大断面切眼内高效安装膏体充填液压支架的研究与应用

大断面切眼内高效安装膏体充填液压支架的研究与应用

朱桂林

唐山开滦林西矿业有限公司 河北 063000

[摘要] 目前，膏体充填采煤技术在多个煤矿获得成功应用，取得了较好的效果，但是，还存在效率不够高、成本偏高、充填原材料来源不足、安装方法复杂、工作面支护等问题。由于膏体充填液压支架型号不同，结构不同，导致安装方法会不尽相同，找到适合我矿膏体充填支架的安装方法，能够在保障安全的前提下，大幅加快安装进度，提高工作效率，进而总结安装经验和收获，为下一个充填开采工作面的安装提供宝贵技术指导。这项工艺的成功也可为开滦集团公司其他矿推广应用，甚至可以为我国众多煤炭企业借鉴使用，为类似条件下其它煤矿的矿膏体充填液压支架的安装提供很好的参考。

[关键词]：大断面支护、膏体充填支架，安全高效安装

1 引 言

林西矿建矿已有百年历史，随着开采时间不断延长，深度逐渐增加，煤炭可采储量逐渐减少。现矿井储量多为“三下”压煤，林西矿井田范围内“三下”压煤占比比较严重，“三下”合计压煤地质储量为12392.1万吨，占矿井地质储量的84.7%，压煤可采储量635.6万吨，占矿井可采储量的51.8%。如果正常回采搬迁成本大，造成较大的社会影响。为保证矿井延续，促进社会稳定，充填开采项目实施势在必行，对比各类充填方法，膏体充填具有浆体有不沉淀、不离析、不泌水、无临界流速等优点，膏体压缩率低，能有效起到防止地表变形塌陷等优点，能有效保护矿区内建筑物少受损害，且林西矿有大量矸石作为充填骨料，附近电厂可提供粉煤灰，结合原料来源、成本及充填效果等方面因素，我矿使用膏体充填技术开采为最优方案。而膏体充填开采液压支架是综合机械化充填开采工作面主要装备之一，充填液压支架安装质量的高低和安装进度的快慢将直接影响我矿生产任务的衔接。由于充填液压支架增加了一套后尾梁挡墙系统，造成支架总长度和总质量增大，使得工作面切眼跨度变大，给顶板支护和支架安装带来了一定困难。现以林西矿1121-1充填开采综采工作面所使用的ZC7000-16.5/26膏体充填液压支架安装为例，详细介绍充填液压支架的安装方法。

2 安装方法

2.1 充填支架的参数及性能

ZC7000-16.5/26型充填式液压支架全长7.6m，最小支撑高度1650mm，最大支撑高度2600mm，工作阻力7000kN，总质量24.12t。该支架主要由：伸缩梁、拖梁、顶梁、掩护梁、前后连杆、底座、推移杆、以及侧护板等构成，如图1 所示。

图1 充填液压支架结构示意图

2.2大断面切眼支护方法

切眼采用DW-31.5型单体柱配合3.5mπ型钢梁一梁三柱加打顶、帮锚杆联合支护，钢梁交错搭接，搭接长度不小于1.4m，梁间距0.6m，最大临时控顶距为0.9m。顶部和两帮铺设金属网。两帮单体柱竖在梁端头，纵向单体柱必须成一条直线。切眼规格：8 m×2.5m（宽×高），切眼巷道净宽不低于8m。切眼顶锚杆使用Φ22.5mm×2.4m左旋高强锚杆，配合1.8m钢架；帮锚杆使用φ22mm×2.2m右旋等强锚杆，配合1.8m钢架，顶帮锚杆间距均为0.8m, 排距均为0.6m。切眼纵向每5m打一根顶锚索，锚索呈五花眼布置，排距5m，间距2.8m，每根锚索使用6卷锚杆药，如图2所示。

图2 切眼支护断面布置图

2.3安装前的准备工作

（1）运输路线内巷道顶空、帮空地段要插严背实，巷道清理平整，杂物清理干净，保证运输系统畅通；工作面内的不合格

单体液压支柱要及时改合格，保证支护强度；确认运输路线上的安全设施齐全有效。

（2）运输路线和切眼使用的绞车，按设计规定要由外向里逐台进行安装，要求安装稳固，打好牢固可靠的地锚或四压两戗柱，并按规定安装好护网，运输路线上的轨道必须提前按要求铺设好

