刨煤機在全自動化工作麵過空巷

一、工作麵現狀及地質情況

12#層301盤區8114工作麵走向長度 1620m ，傾斜長 149m ，煤層賦存起伏較大，，整體平均厚度 1.6m ，其頂板岩性：偽頂為炭質頁岩及細砂岩互層，厚0～ 1.35m ,易垮落，直接頂岩性為灰色的細砂岩，厚 4.5m ，層理發育致密塊狀，老頂岩性為細砂岩及砂質頁岩，厚 14.11m ,層理發育致密塊狀。

該麵由於曆史原因留下了平行工作麵的兩條空巷。第一條空巷命名L₁，距邊切眼 147米 ，該空巷高 1.9米 ，寬 3米 ，現采用2排錨杆支護，錨杆排間距為 1.0米 。第二條空巷命名為L₂，距切眼 210米 ，兩條空巷相距 63米 ，該空巷高 1.8米 ，寬 6.5米 ，現采用6排錨杆，3排錨索，2排φ 20cm 木點柱支護，錨杆排間距為 1.0米 ，錨索排間距為 4.0米 。兩條空巷支護錨杆型號為φ 16mm ，長 1.7米 ，錨索支護型號φ 16mm 長 4.5米 。這兩條空巷巷道本身超高使工作麵支架不能接頂給工作麵的正常開采帶來了一定的困難。

二、工作麵過空巷技術方案的論證和確定

(一) 、工作麵過空巷技術方案的論證

采用過空巷時煤壁支承——液壓支架支承——古塘矸石支承三種力係同時作用的力學平衡體係，估算空巷的支護載荷。

1．繞前端老頂斷裂點的順時針作用力矩為：

l（ 15m ）

b( 5m )

c( 3m )

M₀=1/2×ahlrl/2+amkr(c＋b)/2

=1/2×1.5×14.11×15×2.5×15/2＋1.5×4.5×8×2.5×8/2

=2976.33＋540=3516.3噸m= 3516300kg ·M

=3516300×9.8=34459740N·m=34.46 MN·m

2、繞前端老頂斷裂點的逆時針阻力矩為：

M₀′=q÷9.8×(c＋b/2)＋1/2ahlr1/3[c＋b＋(l－c－b)/2]

=4600÷9.8×5.5＋1/2×1.5×14.11×15×2.5×（1/3）×11.5

=2581.63＋1521.23=4102.86噸·m=40.21MN·m

式中：l——周期來壓步距為 15米 ；h—老頂厚為 14.11米 ，m——直接頂厚為 4.5米 ；q——支架工作阻力為4600 KN/架；a——支架寬為 1.5米 ；r——岩石的比重為2.5t/m³；c——空巷的寬度為 3米 ； b——支架的長度為 5米 。

因此，支架、圍岩阻力和作用力的力矩關係為M₀′＞M₀，即支架和冒落矸石的阻力距大於老頂下沉的轉動力距，按過空巷的頂板岩層大結構最危險情況考慮，是能維持自身平衡，過空巷的最大問題是維持采場範圍內直接頂的支護以及直接頂的穩定是關鍵。

3、空巷支護載荷可按直接頂自重考慮據此03manbetx ：需要支護載荷為

q_x=rm=25×4.5=112.5 KN/ m²

4、工作麵現空巷實際支護載荷以及安全程度評估 L₁巷

q₁′x=eg/s=149×2×5/149×3=3.33噸/ m²=32.7 KN/ m²

式中:e--空巷中原錨杆數量;g--每根錨杆的錨固力；s--支護麵積.

