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摘要：本文论述了三软煤层工作面的快速改造技术。
关键词：工作面 采煤工艺 液压变架
鹤济王屋山煤业有限公司位于济源市王屋镇燕庄村。矿井开采二1煤层，煤层倾角10°～25°，煤厚0.5-7.6m，平均煤厚3m。井田东西走向1.87km，倾向1.01km，面积约1.02km2。矿井地质储量306.5万吨，可采储量为185.9万吨，矿井设计生产能力0.15Mt/a，开拓方式为立井单水平下山开拓，采煤工艺为炮采工艺，全部跨落法管理顶板。
1 改造前工作面概况
1103工作面采用走向长壁布置炮采工艺，全部跨落法管理顶板。支护采用单体柱配2.4mπ型梁，上下顺槽均为2.4m×2.4m工字钢对棚支护，断面5.8m2。工作面走向长度为360m，倾斜长度90m，里段长度160m，煤厚0.5-
2.4m，平均为1.8m；外段200m煤厚1.8-7.6m，平均煤厚4.2m。工作面煤的普氏系数f=0.8，属于软煤，煤层倾角10°～25°，地质储量为14.26万吨，可采储量为12.12万吨。煤层直接顶和直接底均为泥岩，遇水膨胀易底鼓。
1103工作面于2013年7月8日开始回采，截止2014年4月底共推进150m，基本每两天（4小班）推1趟，日产量130吨，按28天生产，月产量3640吨，工效仅为2.16t/工。工作面不仅单产低，而且在生产过程中，因工作面局部坡度大，再加上顶板的岩层赋存不均匀性，老顶呈现不协调破断，工作面单体支柱工作阻力呈不均匀分布，出现工作面局部来压的情况，致使出现单体支柱严重插底现象，实测单体支柱的初撑力为3～4MPa，经二次补液后初撑力为6～8MPa，仍达不到规定标准。单体支柱配π型梁已不能满足安全生产需要，且属国家淘汰的采煤工艺，再加上后段煤层变厚，必须变更采煤工艺才能满足安全生产需要。
鉴于工作面实际开采条件和存在的问题，再加上矿井煤软，其特性有利于煤层及时冒落且具有可放性，以上条件适合用采煤机滚筒切割及放顶煤开采。
2 综放工艺配套设备选择
经论证决定将1103工作面直接改造为综采放顶煤开采工艺。
①液压支架：ZF2400/16/24型69台，ZFG2800-17/
28ZC型3台；
②采煤机：MG150/375-WD型；
③刮板运输机（前部）：SGD630/220型；
④刮板运输机（后部、下顺槽）：SGW420/40T型2部；
⑤液压泵站：BRW200/31.5型2台；
⑥变压器：KBS630/10/1.2型1台，KBS500/10/1.2型1台；
⑦稳车：JH14型4台，JH16型1台。
3 综放支架安装方案的确定
1103工作面为回采期间进行综采放顶煤工艺改造，主要存在以下问题：一是副井井筒直径仅为3.4m，罐笼为1吨非标罐笼，不能实现支架直接进罐笼入井；二是副井绞车最大提升重量为4.88吨，液压支架重量为9.8吨，单件最大重量4.3吨，解体后可以满足需要，但井下没有大断面的组装站；三是井下大巷和上顺槽轨道均为18kg，巷道高度最大2m，不能满足安全运架需要；四是工作面已回采150m，老顶已跨落，停采安装液压支架压力大，特别是后切眼易出现应力集中。
针对上述问题，结合矿井实际条件，决定采用综放支架整体入井运输安装的方案，减少解体、组装环节，实现快速安装。具体方案：
①扩切眼方案：先扩后切眼，规格为2.6m×2.4m工字钢单棚支护；后扩前切眼，规格为2.4m×2.4m工字钢单棚支护；棚距0.5m，梁上敷设8根钢丝绳，间距0.5m，梁为挂耳梁，中间铰接形成支护整体，每棚采用4根单体柱加固，每8m打一个花木垛加固。上隅角预留一个5m长的稳车硐室，上顺槽上帮正对后切眼掘一个4m长的稳车硐室。
②井下大巷及上顺槽拉底净高2.1m，同时将上顺槽下口抹角，轨道更换为24kg，每隔3m用铁拉杆加固，确保安全运输支架。
