張巨川（開(kāi)灤集團(tuán)唐山礦業(yè)分公司，河北唐山063000）

工作面上下出口使用U型鋼代替π型鋼梁支護(hù)的應(yīng)用

張巨川（開(kāi)灤集團(tuán)唐山礦業(yè)分公司，河北唐山063000）

按照煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要求，工作面機(jī)頭、機(jī)尾處一般都使用2對(duì)長(zhǎng)鋼梁進(jìn)行支護(hù)。但在長(zhǎng)鋼梁串梁、改支柱等工序中，存在一些弊端：勞動(dòng)強(qiáng)度大、頻繁升降更改支柱對(duì)上下出口頂板的破壞加大、影響開(kāi)機(jī)率等。為此，我礦綜三區(qū)采用了U型鋼代替π型鋼梁的新技術(shù)，既保證了上下出口的支護(hù)強(qiáng)度，又降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了開(kāi)機(jī)率，為工作面開(kāi)采積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

上下出口；長(zhǎng)鋼梁；U型鋼梁；開(kāi)機(jī)率

引言

綜采工作面出口支護(hù)管理一直是回采生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)安全、快速推進(jìn)的瓶頸難題。按照煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要求：工作面機(jī)頭、機(jī)尾處要正確使用2對(duì)長(zhǎng)鋼梁進(jìn)行支護(hù)（有后部刮板輸送機(jī)時(shí)使用4對(duì)）。由于工作面出口處于切眼與順槽相交的“三角”區(qū)域，受頂板壓力大、地質(zhì)條件惡劣、設(shè)備多和作業(yè)空間狹窄等因素影響，員工在采用傳統(tǒng)的π型長(zhǎng)鋼梁進(jìn)行串梁支護(hù)作業(yè)時(shí)，不僅耗時(shí)、費(fèi)力，而且存在安全隱患。

為從根本上解決這一困擾生產(chǎn)的難題，我礦綜三區(qū)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，以“縮短鋼梁長(zhǎng)度、改變鋼梁結(jié)構(gòu)”為整體思路，加工制做出了一種長(zhǎng)度短（1.6m）、重量輕，可以用卡纜快速連接的新型U型鋼梁，并付諸生產(chǎn)實(shí)踐。

1工程地質(zhì)概況

1.1地質(zhì)概況

Y292下工作面位于岳胥區(qū)11水平，南部上方為沖積層防水保護(hù)煤柱；西部無(wú)采掘工程；東部為7050西、7170甲、7170乙第二出煤系統(tǒng)、7173、7173第一出煤系統(tǒng)等巷道；北部Y294工作面采空區(qū)；上部為Y292采空區(qū)。Y292下風(fēng)道上部為 Y292工作面，5煤層為 Y252采空區(qū)。開(kāi)采深度：-489.1～-586.4m。

Y292下工作面煤層較厚該礃為8、9煤層分合區(qū)，屬于穩(wěn)定煤層，除已采煤層外剩余煤層厚度在4.5～12.0m之間，屬半亮型，亮煤、鏡煤為主，間夾少量暗煤條帶，局部夾石較發(fā)育，合區(qū)區(qū)域夾石厚度在0～1m左右，分區(qū)內(nèi)夾石厚度在1～1.54m左右。煤層傾角平均30°。

Y292下工作面頂?shù)装宓闹饕卣鳛椋褐苯禹敒樯罨疑凵皫r，厚度一般為6.51m，質(zhì)均一，巖性致密，具滑動(dòng)面，含植物碎屑化石及菱鐵質(zhì)結(jié)核，具水平層狀。老頂為淺灰色中細(xì)砂巖，厚度一般為4.89m，以石英為主，次為巖屑，泥硅質(zhì)膠結(jié)，夾細(xì)砂巖薄層，呈條帶狀及水平層理狀，具滑動(dòng)面。直接底為深灰色粉砂巖，厚度 3.14m，巖性致密，質(zhì)地均一，細(xì)膩，具滑動(dòng)面，含有少量植物化石，可見(jiàn)方解石脈及菱鐵礦散晶。底板為褐灰色細(xì)砂巖，厚度 3.29m，成份以石英為主，次為暗色礦物及少量巖屑，局部含鈣質(zhì)，較堅(jiān)硬。

