翟展民

(西山煤電(集團(tuán))白家莊礦業(yè)公司，山西 太原 030022)

1 實(shí)驗(yàn)背景

我國(guó)是一個(gè)煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，煤炭產(chǎn)量在資源結(jié)構(gòu)中占較大比例。隨著煤炭開采的不斷深入，許多礦區(qū)都?xì)埩袅舜罅窟吔敲褐?，布置正?guī)工作面回采困難，更難采用綜采工藝。新裝備開采邊角煤柱適應(yīng)性差，不能發(fā)揮應(yīng)有的效果，特別是老礦，巷道狹窄，使采用新技術(shù)、裝備受到限制。

面對(duì)裝備的不斷更新與邊角煤地質(zhì)條件限制之間的矛盾，探討解決當(dāng)前形勢(shì)下淘汰老舊工藝(包括高檔普采)，實(shí)現(xiàn)綜采化，提高資源回收率，適宜回收邊角煤技術(shù)裝備問題，已成為目前面臨的重要課題。針對(duì)這一課題，西山煤電機(jī)電總廠制造出ZFZ2600/15/24組合式直線型液壓支架，在西山煤電集團(tuán)白家莊礦南坑38709工作面進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。試驗(yàn)期間，通過8#煤上分層工作面條件下，部分功能的試驗(yàn)，該型號(hào)支架基本適用，但對(duì)于其他開采條件下的支架全功能試驗(yàn)還缺乏實(shí)踐檢驗(yàn)。隨后，又在白家莊礦二號(hào)井23519工作面進(jìn)行分層開采試驗(yàn)，進(jìn)一步檢測(cè)支架性能，完善支架結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)功能，使其成為成熟架型。

2 支架試驗(yàn)、使用情況

2.1 支架試驗(yàn)的工作面條件

1)工作面概況。23519工作面位于二號(hào)井710水平五盤區(qū)，地面位于桃杏南山梁。其地面標(biāo)高1 050～1 100 m，工作面標(biāo)高650～710 m，蓋山厚度390～400 m。工作面正巷外側(cè)為23517已采工作面，副巷外側(cè)為710水源工程鉆孔，切眼外側(cè)為西峪礦區(qū)，上部為22519工作面采空區(qū)。工作面屬于奧灰?guī)洪_采區(qū)，斷層附近有輕微滴水，其它地方基本無(wú)淋滴水現(xiàn)象，最大涌水量0.002 m3/min，正常涌水量0.001 m3/min;絕對(duì)瓦斯涌出量 0.32 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量0.66 m3/t;煤塵爆炸指數(shù)為8.9%;自燃發(fā)火期為6個(gè)月，屬三類不易自燃煤層;工作面工業(yè)儲(chǔ)量 22.2 萬(wàn) t，可采儲(chǔ)量 20.7 萬(wàn) t。

2)煤層情況。工作面煤層厚度5.5～5.7 m，平均5.6 m，普氏硬度f(wàn)=2;煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其具體情況為煤層頂板往下2.2 m處有1層0.2 m厚的頁(yè)巖夾石，該層夾矸下有2.0 m厚的煤，此層煤下接第2層夾矸，厚度為0.4 m，再往下有1層0.8 m 厚的煤;煤層傾角為8°～13°，平均 10°;煤層可采指數(shù)100%;變異系數(shù)17%;煤層穩(wěn)定，頂?shù)装迩闆r見表1。

3)工作面參數(shù)及巷道支護(hù)。23519工作面走向長(zhǎng)236～266 m，平均 250 m，傾斜長(zhǎng) 115 m，煤厚 5.6 m，煤層容重1.38 t/m3;巷道支護(hù)采用11#礦工鋼梯形親口棚子支護(hù)，上凈寬2.2 m，下凈寬2.9 m，凈高2 m，巷道凈斷面積 S凈=5.8 m2，S掘=7.02 m2，巷道平面布置圖、斷面圖見圖1、圖2。

表1 頂?shù)装迩闆r表

圖1 巷道平面布置圖

圖2 巷道斷面圖

2.2 支架的安裝、運(yùn)輸情況

白家莊礦業(yè)公司二號(hào)井井下運(yùn)輸大巷、盤區(qū)運(yùn)輸巷及工作面副巷等巷道高度、寬度等尺寸較小，在一定程度上限制液壓支架的運(yùn)輸、安裝。ZFZ2600/15/24組合式液壓支架是一種可拆型液壓支架，該型號(hào)支架主要技術(shù)參數(shù)如下:

高 度:1.5 ～2.4 m

中心距:1.5 m

初撐力:1 939 kN

工作阻力:2 600 kN

對(duì)底板平均比壓:1.65 MPa

支護(hù)強(qiáng)度:0.486 MPa

移架步距:600 mm

泵站壓力:31.5 MPa

操作方式:本架控制

支架重量:5 t

該型號(hào)支架具有拆卸簡(jiǎn)便、運(yùn)輸便捷、安裝方便等特點(diǎn)，解決了井下運(yùn)輸難題，為該公司結(jié)束高檔普采，實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤奠定了基礎(chǔ)。

運(yùn)輸支架前，重新測(cè)量運(yùn)輸沿線巷道斷面凈高、凈寬等尺寸，確保該尺寸滿足運(yùn)輸支架要求;由機(jī)電段負(fù)責(zé)對(duì)沿途所有的絞車、“一坡三擋”設(shè)施以及沿途巷道的電纜、水管逐項(xiàng)檢查，確保齊全有效。

根據(jù)二號(hào)井運(yùn)輸巷道實(shí)際情況，支架運(yùn)輸路線為:松樹坑→外運(yùn)→50HP斜坡→840上車場(chǎng)→840井底車場(chǎng)→840大巷→710上車場(chǎng)→710井底車場(chǎng)→710大巷→六風(fēng)管→23519副巷→23519切眼→卸車安裝。

支架由地面裝車完畢，經(jīng)由上述路線運(yùn)至23519工作面后，采用后退式，即由機(jī)頭向機(jī)尾方向逐架進(jìn)行安裝，其工藝過程為:

卸支架→磨架至安裝點(diǎn)→上夾板和連接桿→接通低壓油管→半升支架→支架調(diào)向→擺正支架→升架接頂。

2.3 支架工業(yè)性試驗(yàn)情況

為了保證工業(yè)性試驗(yàn)的順利進(jìn)行，白家莊礦業(yè)公司成立了試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)組，隨時(shí)解決試驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題。對(duì)試驗(yàn)工作面的操作人員，進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使他們掌握支架操作的基本原理和正確方法。在工作面初采初放期間安排生產(chǎn)、機(jī)電、安監(jiān)等部門的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟班，準(zhǔn)確掌握第一手資料。機(jī)電公司編制《ZFZ2600－15/24型液壓支架操作規(guī)程》。在支架試驗(yàn)過程中，集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)和礦領(lǐng)導(dǎo)多次深入井下現(xiàn)場(chǎng)，并召開專題會(huì)議及時(shí)指導(dǎo)試驗(yàn)的進(jìn)展情況。試驗(yàn)期間，針對(duì)回采過程中存在的問題，及時(shí)采取了如下技術(shù)措施:

1)支架兩側(cè)要保持齊直，偏差不大于100 mm。

2)支架頂、底梁與巷道頂?shù)装灞３制叫校Ъ芰⒅c頂?shù)琢罕３执怪?，其最大仰俯角不大?0°。

3)支架兩分組中心距不超過1 500 mm。

4)支架的操作程序?yàn)?割煤—移架—移運(yùn)輸機(jī)，要求跟機(jī)及時(shí)支護(hù)頂板，移架距離滯后采煤機(jī)滾筒3～5 m，推溜滯后10～15 m。支架應(yīng)及時(shí)支護(hù)，若移架速度跟不上采機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須停機(jī)移架。

5)在移架過程中，如發(fā)現(xiàn)頂板卡住頂梁，不要強(qiáng)行移架，可將操縱閥手把扳到降架位置，使頂梁下降之后再移架。

6)移架操作要做到“快”、“夠”、“正”、“勻”、“平”、“緊”、“嚴(yán)”、“凈”。

7)移架時(shí)，操作工站在架內(nèi)把支架下降到頂梁離頂板100～150 mm時(shí)，停止降柱，把操作手把歸零。開動(dòng)移溜千斤頂，帶動(dòng)支架向前移動(dòng)，操作過程中操作人員需邊操作、邊觀察頂板、立柱、頂梁、推移千斤頂?shù)倪\(yùn)行情況，手不得觸及伸縮的部件以免擠傷。移架時(shí)應(yīng)避免帶壓擦頂移架。如遇頂板破碎無(wú)法避免時(shí)，要將壓力釋放，頂梁與頂板輕微擦頂通過。

8)移架時(shí)速度要快，并隨時(shí)調(diào)整支架，不得歪斜;架間距保持在規(guī)定范圍以內(nèi);移架后的支架應(yīng)成一條直線;使支架達(dá)到規(guī)定的初撐力。如出現(xiàn)支架歪斜、不正、擠架、咬架等現(xiàn)象，應(yīng)使用單體支柱進(jìn)行調(diào)整。單體支柱底端要支在實(shí)底上，上端要選擇支架的合適位置，有條件時(shí)要墊上墊木，以防滑移倒柱傷人。調(diào)整支架時(shí)，要有專人觀察頂板及支柱，支架受力情況，發(fā)現(xiàn)異常要停止作業(yè)，處理隱患后方可重新作業(yè)。