③提升方案：液压支架装盘车再用4条螺丝固定，支架尾梁加焊两个U型环，用铁链连接，便于提升固定位置为支架重心。罐笼提至井口拆掉，将提升钢丝绳加安一个动滑轮后绳头固定在井架上，利用动滑轮省一半力的原理提升液压支架后部铁链（验算符合要求），使支架头向下整体入井。在井底提前铺好活动轨道，支架下到井底利用绞车牵引盘车，使盘车缓慢落至轨道上，然后拉出井底。端头支架拆除尾梁后方可下井，然后在井底组装，再运输安装。
4 液压支架的安装
①液压支架安装工序：切眼替棚改柱→运输液压支架→拆螺丝卸架→调整液压支架→连接推移千斤顶→连接液压管路升架。
②替工字钢对接梁采用φ200mm×3.4m圆木平行于原工字钢对接梁处，棚距500mm，圆木交错对接长度300mm，圆木梁端距煤墙、老塘250mm，每次替棚不得超过3棚，做到先架后回，架一回一，保证一梁三柱，并打紧打牢。木棚架好后，然后架三棚4mπ型梁顺山抬棚，将木棚抬住，且一梁三柱随支架安装后移。
③抬棚梁布置为：第一根4mπ型梁架设在后切眼老塘侧，一端穿在上一台安好支架的顶梁上，搭接长度200mm，另一端紧贴老塘侧煤壁用DZ-2.8单体柱支设，且与巷道中线成40°-50°角；第二根4mπ型梁架设在切眼替棚圆木交接处的中间部位，第三根4mπ型梁平行巷道中线架设在前切眼木棚梁中间部位，紧贴前部运输机电缆槽。
④支架车回至距安装地点3m的位置停稳并刹紧车闸后，先用木楔将支架车轮对掩挡牢固，然后用木料在支架车下端碰头打上“十字”临时挡车器，将支架车掩挡牢固。再用2股8#铅丝将推移千斤顶捆绑吊挂在前梁上，等待卸车。
⑤卸支架车时，施工负责人现场指挥，应提前在支架前梁两侧斜戗两根单体，防止卸螺丝时支架下滑。卸支架时，先卸盘车前部的两个定位楔铁及底座前部的两条固定螺栓，再将固定支架底座后部的两条螺栓卸掉，卸定位楔铁及螺栓时做到先老塘侧后煤墙侧，施工人员要集中精力，特别在卸最后两条螺栓时，要做好随时后退的准备，防止支架下滑伤人，定位楔铁及螺栓卸完后，施工负责人将现场施工人员撤到10m外的安全地点，指挥信号工发出开稳车信号，利用稳车将平盘车从支架下拉出。
⑥切眼安装支架时，第1#支架外侧距下顺槽中心1.3m。安支架前，必须先将安架位置处的浮煤杂物清净，保证支架运输通道高度不得低于2.1m，确保后路畅通。使用单体柱向安装地点调整支架时，必须将施工人员撤至安全地点，利于长枪管实施远距离操作，且两侧单体柱同时操作，保证安全调架。
⑦当被调支架距前台支架400mm时，应在紧靠所安支架外侧的4mπ型梁抬棚梁中间打一根单体柱，去掉打在所安支架内侧4mπ型梁抬棚梁头的单体柱，然后使用多根DZ-2.2单体柱配合支架自移将支架调到位，调支架使用的单体柱在支设时必须选择安全、合理的位置，操作人员顶架前，清理好退路。支设液压单体柱时要侧身单手捏枪，防止单体柱顶滑伤人，调架时人员要避开支架受力方向一侧，防止支架挤人。严禁用单体顶阀件、管座等。
⑧将被安支架与前架靠紧，与运输机对正照齐后，要及时用销轴把推移千斤顶与电缆槽连接好并恢复液压管路，慢慢地将支架升起，距抬棚梁200mm时停止升架，抽出抬棚梁后，及时将支架升紧升牢，然后安拉溜千斤顶，每架安一个，依此安装。支架安装完毕后，及时将各操作手把打到零位。
5 经济效益
在1103工作面改造，由于安装方案合理，技术措施严密，组织工作到位，仅用14天就完成支架的安装工作，比原计划提前16天，并且安装质量优良。矿井下、运、安支架的全部工作均由矿组织人员自行完成，节约资金55.64万元，其中：工资8.64万元；下支架47万元，同时，也为整合煤矿探索一套行之有效的工作面改造及综放支架安装工艺技术和管理经验。
参考文献：
[1]李金奎，李学彬，刘东生，郑学军.三软煤层巷道锚网喷联合支护的数值模拟[J].西安科技大学学报，2009（03）.
[2]程从仁，王连海，贾利平.“三软”煤层大巷锚喷支护技术[J].中州煤炭，1997（06）.
[3]梁金朝，周宗爱.三软煤层采场π梁支护形式研究[J].矿山压力与顶板管理，2004（01）.
