π型組合鋼梁在炮采放頂煤工作面中的應(yīng)用管理
紅嶺煤礦井下開采山西組二1煤層。直接頂為砂質(zhì)泥巖，裂隙發(fā)育，易垮落，老頂為砂巖。屬于中等穩(wěn)定，ⅱ類頂板。煤層厚度3.1－7.4m，平均厚度6.2m，傾角10－25°，為一穩(wěn)定性中硬厚煤層。目前井下生產(chǎn)采區(qū)有14、15兩個(gè)采區(qū)，每個(gè)采區(qū)一個(gè)回采工作面，兩個(gè)工作面全部采用單體柱、鉸接頂梁配合塑料網(wǎng)護(hù)頂支護(hù)方法，走向長(zhǎng)壁傾斜沿底放頂煤一次采全高區(qū)內(nèi)后退式全部垮落采煤方法，剩余頂煤，在老塘放頂后回出。
2008年初四采區(qū)14101準(zhǔn)備工作面正在布置，工作面上下巷全部采用u型鋼加金屬網(wǎng)配合木背板支護(hù)，兩巷道凈斷面均為8.03。以往工作面上下巷都采用工字鋼棚支護(hù)，斷面小，支架變形嚴(yán)重，普遍存在前掘后壞現(xiàn)象，工作面回采過程中上下巷受采動(dòng)影響，支架變形極快，嚴(yán)重制約著工作面的正常安全生產(chǎn)。在14101工作面上下巷采用大斷面u型鋼可縮性支架支護(hù)后，雖有變形，但完全能滿足工作面正常安全生產(chǎn)需要及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的要求。
解決工作面兩巷支護(hù)問題后，鑒于紅嶺礦以前在工作面采用回采方法在回采過程中工程質(zhì)量極難管理，即頂梁不平、柱排距不均勻、支護(hù)工序復(fù)雜、支護(hù)材料多、支架棚極易變形、端頭支護(hù)使用不規(guī)范，且回采率低、煤質(zhì)差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。為解決以上問題，根據(jù)國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策大力提倡使用新工藝、新材料、新設(shè)備、新技術(shù)在各行業(yè)生產(chǎn)中創(chuàng)新應(yīng)用，我公司為加快礦井建設(shè)高產(chǎn)、高效、節(jié)能礦井的步伐，減少煤炭資源損失，提高原煤質(zhì)量，確保放頂煤工作面開采更科學(xué)、安全、經(jīng)濟(jì)、高效的條件下進(jìn)行，經(jīng)公司研究決定，在14101炮采放頂煤工作面采用π型組合鋼梁配合新型金屬菱形網(wǎng)對(duì)工作面進(jìn)行支護(hù)開采。
2主要工藝簡(jiǎn)述如下：
工作面落運(yùn)煤：由于煤質(zhì)松軟，工作面采用單排眼爆破落煤，人工霍煤，安裝刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，此時(shí)，刮板輸送機(jī)為于煤墻側(cè)。采煤進(jìn)尺為1.1m。
工作面支護(hù)：工作面采用η型長(zhǎng)鋼梁對(duì)棚二梁五柱的支護(hù)方式，棚距為0.6m，主副梁間距為0.1m。最大控頂距3.5m，最小控頂距2.4m。安全出口采用4.0m長(zhǎng)η型鋼梁四組八根，每梁由四跟單體柱支護(hù)。每組均順次單梁前移，另一根隨后跟進(jìn)。工作面采用1.3×1.5m金屬菱形網(wǎng)配合小圓木進(jìn)行護(hù)頂。
放頂煤：采煤、放頂煤平行作業(yè)。放煤采用單輪間隔放煤，從下至上的順序進(jìn)行，見矸閉口。放煤口間距為1.2-1.5m，放煤口規(guī)格0.4×0.4m。工作面一采一放，放頂步距為1.1m，此時(shí)輸送機(jī)位于老塘側(cè)，放落的煤由運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。
移輸送機(jī)：工作面放煤，清煤后，將輸送機(jī)移至煤墻側(cè)，鋪設(shè)好后，可進(jìn)行下一循環(huán)的工作。
支護(hù)工作面采用π型組合鋼梁配合單體液壓支柱支護(hù),加上高強(qiáng)度金屬菱形網(wǎng)護(hù)頂,長(zhǎng)排梁對(duì)棚支護(hù)，分主副梁墊步前移，煤墻采煤,老塘放煤,工作面形成雙側(cè)出煤,工作面控頂距最大為3.4m，最小控頂距2.4m，工作面控頂距縮小后風(fēng)速提高，放炮后能快速吹散工作面的瓦斯，且長(zhǎng)鋼梁對(duì)棚支護(hù)頂板整體穩(wěn)定性高，老塘放煤后有金屬網(wǎng)擋矸，且老塘整齊一致，工作面頂?shù)装逡平靠s小。
