论文部分内容阅读
[摘 要]综采放顶煤技术在开采厚煤层方面具有可以一次采全高等诸多优势，在我国获得了广泛的应用。文章以具体的工程实践为例对综放工作面的设计进行了简要地探讨。
[关键词]综采放顶煤 工作面布置 煤柱留设 支护设计 设备选型
中图分类号：F713.7 文献标识码：F 文章编号：1009―914X（2013）34―0018―01
0 前言。
综采放顶煤技术是在综合机械化采煤技术的基础上发展起来的一种新的采煤方式，其特点是将多次分层采出的煤一次全部采出，由于一次采厚大、可采用长壁式机械化回采方法等特点，受到国内外采矿业重视。下面，本文就以某矿的一个综放工作面的设计为例，谈谈综采放顶煤工作面的设计。
1 工作面概况。
某煤矿5203综放工作面位于二采区南翼，井下标高+635m～+660m，东邻5201采空区，南邻F20正断层，西临规划的5205综放工作面、北部302区段轨道巷。工作面长度为140m，前后端头各两过渡支架不放顶煤，工作面放煤长度134m，运输顺槽走向长度675m，回风顺槽走向长度645m，可推进长度600m。5203工作面煤层平均厚度4.85m，倾角2～8°，属近水平煤层。根据估算，5203回采工作面可采储量约63万吨，工作面服务年限为8.0个月。
根据工作面煤层厚度4.85m，采高厚度2.4m，放顶煤厚度2.45m，故采放比应为：1：1.02。
2 工作面布置方式设计。
设计回采的5203工作面为“U”型的布置方式。共布置两条顺槽：5203运输顺槽和5203轨道回风顺槽，其中：运输顺槽担负进风和煤炭运输任务；回风顺槽担负回风和辅助运输任务。
5203运输顺槽、5203回风顺槽层位关系为：5203运输顺槽沿煤层底板掘进，5203回风顺槽沿煤层底板掘进。
3 煤柱的留设。
5203工作面回风顺槽东侧与5201采空区留设20m保安煤柱；5203工作面运输顺槽南侧与F20断层留设20m保安煤柱；5203工作面西部与规划5205工作面留设20m保安煤柱；5203工作面停采线与302区段回风巷留设45m保安煤柱。
4 巷道支护设计。
4.1 运输顺槽及回风顺槽的支护。
采用可伸缩梯形钢棚支护。运输顺槽和回风顺槽均为梯形断面。运输顺槽上口净宽3.1m，下口净宽4.3m；回风顺槽上口净宽2.7m，下口净宽3.9m，棚梁采用12#新型矿用工字钢制作，梁长分别为3.4m和3.0m，顶部铺设金属网，棚腿均为25#U型钢制成的可缩棚腿，长3.5m，棚距0.8m。
4.2 开切眼支护。
开切眼为矩形断面，一次成巷，净宽6.0m，净高2.6m，采用锚杆+钢筋托梁+金属网+锚索联合支护。
（1）顶板支护：锚索+锚杆+钢筋托梁+金属网联合支护
锚杆布置：锚杆间距900mm，排距850mm，每排7根，切眼两侧巷帮顶锚杆距帮400mm，安设角度向外与垂直方向成20°角，其余与顶板垂直布置，采用钢筋托梁和托板固定。锚杆为Φ20×2400mm，杆尾螺纹M22；托板为钟型加球垫，规格为120×120×8mm；钢筋托梁为Φ14的钢筋焊接，规格60×3100mm，两端安设锚杆位置各焊两根加强纵筋。錨杆固定采用树脂加长锚固，锚固剂型号K2335/Z2360，一支快速一支中速，锚固长度1200mm。
锚索布置：锚索规格Φ15.24×8500mm，采用梅花形布置。布置方式为三、二式，一排三根（配合250×250×16mm的钢托板和长250mm的14#槽钢梁），一排二根交错布置，间距1800mm，排距850mm，每隔一排打一排锚索，达到排距要求后应及时进行打注，严禁滞后。锚固方式为端头锚固，锚固剂型号K2335/Z2360，一支快速，两支中速，锚固长度为1500 mm。
顶部金属网：采用12#铁丝编制而成的3300mm×1000mm的菱形金属网（网孔为50×50 mm）。
（2）巷帮支护
