刨煤機(jī)在全自動(dòng)化工作面過(guò)空巷

一、工作面現(xiàn)狀及地質(zhì)情況

12#層301盤(pán)區(qū)8114工作面走向長(zhǎng)度1620m，傾斜長(zhǎng)149m，煤層賦存起伏較大，，整體平均厚度1.6m，其頂板巖性：偽頂為炭質(zhì)頁(yè)巖及細(xì)砂巖互層，厚0～1.35m,易垮落，直接頂巖性為灰色的細(xì)砂巖，厚4.5m，層理發(fā)育致密塊狀，老頂巖性為細(xì)砂巖及砂質(zhì)頁(yè)巖，厚14.11m,層理發(fā)育致密塊狀。

該面由于歷史原因留下了平行工作面的兩條空巷。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(xiàn)采用2排錨桿支護(hù)，錨桿排間距為1.0米。第二條空巷命名為L(zhǎng)₂，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(xiàn)采用6排錨桿，3排錨索，2排φ20cm木點(diǎn)柱支護(hù)，錨桿排間距為1.0米，錨索排間距為4.0米。兩條空巷支護(hù)錨桿型號(hào)為φ16mm，長(zhǎng)1.7米，錨索支護(hù)型號(hào)φ16mm長(zhǎng)4.5米。這兩條空巷巷道本身超高使工作面支架不能接頂給工作面的正常開(kāi)采帶來(lái)了一定的困難。

二、工作面過(guò)空巷技術(shù)方案的論證和確定

(一) 、工作面過(guò)空巷技術(shù)方案的論證

采用過(guò)空巷時(shí)煤壁支承——液壓支架支承——古塘矸石支承三種力系同時(shí)作用的力學(xué)平衡體系，估算空巷的支護(hù)載荷。

1．繞前端老頂斷裂點(diǎn)的順時(shí)針作用力矩為：

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(diǎn)的逆時(shí)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(lái)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——巖石的比重為2.5t/m³；c——空巷的寬度為3米； b——支架的長(zhǎng)度為5米。

因此，支架、圍巖阻力和作用力的力矩關(guān)系為M₀′＞M₀，即支架和冒落矸石的阻力距大于老頂下沉的轉(zhuǎn)動(dòng)力距，按過(guò)空巷的頂板巖層大結(jié)構(gòu)最危險(xiǎn)情況考慮，是能維持自身平衡，過(guò)空巷的最大問(wèn)題是維持采場(chǎng)范圍內(nèi)直接頂?shù)闹ёo(hù)以及直接頂?shù)姆€(wěn)定是關(guān)鍵。

3、空巷支護(hù)載荷可按直接頂自重考慮據(jù)此分析：需要支護(hù)載荷為

q_x=rm=25×4.5=112.5 KN/ m²

4、工作面現(xiàn)空巷實(shí)際支護(hù)載荷以及安全程度評(píng)估 L₁巷

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

式中:e--空巷中原錨桿數(shù)量;g--每根錨桿的錨固力；s--支護(hù)面積.

目前頂板支護(hù)強(qiáng)度每平方米，32.7 KN/ m²＜112.KN/ m²

措施1

采取補(bǔ)打錨索加強(qiáng)對(duì)頂板支護(hù)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(bǔ)打的錨索數(shù)量;p----每根錨索的錨固力

措施2

在措施1基礎(chǔ)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(bǔ)支的單體液壓支柱數(shù)量；

j——每根單體液壓支柱的支承力；

q₁′x₁＞qx 安全系數(shù)K=1.4倍

B、校核L₂巷支護(hù)強(qiáng)度

qx=rm=25×4.5=112.5 KN/ m²

L₂巷現(xiàn)有支護(hù)載荷以及安全程度評(píng)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(yàn)支護(hù)強(qiáng)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(mǎn)足支護(hù)要求

