21煤柱炮采面替换安装综采面实现连续生产的研究与应用

21煤柱炮采面替换安装综采面实现连续生产的研究与应用

朱玉杰

郑煤集团芦沟煤矿 河南新密 452370

【摘要】：21煤柱面下段工作面受采动影响，工作面压力较为集中，且工作面综采安装断面大，要求下宽6m，高度2.5m。通过上网上绳及施工超前巷的方法，安装综采难度较大，工作面安装时间较长，工作面停产时间较长，故需探索一条技术可靠、安全经济的综采安装方案。利用原21072下车场130m，施工30米巷道，形成新切巷。调整运输系统后，避免了切巷处于应力集中区顶板管理难度大的现象，通过调整运输系统后，可实现工作面回采不停产，技术上可行，安全上可靠、经济上合理的综采安装方案。

【关键字】炮采 综采 安装 方案

一、工作面概况

芦沟煤矿21煤柱面下段工作面设计可采长度249m，平均面长160m，设计可采储量44.6万t，采用倾斜长壁后退式采煤法，悬移支架炮采采煤工艺，全部垮落法管理顶板。截止2020年1月底，该工作面剩余可采长度30m，平均煤厚4.5m，安装有160架ZH2000/16/24Z型悬移支架，预计该面可回采至2020年2月底。

目前该面距21煤柱面上段切巷剩余30m，21煤柱面上段切巷正在安装综采支架，计划安装128架ZF3000/17/27型液压支架，预计2020年3月1日具备生产条件。

二、创新背景

21煤柱面下段工作面，设计可采倾向长度249m，工作面长度160m，平均煤厚8.6m，工作面可采储量45万t，悬移支架炮采，仰斜开采，全部垮落法管理顶板。根据生产安排，计划在21煤柱面下段回采到预定位置时、停止回采，通过上网上绳、施工超前巷的方法安装综采。

21煤柱面下段工作面受采动影响，工作面压力较为集中，且工作面综采安装断面大，要求下宽6m，高度2.5m。通过上网上绳及施工超前巷的方法，安装综采难度较大，工作面安装时间较长，工作面停产时间较长，故需探索一条技术可靠、安全经济的综采安装方案。

三、设计原理及方案对比分析

为优化综采工作面安装，生产技术科牵头组织相关部门进行反复现场勘查、资料收集、数据分析等，对安装方案进行了对比分析如下：

方案一：利用现工作面施工切巷。

工作面上网上绳，每两排网下铺三根钢丝绳，钢丝绳间距0.5～0.6m，需累计上网上绳10排，保证菱形网完全落地并延伸至舍帮侧1～2m，按照1排/天计算，工期约10天；上网上绳结束后扩切巷，使用4m长坑木配合单体柱对棚支护，棚距0.6m，梁头一端搭接在滑移支架梁头0.3～0.5m，坑木棚下打设抬棚支护，按照5个口组织，3棚/头/班，需要工期6天；累计需要工期16天。

方案一缺点：

①受采动影响，支护难度大不利于顶板管理。

②滑移支架最大支护高度为2.4m，达不到安装要求的2.6m高度，增加安装难度。

③安装综采支架需拆除滑移支架3～4架，拆除滑移支架后顶板易下沉造成安装高度不足影响支架安装，

④上网上绳、停产安装综采支架不利于产量组织。

方案二：利用原21072下车场做切巷，施工35米巷道，扩修125米巷道。

重新做切巷，以21煤柱面回风顺槽车场联巷（原21072下车场）为新切巷，工程量：掘进巷道35m，使用平顶梁或π型钢配合单体柱支护，原21072下车场需替棚125m；二次扩切巷工程量160m。新掘进巷道35m，按单头施工，3棚/班，需要工期7天，原21072下车场替棚双头施工，3棚/头/班，需要工期12天（与掘进平行作业）；二次扩切巷工程量160m（其中新掘进35m巷道可提前施工），按照5个口组织，3棚/头/班，需要工期5天；累计需要工期17天。

方案二优点：

①新做切巷利于巷道支护和顶板管理。

②适当调整运输系统可实现安装综采支架与滑移支架回采平行作业，利于产量组织。

③避免安装综采支架与回收滑移支架交叉作业，利于施工组织和安全管理。

④利于原21072下车场，减少巷道工程量。

⑤减少了斜坡运输环节，提高运输效率。

经分析及研究，最后因方案二具有工作面不停产、回采与安装同步进行，顶板管理难度小等因素。故选用方案二做为工作面综采安装方案。

四、结构形式

利用原21072下车场130m巷道，在原21072下车场开口处向西施工30米与21煤柱面下段运输顺槽贯通，形成了新的切巷。具体如下图;

五、创新点

通过方案对比和分析，方案一在工作面切巷位置，需停产进行上网上绳、施工超前巷的方案进行综采安装，存在较多的缺点，从顶板管理及安全管理方面，综合考虑，利用原21072下车场130m，施工30米巷道，形成新切巷。调整运输系统后，避免了切巷处于应力集中区顶板管理难度大的现象，通过调整运输系统后，可实现工作面回采不停产，技术上可行，安全上可靠、经济上合理的综采安装方案。

六、效果评价

利用原21072下车场位置向西施工30m，形成新安装切巷，运输系统调整后，可实现工作面生产与切巷安装同步进行，从技术上、安全上、经济上分析如下：

1. 便于矿井产量组织。安装切巷2个月工期（不含上网上绳和切巷施工超前棚）。据粗略评估，月产量按50000万吨计算，吨煤成本按330元/吨技术、吨煤售价按530元计算。（50000吨×2个月）×（530元-330元）=2000万元（净利润）。

2、避免了工作面处于应力集中区安装，有力于顶板管理。避免安装综采支架与回收滑移支架交叉作业，利于施工组织和安全管理。

3、利于原21072下车场，减少巷道掘进工程量。

4、减少了斜坡运输环节，提高运输效率。

[作者简介]朱玉杰，男，汉族，籍贯南阳市卧龙区，工程师，出生于1986年12月，2006年5月毕业于郑州工业安全职业学院，开采技术专业；又于2013年1月，毕业于河南理工大学，采矿工程专业；现郑州煤电股份有限公司芦沟煤矿信息化建设科副科长，从事矿井设计、科研开发、信息化建设科及生产技术管理工作。

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