π型钢梁放顶煤技术

1.工作面支护

采用单体液压支柱配π型钢梁对棚支护，每对棚5根支柱，主梁为一梁三柱，副梁为一梁二柱。主副梁间距150mm，对棚间距为600mm，最大控顶距3.4m，最小控顶距2.4m。

2.落煤、装运煤及移梁

采用放炮落煤，一般布置双排眼，放完炮后及时移主梁，打临时支柱，做到及时支护。爆破后人工装煤，工作面输送机采用可弯曲刮板输送机和带式输送机。

3.移梁、放顶

当落煤清理装运完后，开始移主梁并打主梁正规柱（贴帮柱），同时在梁上沿工作面走向铺设顶网。主副梁与煤壁保持垂直并与煤壁接实，不留空顶。

采用全部垮落法处理采空区，随着移副梁放顶煤，顶板逐渐自然下沉，垮落，以完成放顶工作。

4.放顶煤

放顶煤采用分段、多轮作业方式。放煤口布置在刮板输送机斜上方0.3-0.5m左右。放煤口规格为400mm×400mm，每次不可过量放煤，以人工堵口控制放顶煤量。采取间隔多次将顶煤充分放出。

放煤后要及时调整歪斜棚梁，保证支柱有力，顶帮牢固，见矸堵口，必要时打点支柱以加固挡矸 。

（1）投资少，见效快。炮采放顶煤工作面的设备为：单体液压支柱、π型钢梁及一部刮板输送机。与炮采工作面的设备相比，仅将铰接顶梁换成了π型钢梁、单体柱总数多了一百多根。投资基本持平，但设备占用时间少。

（2）产量大，工效高。某矿炮采队采用炮采放顶煤，最高月产达5.61万t，平均月产4.9万t，平均工效12.5t/工。而该矿过去用分层开采，月产为2.2万t，工效约2t/工。

（3）掘进率及维护量低。采用炮采放顶煤，全厚度一次回采，减少回采巷道、切眼的开掘数量。由于一次回采，总回采时间短，占用岩巷时间短，而且联络巷也不需恢复与维护，大大减少了维护工作量及维护费用。

（4）材料消耗少。采用炮采放顶煤，顶煤靠矿压和自重作用自然下落，减少了火药、雷管和假顶材料的用量，降低了开采成本。

（5）对地质条件适应性强，回采率高。分层开采时，往往分层采高掌握不好，留顶、底煤严重，常造成局部不可采，影响了回采率。

采用炮采放顶煤开采，工作面沿底推进，避免了因分层开采而带来的诸多问题，提高了回采率。某矿煤厚变化大，采用分层开采，丢煤十分严重，回采率很难达到70%，而使用炮采放顶煤开采回采率可高达88% 。

π型钢梁放顶煤工作面支护采用π型钢梁、单体液压支柱对棚架设，工作面采用放炮落煤，人工破网放煤，采放分别进行。在煤层赋存条件变化较大或技术水平较低的地区、乡镇煤矿，使用中取得了较好的效果 。

根据不同的煤层条件和开采技术条件，炮采放顶煤工作面可以选择不同的作业形式。下面以河南超化煤矿采用过的几种作业形式为例进行说明。

（1）首先采用“一采一放一检修”三八制作业，实行正规循环作业。采面单产达到26万t/月、工效达到8.25t/工，分别比分层开采提高了44.5%和61.8%，取得了良好的效果。该作业形式的优点是：采面用工少，工效高。其缺点是当煤层厚度较大时，放煤班8h顶煤放不净，煤炭回收率低，另外，8h的检修班工作量小，只需8h就能检修完毕，有5-6h的工时白白浪费。

（2）为解决“一采一放一检修”作业形式存在的问题，应用“一采二放”，利用第2个放煤班的后2h检修的作业形式，即一班采煤，两班放煤。其优点是：放煤时间充足，煤炭回收率高，劳动用工少，工效高；其缺点是：第2个放煤班仅用2h就将顶煤放完，而剩余的2h未能充分利用。

（3）针对“一采二放”作业形式的缺点开始探索“二采一放”，利用放煤班前2h检修的作业形式，即第1个采煤班用6h采煤，采放煤班前2h检修，后一个采煤班6h采煤、2h放煤，放煤班前2h检修，后6h放煤。其优点是：单产高，工效高，采煤、放煤、检修工时利用充分，另外，在第1个采煤班不能及时垮落的上部三角顶煤，到第2个采煤班移副梁时可彻底垮落，放煤班能彻底地将顶煤放净；缺点是对工人、管理人员技术素质要求高，工程设备管理如果跟不上，容易打乱正规循环。

（4）“边采边放”即前半班采煤，后半班放煤。其优点是单产高、工效高，各工序配合紧密有序，工时利用充分，能最大限度地发挥采面生产能力；缺点是各工种交叉作业多，容易相互影响，同时对工人的技术水平和管理人员的管理水平要求更高。