礦井瓦斯含量不高，涌水量較小。

1.2工作面概況

唐山礦Y292下工作面采用走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化放頂煤采煤法，采2.8m，放4.6m，截深0.5m。工作面傾斜長(zhǎng)度124m，走向長(zhǎng)度804m，工作面支護(hù)選用工作面支護(hù)選用ZQF6200-16/32型支架，額定工作阻力6200kN，工作面前部使用SGZ-730/400輸送機(jī)，后部使用SGZ-960/750輸送機(jī)。工作面運(yùn)輸巷使用SZZ-960/375型轉(zhuǎn)載機(jī)和PLM2200型破碎機(jī)及SSJ-1200/2×250型帶式輸送機(jī)，供液系統(tǒng)使用BZRK-400/31.5型乳化液泵遠(yuǎn)方供液。該工作面是唐山礦的高產(chǎn)高效工作面，日生產(chǎn)能力3000t。

2上下出口工藝支護(hù)

2.1長(zhǎng)鋼梁支護(hù)

在以往使用長(zhǎng)鋼梁支護(hù)時(shí)，工作面前、后部刮板輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾上方均采用3.8m或4.5mπ型鋼梁配合單體柱進(jìn)行支護(hù)，要求π型鋼梁成對(duì)交錯(cuò)布置（至少保持一對(duì)π型鋼梁支護(hù)），π型鋼梁交錯(cuò)步距0.6m，π型鋼梁移動(dòng)步距0.6m，間距不大于200mm。正常情況下要求工作面前、后部刮板輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾上方3.8mπ型鋼梁保持一梁四柱，工作面割煤到距透上下出口小于30m（即：機(jī)組透機(jī)頭、機(jī)尾）。出口移前后部輸送機(jī)或倒換補(bǔ)打單體柱時(shí)3.8mπ型鋼梁下可臨時(shí)保持一梁三柱。工作面出現(xiàn)全封閉支護(hù)或工作面輸送機(jī)縮進(jìn)支架支護(hù)范圍內(nèi)時(shí)可不使用π型鋼梁；前串π型鋼梁后老塘側(cè)及時(shí)用1.2m金屬鉸接頂梁或木板配合單體柱對(duì)老塘側(cè)進(jìn)行支護(hù)。

2.2 U型鋼支護(hù)

U型鋼長(zhǎng)度1.6m，使用29U的U型鋼制作，使用過(guò)程中每?jī)蓧KU型鋼上下搭接400mm，并使用兩副卡纜在搭接處固定。煤壁超前以外保證有2根U型鋼配合單體柱進(jìn)行支護(hù)，并在其前方繼續(xù)搭接2～3根U型鋼。

U型鋼使用過(guò)程中執(zhí)行兩刀回撤一塊U型鋼的作業(yè)循環(huán)，即機(jī)頭進(jìn)一刀后（頂溜-移架-拉后溜），按正常順序?qū)嵤├咸撂透C工作，機(jī)頭進(jìn)兩刀后（頂溜-移架-拉后溜）開(kāi)始回末根U型鋼，回末根U型鋼后及時(shí)將其下方單體柱補(bǔ)齊，補(bǔ)齊后進(jìn)行老塘掏窩作業(yè)?；啬└鵘型鋼前，在末根U型鋼與支架間用5尺木板（或5尺以上），一板兩柱打好臨時(shí)支護(hù)，以加強(qiáng)頂板控制，避免回撤U型鋼時(shí)頂板下沉?；啬└鵘型鋼時(shí)利用長(zhǎng)柄套管松解兩副卡纜，降下末根U型鋼的其中一棵單體柱，再使用鉛絲或3分級(jí)以上繩爪把另一棵單體柱和待回U型鋼拴好，采用遠(yuǎn)方操作的方法緩慢降下單體柱，并將U型鋼回撤。