锚杆布置：锚杆间距800mm，排距850mm，每排3根，巷帮两侧最上端锚杆距顶400mm，安设角度向上与水平方向成20°角，其余与巷帮垂直布置，采用钢筋托梁和托板固定。工作面侧锚杆为Φ16×1800mm玻璃钢锚杆，杆尾螺纹M16；老空侧锚杆为Φ18×1800mm普通圆钢锚杆，杆尾螺纹M18；托板为钟型加球垫，规格为120×120×8mm；钢筋托梁为Φ14的钢筋焊接，规格60×2000mm，两端安设锚杆位置各焊两根加强纵筋。锚杆固定采用树脂加长锚固，锚固剂型号Z2360，锚固长度600mm。
巷帮金属网：采用12#铁丝编制而成的2500mm×1000mm的菱形金属网（网孔为50×50 mm）。
5 采煤机和液压支架选型。
矿井年生产能力为900kt/a，按年工作日330计算，正规循环率取0.8，则日生产能力为3102t，工作制为“四六制”，三班生产，一班检修，则班生产能力为1034t，工作面长度140m，采高2.4m，放煤长度134m，放煤高度2.45m，采煤机循环进尺为0.6m，工作面回采率取95%，放煤回采率80%，则割一个循环产量为517t，则每班需要割2.0个循环，根据采煤机开机率，取40%，则班割煤 时间约为2.4h=144min，按照产量要求每班割2.0个循环，则每个循环割煤时间约72min，开口行程30m，正常割煤行程110m，设计要求采煤机割煤速度约为2.5m/min。根据煤层厚度和对割煤速度的要求，选择MG160/375-WDI型采煤机。
液压支架采用ZF3400/17/28型低位放顶煤液压支架90架和ZFG4000/18/30型过渡架4架，采用超前支护方式及时支护顶板。支架工作阻力3400/4000 kN，最大控顶距4140mm，最小控顶距3540mm，架间距1.5m。
参考文献
[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版，1999.
[2]鲁建成.综采放顶煤采煤法[J].煤炭技术，2008，（10）.
作者简介
张国宏：（1963.4---），男，汉，专科，山西阳城人，现在山西煤炭运销集团阳城西河煤业有限公司从事技术管理工作。
[关键词]综采放顶煤 工作面布置 煤柱留设 支护设计 设备选型
中图分类号：F713.7 文献标识码：F 文章编号：1009―914X（2013）34―0018―01
0 前言。
综采放顶煤技术是在综合机械化采煤技术的基础上发展起来的一种新的采煤方式，其特点是将多次分层采出的煤一次全部采出，由于一次采厚大、可采用长壁式机械化回采方法等特点，受到国内外采矿业重视。下面，本文就以某矿的一个综放工作面的设计为例，谈谈综采放顶煤工作面的设计。
1 工作面概况。
某煤矿5203综放工作面位于二采区南翼，井下标高+635m～+660m，东邻5201采空区，南邻F20正断层，西临规划的5205综放工作面、北部302区段轨道巷。工作面长度为140m，前后端头各两过渡支架不放顶煤，工作面放煤长度134m，运输顺槽走向长度675m，回风顺槽走向长度645m，可推进长度600m。5203工作面煤层平均厚度4.85m，倾角2～8°，属近水平煤层。根据估算，5203回采工作面可采储量约63万吨，工作面服务年限为8.0个月。
根据工作面煤层厚度4.85m，采高厚度2.4m，放顶煤厚度2.45m，故采放比应为：1：1.02。
2 工作面布置方式设计。
设计回采的5203工作面为“U”型的布置方式。共布置两条顺槽：5203运输顺槽和5203轨道回风顺槽，其中：运输顺槽担负进风和煤炭运输任务；回风顺槽担负回风和辅助运输任务。
5203运输顺槽、5203回风顺槽层位关系为：5203运输顺槽沿煤层底板掘进，5203回风顺槽沿煤层底板掘进。
3 煤柱的留设。
5203工作面回风顺槽东侧与5201采空区留设20m保安煤柱；5203工作面运输顺槽南侧与F20断层留设20m保安煤柱；5203工作面西部与规划5205工作面留设20m保安煤柱；5203工作面停采线与302区段回风巷留设45m保安煤柱。