（5）两个工作面应用以上4种作业形式过程中均采用1m的放煤步距，实行间隔、多轮、多次放煤方式放煤，上覆岩层移动无显著差别，采面初次来压和周期来压均不明显 。

滑移顶梁由顶梁和支柱两个基本部分组成，顶梁分前梁和后梁两部分，前梁和后梁通过弹簧钢组或导向槽连接。支架的支柱为单体液压支柱，数量2-5个不等，与顶梁之间通过销轴连接。此外，前梁前端可安装前探梁或挑梁，后梁尾端可安装尾梁。滑移顶梁支架比较安全可靠，可自移，重量轻，结构简单，便于拆卸安装，成本低，适应性强等。装备一个滑移顶梁放顶煤工作面，其费用只是一个综放工作面的1/5。因此，滑移顶梁放顶煤在我国中小型矿井的厚煤层开采中得到了一定的推广应用。采用这种采煤方法开采的煤层厚度为5m以上，主要是缓倾斜和急倾斜煤层，煤的硬度系数为0.8-3.0 。

1.工作面长度和采高

缓倾斜滑移支架放顶煤工作面和中厚煤层工作面相比，增加了移架、移溜和放顶煤工序。在相同条件下，工作面推进速度会降低。工作面顶板下沉量和支柱载荷相应增大，不利于工作面顶板控制。因此，滑移支架放顶煤工作面应适当缩短工作面长度，其长度一般保持日开一帮为宜。滑移支架放顶煤工作面长度一般为60-80m，最长达105m。急倾斜滑移支架水平分段放顶煤工作面的长度为煤层厚的水平投影。

滑移支架放顶煤工作面开采高度过大和过小都不利于这一采煤方法效益的发挥。据调查，我国缓倾斜放顶煤工作面开采高度一般为煤层厚度，其采高通常为5-10m，急斜滑移支架放顶煤工作面的水平分段高度一般不大于10m。

2.工作面落煤与支护

滑移支架放顶煤的工作面的开采主要以炮采为主，工作面循环进尺多数为0.8m；也有的矿井采用采煤机落煤，采煤机截深0.6m。在放顶煤工作面采用采煤机落煤虽然减轻了工人的体力劳动，提高了落煤效率，但由于滑移顶梁液压支架自移的机械化的程度低，移架操作复杂，以及放顶煤工作面开采是以放顶煤为主，放煤时间长，采煤机利用率低。因而，滑移支架放顶煤工作面采用采煤机落煤并未显示出明显的优越性。滑移支架放顶煤工作面采用滑移顶梁液压支架和金属网支护，应用广泛的是“—”字型滑移顶梁液压支架，工作面采用金属网护顶，金属网由方格网向菱形网过渡。

3.工作面放煤

放顶煤步距和放煤方式直接影响着放顶煤工作面的煤质和煤炭回收率，放煤步距过小会导致煤炭含矸率高，放煤步距过大会降低煤炭回收率。因此，确定合理的放煤步距和放煤方式是放顶煤工作面的关键所在。

滑移支架放顶煤工作面的放煤步距受工作面开采循环进尺的影响，一般采1-2帮（即0.8-1.6m）放一次顶煤。但部分矿井放煤步距达4-4.8m，其放煤步距较大的主要原因是工作面长度短，推进速度快，顶煤冒落步距较大所致。

放顶煤工作面的放煤方式从理论上讲，采用多轮顺序（或多轮间隔）放煤效果较好，但由于这种放煤方式操作复杂，因而在滑移支架放顶煤工作面一般采用单轮间隔一次全量放煤的放煤方式，放煤口间距1.5-2.0m，放放煤口规格400mm×400mm 。

1.工作面支架初撑力和工作阻力偏低

滑移支架放顶煤工作面支架的实际初撑力较低，支架实际初撑力仅为额定初撑力的1/2左右。由于初撑力低，加之滑移顶梁放顶煤工作面每进一刀，支架要整体前移一次，移架频繁，导致支架工作阻力仅为额定工作阻力的1/3-1/2。为了改善工作面支护状况，提高工作面支架初撑力至关重要。根据工作面具体情况，可采取以下措施提高支架初撑力，如提高泵站压力、减少同时注液枪数、坚持二次注液、使用指示压力的注液枪、穿柱鞋等。实践证明，上述措施对改善工作面支护状况都是行之有效的。

2.滑移支架的稳定性差

在滑移支架放顶煤工作面，由于支架的稳定性差，加之时常存在的管理不善，导致工作面的冒顶事故较多。据统计，80%以上使用滑移支架放顶煤的矿井或多或少都发生过冒顶事故。工作面的倾角越大，煤层越软或煤层结构复杂，越易发生冒顶事故。华亭县煤矿滑移支架放顶煤工作面支架的稳定性观测结果表明，支架从架设到移架整个观测循环内，四排支柱中倾角发生变化的支柱占88%-95.5%。这一观测结果证实，滑移顶梁支架用于放顶煤工作面其稳定性差，支架失稳的可能性大。

滑移支架放顶煤工作面支架稳定性差的主要原因是支架本身属不稳定结构。另外支架初撑力偏低，加之频繁移架支架工作面阻力较低，以及工作面主要生产工序改变了围岩对支架的约束状况等都不利于支架稳定。在实际生产中，为了保证安全生产、改善支架稳定性，应采取提高支架初撑力和工作阻力、在倾角较大的缓倾斜煤层中采用倾斜长壁俯斜推进的放顶煤采煤法；确保支架架设时有合理的初倾角、及时处理工作面片帮和冒顶、工作面冒顶的预测和预报及加强工作面生产管理等措施 。2100433B