頂面溜子后走支架前及時(shí)補(bǔ)齊單體，同時(shí)拉老塘溜子前后配合相應(yīng)的回和補(bǔ)單體柱工作?；氐裟└鵘型鋼完成老塘掏窩工作后，及時(shí)將回下的U型鋼搭接到第一根U型鋼梁端，并將卡纜上緊補(bǔ)齊。

機(jī)組距出口30m位置時(shí)，及時(shí)將影響機(jī)頭透刀的單體柱摘除，并及時(shí)將其依次補(bǔ)打到煤壁以外無(wú)支護(hù)的U型鋼下方。由于在機(jī)頭支架移架后，老塘側(cè)壓力增大，回撤U型鋼及松解卡纜較困難，在移架前末第二根U型鋼下方可以打單體柱支護(hù)情況下，可提前將末一根U型鋼進(jìn)行回撤，回撤后在該處及時(shí)補(bǔ)打單體柱。

3 U型鋼支護(hù)使用技術(shù)要求

巷道替超前工作要沿巷道中心線替回，要求平直順，嚴(yán)禁出現(xiàn)大的起伏。兩根U型鋼搭接長(zhǎng)度400mm，且用兩只卡纜固定，扭緊力矩：150N·m以上，每班開(kāi)工前設(shè)專人用長(zhǎng)把扳手（0.8m以上）緊固卡纜。

除機(jī)頭上頂外，老塘至煤壁以外2根U型鋼下方單體柱排距不大于0.6m（出口行人側(cè)的單體柱排距可控制在0.8m，保證有0.8m行人側(cè)），末根U型鋼保證不少于二棵。排頭支架與機(jī)頭U型鋼間距大于0.5m時(shí)，必須采用3.8mπ型鋼梁或3.0m木板配合單體柱加補(bǔ)支護(hù)。當(dāng)溜子上方U型鋼無(wú)法加打單體柱時(shí)，必須在臨近U型鋼下方加打單體柱，以保證支護(hù)強(qiáng)度。

4更換U型鋼支護(hù)后的優(yōu)點(diǎn)

新型鋼梁投入0290工作面試用后，極大地簡(jiǎn)化了支護(hù)工藝。以前至少需要3人同時(shí)配合作業(yè)才能完成的串梁支護(hù)工序，如今，在不停止現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，僅需2人就能在距離出口較遠(yuǎn)的安全地帶提前完成頂板支護(hù)工作，基本上實(shí)現(xiàn)了工作面連續(xù)割煤、循環(huán)進(jìn)刀作業(yè)。施工時(shí)間由過(guò)去的40min以上縮短至10min左右，員工的安全也從源頭上得到了可靠保證。

5結(jié)論

0290綜放工作面出口作業(yè)中，創(chuàng)新應(yīng)用U型鋼梁支護(hù)新工藝取得了成功。此舉不僅改變了沿襲多年應(yīng)用傳統(tǒng)π型鋼梁進(jìn)行支護(hù)的施工方式，填補(bǔ)了生產(chǎn)工藝上的一項(xiàng)空白，而且極大地降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效地提高了綜采工作出口支護(hù)的整體穩(wěn)固性和安全性。目前，這項(xiàng)新工藝已經(jīng)在我礦綜采單位大規(guī)模進(jìn)行推廣，這種新型U型鋼梁將在公司安全生產(chǎn)工作中發(fā)揮巨大的作用。

［1］楊雙鎖．回采巷道圍巖控制原理及錨固結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性研究［D］．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2001：30～35．

［2］胡炳南.地下開(kāi)采現(xiàn)代技術(shù)理論與實(shí)踐［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.

TD353

A

2095-2066（2016）02-0096-02

2015-12-29

張巨川，山西孝義人，工程師，本科，畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）采礦工程專業(yè)，供職于河北唐山市開(kāi)灤集團(tuán)唐山礦業(yè)公司生產(chǎn)技術(shù)部。