作者简介：葛云超（1978-），男，助理工程师，济源鹤济王屋山煤业有限公司。
关键词：工作面 采煤工艺 液压变架
鹤济王屋山煤业有限公司位于济源市王屋镇燕庄村。矿井开采二1煤层，煤层倾角10°～25°，煤厚0.5-7.6m，平均煤厚3m。井田东西走向1.87km，倾向1.01km，面积约1.02km2。矿井地质储量306.5万吨，可采储量为185.9万吨，矿井设计生产能力0.15Mt/a，开拓方式为立井单水平下山开拓，采煤工艺为炮采工艺，全部跨落法管理顶板。
1 改造前工作面概况
1103工作面采用走向长壁布置炮采工艺，全部跨落法管理顶板。支护采用单体柱配2.4mπ型梁，上下顺槽均为2.4m×2.4m工字钢对棚支护，断面5.8m2。工作面走向长度为360m，倾斜长度90m，里段长度160m，煤厚0.5-
2.4m，平均为1.8m；外段200m煤厚1.8-7.6m，平均煤厚4.2m。工作面煤的普氏系数f=0.8，属于软煤，煤层倾角10°～25°，地质储量为14.26万吨，可采储量为12.12万吨。煤层直接顶和直接底均为泥岩，遇水膨胀易底鼓。
1103工作面于2013年7月8日开始回采，截止2014年4月底共推进150m，基本每两天（4小班）推1趟，日产量130吨，按28天生产，月产量3640吨，工效仅为2.16t/工。工作面不仅单产低，而且在生产过程中，因工作面局部坡度大，再加上顶板的岩层赋存不均匀性，老顶呈现不协调破断，工作面单体支柱工作阻力呈不均匀分布，出现工作面局部来压的情况，致使出现单体支柱严重插底现象，实测单体支柱的初撑力为3～4MPa，经二次补液后初撑力为6～8MPa，仍达不到规定标准。单体支柱配π型梁已不能满足安全生产需要，且属国家淘汰的采煤工艺，再加上后段煤层变厚，必须变更采煤工艺才能满足安全生产需要。
鉴于工作面实际开采条件和存在的问题，再加上矿井煤软，其特性有利于煤层及时冒落且具有可放性，以上条件适合用采煤机滚筒切割及放顶煤开采。
2 综放工艺配套设备选择
经论证决定将1103工作面直接改造为综采放顶煤开采工艺。
①液压支架：ZF2400/16/24型69台，ZFG2800-17/
28ZC型3台；
②采煤机：MG150/375-WD型；
③刮板运输机（前部）：SGD630/220型；
④刮板运输机（后部、下顺槽）：SGW420/40T型2部；
⑤液压泵站：BRW200/31.5型2台；
⑥变压器：KBS630/10/1.2型1台，KBS500/10/1.2型1台；
⑦稳车：JH14型4台，JH16型1台。
3 综放支架安装方案的确定
1103工作面为回采期间进行综采放顶煤工艺改造，主要存在以下问题：一是副井井筒直径仅为3.4m，罐笼为1吨非标罐笼，不能实现支架直接进罐笼入井；二是副井绞车最大提升重量为4.88吨，液压支架重量为9.8吨，单件最大重量4.3吨，解体后可以满足需要，但井下没有大断面的组装站；三是井下大巷和上顺槽轨道均为18kg，巷道高度最大2m，不能满足安全运架需要；四是工作面已回采150m，老顶已跨落，停采安装液压支架压力大，特别是后切眼易出现应力集中。
针对上述问题，结合矿井实际条件，决定采用综放支架整体入井运输安装的方案，减少解体、组装环节，实现快速安装。具体方案：
①扩切眼方案：先扩后切眼，规格为2.6m×2.4m工字钢单棚支护；后扩前切眼，规格为2.4m×2.4m工字钢单棚支护；棚距0.5m，梁上敷设8根钢丝绳，间距0.5m，梁为挂耳梁，中间铰接形成支护整体，每棚采用4根单体柱加固，每8m打一个花木垛加固。上隅角预留一个5m长的稳车硐室，上顺槽上帮正对后切眼掘一个4m长的稳车硐室。
②井下大巷及上顺槽拉底净高2.1m，同时将上顺槽下口抹角，轨道更换为24kg，每隔3m用铁拉杆加固，确保安全运输支架。