4 巷道支护设计。
4.1 运输顺槽及回风顺槽的支护。
采用可伸缩梯形钢棚支护。运输顺槽和回风顺槽均为梯形断面。运输顺槽上口净宽3.1m，下口净宽4.3m；回风顺槽上口净宽2.7m，下口净宽3.9m，棚梁采用12#新型矿用工字钢制作，梁长分别为3.4m和3.0m，顶部铺设金属网，棚腿均为25#U型钢制成的可缩棚腿，长3.5m，棚距0.8m。
4.2 开切眼支护。
开切眼为矩形断面，一次成巷，净宽6.0m，净高2.6m，采用锚杆+钢筋托梁+金属网+锚索联合支护。
（1）顶板支护：锚索+锚杆+钢筋托梁+金属网联合支护
锚杆布置：锚杆间距900mm，排距850mm，每排7根，切眼两侧巷帮顶锚杆距帮400mm，安设角度向外与垂直方向成20°角，其余与顶板垂直布置，采用钢筋托梁和托板固定。锚杆为Φ20×2400mm，杆尾螺纹M22；托板为钟型加球垫，规格为120×120×8mm；钢筋托梁为Φ14的钢筋焊接，规格60×3100mm，两端安设锚杆位置各焊两根加强纵筋。錨杆固定采用树脂加长锚固，锚固剂型号K2335/Z2360，一支快速一支中速，锚固长度1200mm。
锚索布置：锚索规格Φ15.24×8500mm，采用梅花形布置。布置方式为三、二式，一排三根（配合250×250×16mm的钢托板和长250mm的14#槽钢梁），一排二根交错布置，间距1800mm，排距850mm，每隔一排打一排锚索，达到排距要求后应及时进行打注，严禁滞后。锚固方式为端头锚固，锚固剂型号K2335/Z2360，一支快速，两支中速，锚固长度为1500 mm。
顶部金属网：采用12#铁丝编制而成的3300mm×1000mm的菱形金属网（网孔为50×50 mm）。
（2）巷帮支护
锚杆布置：锚杆间距800mm，排距850mm，每排3根，巷帮两侧最上端锚杆距顶400mm，安设角度向上与水平方向成20°角，其余与巷帮垂直布置，采用钢筋托梁和托板固定。工作面侧锚杆为Φ16×1800mm玻璃钢锚杆，杆尾螺纹M16；老空侧锚杆为Φ18×1800mm普通圆钢锚杆，杆尾螺纹M18；托板为钟型加球垫，规格为120×120×8mm；钢筋托梁为Φ14的钢筋焊接，规格60×2000mm，两端安设锚杆位置各焊两根加强纵筋。锚杆固定采用树脂加长锚固，锚固剂型号Z2360，锚固长度600mm。
巷帮金属网：采用12#铁丝编制而成的2500mm×1000mm的菱形金属网（网孔为50×50 mm）。
5 采煤机和液压支架选型。
矿井年生产能力为900kt/a，按年工作日330计算，正规循环率取0.8，则日生产能力为3102t，工作制为“四六制”，三班生产，一班检修，则班生产能力为1034t，工作面长度140m，采高2.4m，放煤长度134m，放煤高度2.45m，采煤机循环进尺为0.6m，工作面回采率取95%，放煤回采率80%，则割一个循环产量为517t，则每班需要割2.0个循环，根据采煤机开机率，取40%，则班割煤 时间约为2.4h=144min，按照产量要求每班割2.0个循环，则每个循环割煤时间约72min，开口行程30m，正常割煤行程110m，设计要求采煤机割煤速度约为2.5m/min。根据煤层厚度和对割煤速度的要求，选择MG160/375-WDI型采煤机。
液压支架采用ZF3400/17/28型低位放顶煤液压支架90架和ZFG4000/18/30型过渡架4架，采用超前支护方式及时支护顶板。支架工作阻力3400/4000 kN，最大控顶距4140mm，最小控顶距3540mm，架间距1.5m。
参考文献
[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版，1999.
[2]鲁建成.综采放顶煤采煤法[J].煤炭技术，2008，（10）.
作者简介
张国宏：（1963.4---），男，汉，专科，山西阳城人，现在山西煤炭运销集团阳城西河煤业有限公司从事技术管理工作。