目前頂板支護強度每平方米，32.7 KN/ m²＜112.KN/ m²

措施1

采取補打錨索加強對頂板支護力，錨索間距為 3.0米 。

q₁′x₁=(eg＋dp)/s=（149×2×5＋50×20）/149×3=2490/447=5.57噸/ m²=54.59 KN/ m²

式中:d----補打的錨索數量;p----每根錨索的錨固力

措施2

在措施1基礎上再采取支一排單體支柱，柱距為 1.0米

q₁′x₁=(eg＋dp＋fj)/s

=（149×2×5＋50×20＋150×30）/149×3=6990/447

=15.64噸/ m²=153.25 KN/ m²

式中：f——補支的單體液壓支柱數量；

j——每根單體液壓支柱的支承力；

q₁′x₁＞qx安全係數K=1.4倍

B、校核L₂巷支護強度

qx=rm=25×4.5=112.5 KN/ m²

L₂巷現有支護載荷以及安全程度評估

q₂x₁=(eg＋dq)/s=（149×6×5＋50×2×20）/149×6.5

=4470+2000/968.5=668噸/ m²=65.47 KN/ m²

采取增加二排單體，柱距 1.0米 校驗支護強度

q₂x₂=(eg＋dq)/s＋fj/s

=（149×6×5＋50×2×20）/149×6.5＋300×30/149×6.5 =15470/968.5=15.97噸/ m²=156.54 KN/ m²

q₂x₂＞qx=112.5 KN/ m²滿足支護要求

安全係數校驗 K=1.4倍，滿足安全要求

因該麵現有二排木支護，綜合考慮後可將單體支柱柱距定為 1.5米 ，以方便快速通過該條空巷。

（二）工作麵過空巷技術方案的確定：

1、刨煤機工作麵過空巷支護形式采取錨杆、錨索配合單體液壓支柱聯合支護的形式通過。

2、過第一條空巷（L₁）時在原支護的基礎上補打一排間距為 3.0m 的錨索，支單體支柱一排柱距 1.0m 。

3、過第二條空巷（L₂）時在原支護的基礎上補支單體支柱兩排柱距 1.5m 。

4、工作麵過空巷時采用尾超前頭 15m 調斜開采。$Page_Split$

三、工作麵過空巷的施工組織和現場管理

（一）、過空巷前的準備工作

1、加大檢修力度，加強工作麵定檢，保證機電設備運轉正常

在過空巷前刨煤機隊就加大了檢修力度，保證了三機配套正常運轉，為刨煤機快速過空巷暢通了機電基礎。

2、合理調斜工作麵，減小了空巷一次暴露麵積

在距空巷前 60m 開始對工作麵進行調斜工作，做到尾超前頭10— 15m ，使工作麵支架從尾向頭逐步通過空巷，把工作麵空頂控製在了最小限度。

3、提前做好了切眼假頂，保證了支架接頂嚴密

由於兩條空巷的高度均在 1.8m 以上，而刨煤機支架最大支承高度 1.55m 以內，在刨煤機距空巷前 80m ，做好了兩條空巷的假頂，由於假頂的構築，保證了支架接頂嚴密，推溜正常，提高了頂板支承的可靠性，加快了推溜移架的速度。

4、加強兩空巷的支護力度，提高工作麵抵卸集中壓力的能力

在工作麵距空巷 60m 對空巷加強支護，第一條空巷補打了錨索50架，兩端口及中間加強支護共補打錨索80架，支單體液壓支柱150根。第二條空巷補支木點柱200根，補支單體液壓支柱200根，補架假頂護頂工字鋼50根，有力地保證了切眼的支護強度。

（二）、過空巷過程的勞動組織與現場管理

這次過空巷工程是集技術、綜采、工掘、機電、回收、通風為一體的係統工程，必須做到統一指揮，步調一致。要求各個隊組、各道工序、各項工程必須達到標準，實行規範化、標準化操作，整個過空巷共用了13個小班的時間，由於分工明確，配合得當，使空巷順利通過。

四、取得的經濟效益和社會效益

1、截止 6月15日 早班結束，刨煤機隊生產煤炭32000噸，沒有因過空巷過多地影響生產。

2、這次過空巷共用工500個，用工少，效益大，效率高。

五、存在問題及今後的發展方向

盡管這次過空巷比較順利，但在施工的過程中也暴露了一些問題。

1、幹部現場指揮的經驗不足，出現了盲目冒進造成失誤的現象，致使工作麵工程質量差，結果導致了工作麵斷刨鏈一次。

2、部分錨杆、錨索以及假頂梁固定不牢，出現了假頂梁被支架頂翻現象。

3、過第二條空巷考慮的不細，假頂梁固定的不好，造成了臨時下工字鋼突擊架抬棚，固定假頂梁的現象。

這次過空巷為以後類似條件下開采提供了可靠的理論依據和寶貴的經驗，但是，空巷內支柱數量仍然很多，在開采過程中，需回撤大量的木支柱和單體液壓支柱，因此，考慮以後再過空巷時，試驗加大錨索支護密度，取消單體支柱和木點柱的支護，以減少工序贏得推進速度。