③提升方案：液压支架装盘车再用4条螺丝固定，支架尾梁加焊两个U型环，用铁链连接，便于提升固定位置为支架重心。罐笼提至井口拆掉，将提升钢丝绳加安一个动滑轮后绳头固定在井架上，利用动滑轮省一半力的原理提升液压支架后部铁链（验算符合要求），使支架头向下整体入井。在井底提前铺好活动轨道，支架下到井底利用绞车牵引盘车，使盘车缓慢落至轨道上，然后拉出井底。端头支架拆除尾梁后方可下井，然后在井底组装，再运输安装。
4 液压支架的安装
①液压支架安装工序：切眼替棚改柱→运输液压支架→拆螺丝卸架→调整液压支架→连接推移千斤顶→连接液压管路升架。
②替工字钢对接梁采用φ200mm×3.4m圆木平行于原工字钢对接梁处，棚距500mm，圆木交错对接长度300mm，圆木梁端距煤墙、老塘250mm，每次替棚不得超过3棚，做到先架后回，架一回一，保证一梁三柱，并打紧打牢。木棚架好后，然后架三棚4mπ型梁顺山抬棚，将木棚抬住，且一梁三柱随支架安装后移。
③抬棚梁布置为：第一根4mπ型梁架设在后切眼老塘侧，一端穿在上一台安好支架的顶梁上，搭接长度200mm，另一端紧贴老塘侧煤壁用DZ-2.8单体柱支设，且与巷道中线成40°-50°角；第二根4mπ型梁架设在切眼替棚圆木交接处的中间部位，第三根4mπ型梁平行巷道中线架设在前切眼木棚梁中间部位，紧贴前部运输机电缆槽。
④支架车回至距安装地点3m的位置停稳并刹紧车闸后，先用木楔将支架车轮对掩挡牢固，然后用木料在支架车下端碰头打上“十字”临时挡车器，将支架车掩挡牢固。再用2股8#铅丝将推移千斤顶捆绑吊挂在前梁上，等待卸车。
⑤卸支架车时，施工负责人现场指挥，应提前在支架前梁两侧斜戗两根单体，防止卸螺丝时支架下滑。卸支架时，先卸盘车前部的两个定位楔铁及底座前部的两条固定螺栓，再将固定支架底座后部的两条螺栓卸掉，卸定位楔铁及螺栓时做到先老塘侧后煤墙侧，施工人员要集中精力，特别在卸最后两条螺栓时，要做好随时后退的准备，防止支架下滑伤人，定位楔铁及螺栓卸完后，施工负责人将现场施工人员撤到10m外的安全地点，指挥信号工发出开稳车信号，利用稳车将平盘车从支架下拉出。
⑥切眼安装支架时，第1#支架外侧距下顺槽中心1.3m。安支架前，必须先将安架位置处的浮煤杂物清净，保证支架运输通道高度不得低于2.1m，确保后路畅通。使用单体柱向安装地点调整支架时，必须将施工人员撤至安全地点，利于长枪管实施远距离操作，且两侧单体柱同时操作，保证安全调架。
⑦当被调支架距前台支架400mm时，应在紧靠所安支架外侧的4mπ型梁抬棚梁中间打一根单体柱，去掉打在所安支架内侧4mπ型梁抬棚梁头的单体柱，然后使用多根DZ-2.2单体柱配合支架自移将支架调到位，调支架使用的单体柱在支设时必须选择安全、合理的位置，操作人员顶架前，清理好退路。支设液压单体柱时要侧身单手捏枪，防止单体柱顶滑伤人，调架时人员要避开支架受力方向一侧，防止支架挤人。严禁用单体顶阀件、管座等。
⑧将被安支架与前架靠紧，与运输机对正照齐后，要及时用销轴把推移千斤顶与电缆槽连接好并恢复液压管路，慢慢地将支架升起，距抬棚梁200mm时停止升架，抽出抬棚梁后，及时将支架升紧升牢，然后安拉溜千斤顶，每架安一个，依此安装。支架安装完毕后，及时将各操作手把打到零位。
5 经济效益
在1103工作面改造，由于安装方案合理，技术措施严密，组织工作到位，仅用14天就完成支架的安装工作，比原计划提前16天，并且安装质量优良。矿井下、运、安支架的全部工作均由矿组织人员自行完成，节约资金55.64万元，其中：工资8.64万元；下支架47万元，同时，也为整合煤矿探索一套行之有效的工作面改造及综放支架安装工艺技术和管理经验。
参考文献：
[1]李金奎，李学彬，刘东生，郑学军.三软煤层巷道锚网喷联合支护的数值模拟[J].西安科技大学学报，2009（03）.
[2]程从仁，王连海，贾利平.“三软”煤层大巷锚喷支护技术[J].中州煤炭，1997（06）.
[3]梁金朝，周宗爱.三软煤层采场π梁支护形式研究[J].矿山压力与顶板管理，2004（01）.
作者简介：葛云超（1978-），男，助理工程师，济源鹤济王屋山煤业有限公司。