扬在工作面的煤尘少，有利于工人健康；低位放煤口不会造成放煤时煤矸滚落伤人等危害，封堵口时方便、迅速，安全。另外，在工作面移支架过程中顶煤随之垮落，放煤前冒落带矸石已基本充填满采空区，放煤后冒落的矸石仍能高出支架梁头，支架受上部大块矸石的冲击较小，有利于支架的稳定和工作面安全。

4取得的经济效益及社会效益

工作面通过采用π型组合钢梁配合单体液压支柱支护,加上高强度金属菱形网护顶不仅改善了通风、行人条件，且确保了作业人员的安全；简化了生产环节；提高工作面支架整体稳定安全性；提高工作面回采率；采用新型金属菱形网护顶后，减少矸石进入煤流，保证煤炭质量符合要求；能便于工作面工程质量管理，及规范使用端头支护（机头大棚），使工作面质量标准化更上台阶；减少工作面材料消耗；降低工人的劳动强度，改善生产作业环境，提高采面安全可靠程度；其综合效益特别显著。