（3）切眼内安装刮板输送机和液压支架前，提前改好切眼内溜子道和架子道的中柱，以保证行车拉运的安全空间，不得刮、卡单体柱。切眼走向90.7m，安装ZC7000-16.5/26型膏体充填液压支架60组。

2.4液压支架组装

根据1121-1工作面实际地质条件和切眼的实际情况，结合林西矿井下巷道现场条件和安装液压支架的配套设备，计划把液压支架拆解为五部分，按照后尾梁、底座（包括斜梁、连杆）、大柱、顶梁、前小梁的顺序装车，下井拉运至工作面回风巷组装。根据现场实际的情况和反复论证，此膏体充填支架安装方法如下：

（1）支架中间主体组装

组装中间支架时，首先组装支架顶梁和底座部分。首先将顶梁利用JH-14绞车翻转，并使用组装平台处的绞车和手拉葫芦配合吊起，利用手拉葫芦把大柱安装到支架底座上，确认大柱安装牢固后，用绞车将支架底座拉到顶梁下方位置，使用手拉葫芦调整底座立柱位置、角度，确认立柱能升入柱窝后，操作阀组手把将立柱升入柱窝内并插好柱顶轴，上好柱顶轴两侧的挡销，之后安装斜梁、前连杆、后连杆之间的连接轴和螺丝，连接好后给液将支架缓慢升起，按要求理顺好管路，并准确连接好支架各种管路。然后，对本组支架管路控制系统进行调试，无问题后将支架调整降至最低高度装车运至切眼安装位置。

（2）切眼内支架组装及安装

组装中间支架时，首先将后尾梁在回风巷组装平台处翻转好装车，把后尾梁拉运至切眼上口转向平台转向松至切眼安装迎头卸车，再将组装好的支架中间部分按支架前梁端在上、尾部向下的方向绞运至工作面切眼安装地点卸车。

液压支架中间部分到达迎头安全卸车后，使用上口两台绞车钢丝绳连接支架底座的前后两端，配合切眼下口JH-14型绞车将支架中间部分转向到合适位置后，钢丝绳不松绳，使用5T及以上的手拉葫芦起吊后尾梁与支架中间部分后部连接。起吊过程中要保持后尾梁平衡，手拉葫芦要与后尾梁连接牢固，缓慢调整后尾梁与支架顶梁轴孔同心，安装好后尾梁和顶梁之间的铰接轴。

后尾梁与支架中间部分连接好后，继续开动绞车配合单体柱在安装地点调向入位，根据安装定位线和基准线将液压支架摆正位置。之后使用绞车把液压支架前小梁拉到合适位置，使用5T及以上的手拉葫芦配合切眼下口JH-14型绞车吊起，手拉葫芦顶端挂在牢固的顶锚杆上，最后把前小梁与顶梁销轴插好。

3 结 语

下一步林西矿膏体充填开采工作面的投产，不仅可有效控制岩层移动，保证地面建筑物安全使用，最大限度回收建筑物下压煤，保障了矿井的进一步延续，而且可以实现矸石的井下处理，改良矿区生态环境的质量，对林西矿以及开滦集团都有较大的经济和社会效益。找到适合我矿的快速安装方法，能有效提高安装效率，确保了公司的原煤产量和回采系统的衔接，提供就业保障，稳定社会发展，促进地方经济发展，具有较大的社会效益。

参考文献：

[1]陈亚杰，赵兵文.综合机械化膏体充填采煤技术[M].北京：煤炭工业出版社，2012.

[2]惠功领.我国煤矿充填开采技术现状与发展[J].煤炭工程，2010（2）：21-23.

[3] 赵连友，刘阳军，马军.太平煤矿充填支架综采工作面设备配套与工艺[J].煤矿开采，2008（8）：43-46.

[4]刘睿.煤矿巷道支护类型的选择.科技信息，2013（01）.