安全系數(shù)校驗(yàn) K=1.4倍，滿(mǎn)足安全要求

因該面現(xiàn)有二排木支護(hù)，綜合考慮后可將單體支柱柱距定為1.5米，以方便快速通過(guò)該條空巷。

（二）工作面過(guò)空巷技術(shù)方案的確定：

1、刨煤機(jī)工作面過(guò)空巷支護(hù)形式采取錨桿、錨索配合單體液壓支柱聯(lián)合支護(hù)的形式通過(guò)。

2、過(guò)第一條空巷（L₁）時(shí)在原支護(hù)的基礎(chǔ)上補(bǔ)打一排間距為3.0m的錨索，支單體支柱一排柱距1.0m。

3、過(guò)第二條空巷（L₂）時(shí)在原支護(hù)的基礎(chǔ)上補(bǔ)支單體支柱兩排柱距1.5m。

4、工作面過(guò)空巷時(shí)采用尾超前頭15m調(diào)斜開(kāi)采。$Page_Split$

三、工作面過(guò)空巷的施工組織和現(xiàn)場(chǎng)管理

（一）、過(guò)空巷前的準(zhǔn)備工作

1、加大檢修力度，加強(qiáng)工作面定檢，保證機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常

在過(guò)空巷前刨煤機(jī)隊(duì)就加大了檢修力度，保證了三機(jī)配套正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為刨煤機(jī)快速過(guò)空巷暢通了機(jī)電基礎(chǔ)。

2、合理調(diào)斜工作面，減小了空巷一次暴露面積

在距空巷前60m開(kāi)始對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)斜工作，做到尾超前頭10—15m，使工作面支架從尾向頭逐步通過(guò)空巷，把工作面空頂控制在了最小限度。

3、提前做好了切眼假頂，保證了支架接頂嚴(yán)密

由于兩條空巷的高度均在1.8m以上，而刨煤機(jī)支架最大支承高度1.55m以?xún)?nèi)，在刨煤機(jī)距空巷前80m，做好了兩條空巷的假頂，由于假頂?shù)臉?gòu)筑，保證了支架接頂嚴(yán)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(qiáng)兩空巷的支護(hù)力度，提高工作面抵卸集中壓力的能力

在工作面距空巷60m對(duì)空巷加強(qiáng)支護(hù)，第一條空巷補(bǔ)打了錨索50架，兩端口及中間加強(qiáng)支護(hù)共補(bǔ)打錨索80架，支單體液壓支柱150根。第二條空巷補(bǔ)支木點(diǎn)柱200根，補(bǔ)支單體液壓支柱200根，補(bǔ)架假頂護(hù)頂工字鋼50根，有力地保證了切眼的支護(hù)強(qiáng)度。

（二）、過(guò)空巷過(guò)程的勞動(dòng)組織與現(xiàn)場(chǎng)管理

這次過(guò)空巷工程是集技術(shù)、綜采、工掘、機(jī)電、回收、通風(fēng)為一體的系統(tǒng)工程，必須做到統(tǒng)一指揮，步調(diào)一致。要求各個(gè)隊(duì)組、各道工序、各項(xiàng)工程必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化操作，整個(gè)過(guò)空巷共用了13個(gè)小班的時(shí)間，由于分工明確，配合得當(dāng)，使空巷順利通過(guò)。

四、取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

1、截止6月15日早班結(jié)束，刨煤機(jī)隊(duì)生產(chǎn)煤炭32000噸，沒(méi)有因過(guò)空巷過(guò)多地影響生產(chǎn)。

2、這次過(guò)空巷共用工500個(gè)，用工少，效益大，效率高。

五、存在問(wèn)題及今后的發(fā)展方向

盡管這次過(guò)空巷比較順利，但在施工的過(guò)程中也暴露了一些問(wèn)題。

1、干部現(xiàn)場(chǎng)指揮的經(jīng)驗(yàn)不足，出現(xiàn)了盲目冒進(jìn)造成失誤的現(xiàn)象，致使工作面工程質(zhì)量差，結(jié)果導(dǎo)致了工作面斷刨鏈一次。

2、部分錨桿、錨索以及假頂梁固定不牢，出現(xiàn)了假頂梁被支架頂翻現(xiàn)象。

3、過(guò)第二條空巷考慮的不細(xì)，假頂梁固定的不好，造成了臨時(shí)下工字鋼突擊架抬棚，固定假頂梁的現(xiàn)象。

這次過(guò)空巷為以后類(lèi)似條件下開(kāi)采提供了可靠的理論依據(jù)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，但是，空巷內(nèi)支柱數(shù)量仍然很多，在開(kāi)采過(guò)程中，需回撤大量的木支柱和單體液壓支柱，因此，考慮以后再過(guò)空巷時(shí)，試驗(yàn)加大錨索支護(hù)密度，取消單體支柱和木點(diǎn)柱的支護(hù)，以減少工序贏得推進(jìn)速度。