9)要經(jīng)常觀察頂板，支架頂梁與頂板要嚴(yán)密接觸，不準(zhǔn)有空頂現(xiàn)象，出現(xiàn)空頂必須立即勾好。

10)移架時(shí)，如阻力過大，要及時(shí)查找原因并進(jìn)行處理，嚴(yán)禁強(qiáng)行移架。

11)移架過程中，如發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重片幫，應(yīng)提前拉架支護(hù)。發(fā)現(xiàn)漏頂應(yīng)停機(jī)處理，在做臨時(shí)支護(hù)時(shí)，刮板運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)必須停電閉鎖，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)。

12)支架移到位后迅速升起前立柱，使頂梁前部先接頂，待頂梁全部接頂后，升起后立柱使頂梁后部接頂，這樣頂板壓力就均布在四根立柱上，避免先升后立柱后升前立柱會(huì)使支架頂梁前部接頂不嚴(yán)，支架有“栽頭”現(xiàn)象。

13)支架拉移時(shí)除工作人員外，支架下方及兩側(cè)不得有人，操作人員站在支架下方支架底梁上，目視支架及兩側(cè)進(jìn)行拉移。

14)拉移支架時(shí)兩側(cè)支架不得同時(shí)拉移，一組支架拉移過后并升緊達(dá)到規(guī)定初撐力，經(jīng)檢查無(wú)問題后方可拉移另一組支架。

15)拉移支架時(shí)要有專人在另一側(cè)支架下觀察電纜管路及頂板情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)通知支架操作人員，停止拉架進(jìn)行處理。

16)支架頂梁要接頂嚴(yán)密，遇冒落帶或頂板高度變坡較大時(shí)，要用背板或柱帽襯平，遇巷道底板不平或變坡較大時(shí)要拉底或墊柱帽將底板襯平，保證支架頂?shù)琢菏芰鶆颉?/p>

17)移架完成后，將支架操縱手柄打到零位、關(guān)閉截止閥，任何人不得隨意亂動(dòng)。

2.4 通過該支架在工作面試驗(yàn)數(shù)據(jù)及效果

1)工作面支架最大工作阻力40 MPa，而支架額定工作阻力42.2 MPa，能完全滿足支護(hù)要求。工作面初次來壓步距大約7～10 m，周期來壓步距大約5～8 m。

2)該支架頂梁雖為鉸接連接，整體性較差，但經(jīng)對(duì)23519工作面觀察，該支架頂梁基本上滿足了控制頂板的要求，加裝側(cè)護(hù)板后可解決遇頂板破碎地點(diǎn)易出現(xiàn)漏渣的現(xiàn)象。

3)該支架采用“一柱一閥”制，解決了升降架過程中易出現(xiàn)的兩側(cè)頂梁的不同步現(xiàn)象。

4)因該支架為輕型組合式支架，采用整體式底座，在應(yīng)用過程中整體性較穩(wěn)定，未出現(xiàn)左右傾倒、前俯后仰現(xiàn)象，能夠滿足工作面整體性要求。

5)ZFZ2600/15/24組合式直線型液壓支架，原設(shè)計(jì)為放頂煤支架，其尾梁較短，在23519工作面上分層試驗(yàn)，該工作面回采期間鋪設(shè)菱形網(wǎng)，所以在支架后部竄矸問題上沒有試驗(yàn)，而在2#、6#、8#煤層中開采，若不鋪網(wǎng)，竄矸問題嚴(yán)重，影響該支架性能。

3 結(jié)論

通過2個(gè)工作面的試驗(yàn)，得出ZFZ2600/15/24組合式直線型液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、重量輕，便于井下安裝和拆除，特別是在巷道斷面窄小，運(yùn)輸條件有限的地點(diǎn)更能顯示出其安裝、拆除及運(yùn)輸時(shí)的靈活性。使用該支架，與高檔普采工作面相比，增大了職工井下作業(yè)的安全性，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率。

該支架是介于常規(guī)綜采與高檔普采之間的一種過渡型輕型支架，是代替高檔采煤進(jìn)行邊角煤回收或布置小型綜采面的有效架型，具有較大的應(yīng)用空間和市場(chǎng)前景。

主要存在如下問題:

1)ZFZ2600/15/24輕型液壓支架在回采工作面使用良好，雖局部存在不足，但經(jīng)過改進(jìn)，在開采中是比較適用的。

2)由于試驗(yàn)期間未進(jìn)行放頂煤功能測(cè)試，未能檢測(cè)支架在放頂煤工作面的性能，該性能有待進(jìn)一步研究解決。