工作面采用η型鋼梁配合單體支柱支護(hù)，其工藝流程為：打眼――放炮――移主梁（前步梁）――支設(shè)后方兩柱――霍煤――支設(shè)前貼幫柱――回柱放頂（移后步梁）――開口放煤――補(bǔ)網(wǎng)堵口――移輸送機(jī)，完成一個(gè)循環(huán)。
3實(shí)際應(yīng)用效果
工作面通過采用π型組合鋼梁配合單體液壓支柱支護(hù),加上高強(qiáng)度金屬菱形網(wǎng)護(hù)頂,其安全程度高；煤墻采煤,老塘放頂煤,工作面形成雙側(cè)出煤,產(chǎn)量高,勞動(dòng)強(qiáng)度小,工效高。工作面控頂距縮小后風(fēng)速提高，放炮后能快速吹散工作面的瓦斯，且長(zhǎng)鋼梁對(duì)棚支護(hù)頂板整體穩(wěn)定性高，老塘放煤后有金屬網(wǎng)擋矸，且老塘整齊一致，工作面頂?shù)装逡平靠s小。不僅改善了工作面作業(yè)環(huán)境，且又便于工作面工程質(zhì)量管理。
其主要優(yōu)點(diǎn)：
η型鋼梁是由兩根η型鋼梁對(duì)焊而成，易保證質(zhì)量，結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越，支護(hù)強(qiáng)度高，不易損傷。
選擇與工作面礦壓顯現(xiàn)相適應(yīng)的型號(hào)，可以做到合理、節(jié)約，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。
使用η型鋼梁只需掏出梁窩，就可前移頂梁；支好支架后再采運(yùn)下部的煤，同時(shí)縮短了支架的端面距，減少頂板裸漏時(shí)間和裸漏面積，能及時(shí)有效地支護(hù)端面頂板，防止或減少端面頂板的早期離層和冒落。
使用η型長(zhǎng)鋼梁后，可以避免因鉸接頂梁的歪斜松動(dòng)而導(dǎo)致頂板的漏頂和冒頂。
當(dāng)煤層賦存地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，采煤進(jìn)度和放頂步距不受象鉸接頂梁那樣的限制，可已任意調(diào)整，另外，支架的排距也可靈活調(diào)整，以適應(yīng)頂板壓力的變化。
采用單輪間隔放煤輔助工序少，易于掌握，對(duì)頂煤的擾動(dòng)也小，煤炭損失少，混矸石少，容易保證煤質(zhì)。
采用低位放煤口，其優(yōu)點(diǎn)底煤丟失少，采出率高，飛揚(yáng)在工作面的煤塵少，有利于工人健康；低位放煤口不會(huì)造成放煤時(shí)煤矸滾落傷人等危害，封堵口時(shí)方便、迅速，安全。另外，在工作面移支架過程中頂煤隨之垮落，放煤前冒落帶矸石已基本充填滿采空區(qū)，放煤后冒落的矸石仍能高出支架梁頭，支架受上部大塊矸石的沖擊較小，有利于支架的穩(wěn)定和工作面安全。
4取得的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益
工作面通過采用π型組合鋼梁配合單體液壓支柱支護(hù),加上高強(qiáng)度金屬菱形網(wǎng)護(hù)頂不僅改善了通風(fēng)、行人條件，且確保了作業(yè)人員的安全；簡(jiǎn)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)；提高工作面支架整體穩(wěn)定安全性；提高工作面回采率；采用新型金屬菱形網(wǎng)護(hù)頂后，減少矸石進(jìn)入煤流，保證煤炭質(zhì)量符合要求；能便于工作面工程質(zhì)量管理，及規(guī)范使用端頭支護(hù)（機(jī)頭大棚），使工作面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化更上臺(tái)階；減少工作面材料消耗；降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，提高采面安全可靠程度；其綜合效益特別顯著。
