[摘要]在厚煤层下分层回采工作面，使用ZF-4600轻型放顶煤支架及其配套设备，井下现场实验成功，为同类型工作和采煤方法新的选择。
[关键词] 放顶煤 支架 开采
煤峪口矿于20世纪90年代初期采用上下分层开采技术开采厚煤层，到目前为止，上分层工作面以全部结束，乘下了大量的下层工作。在以往的下分层开采中，一般采用ZPL-6000型支架，由于该支架不能放顶煤，造成下层工作面1—3米的顶煤无法回收；部分工作面采用了ZFD-4400型高位放顶煤支架，由于该种支架开天窗顶放式放煤，存在放煤效果差、顶煤回收率低，且易造成工作面机道漏顶、架间浮煤多、粉尘大等诸多不利因素。为了提高顶煤回收率和减少端头维护工作量，进一步提高单产、效率，煤峪口矿于2003年6月采用ZF-4600型放顶煤支架在11#层408盘区8810下工作面进行试采，获得成功，最高月产70760T，2003年10月24日最高日产4306T，取得了较好经济效益。
1、 工作面概括
11、12#合并层8810下工作面位于西二风井的东北部，北邻8812工作面（上下层均以开采），南为8808工作面（上下层均以开采），西与盘区皮带巷、回风巷相接，东隔矿界煤柱与忻州窑矿相临。该工作面切割巷长124.2米（中一中），运输顺槽长620米，回风顺槽长612米，11、12#合并平均煤层8.4米，该工作已采，采高3.0米，下层剩余煤厚4.0-6.6米，平均5.4米。工作面设计为下层放顶开采，采高3.0米，放顶煤厚度1.0-3.6米，平均2.5米。工作面沿倾斜的可采长度为430米。工业储量40.43万吨，设计采出量32.34万吨，全煤回收率为80%。8810下工作面设计为综采工作面，采用双巷布置形式，两顺槽均沿着11、12#合并层板掘进。2810下为运煤和进风顺槽，长620米，为机轨合一巷，与408盘区皮带巷联系，巷内靠工作面一侧钉900MM轨距轨道。2810下巷为拱形断面，支护为U29型钢拱型可缩支架，棚距1.0米，净断面规格为宽4.5米，高3.0米。为满足皮带防火要求，从皮带头以里20米范围采用工字钢棚，混凝土背板密背顶帮。5810下巷为回风兼运料顺槽，长度为612米，经8812系统巷与回风巷沟通。5810下巷为拱型断面，支护为U29型钢拱型可缩支架，棚距1.0米，净断面规格为宽3.5米，高3.0米。切割垂直于2810下布置，长度124.2米（中一中）。掘巷时巷荒断面为上宽4.2米，下宽4.7米，高3.0米。8810下工作面与5810上、5810上的内错煤柱分别留9米、7米。工作面切割巷与8810上切留8米煤柱（均为中一中）。巷道布置见工作面布置面示意图。
图1：工作平面布置示意
2、 支架参数及工作面装备情况
工作面布置ZF-4600/19/30型支架76架，ZT-6900/21/32型端头支架1架，ZGF-5600/21/32型过渡支架7架（头3尾4）。
ZF-4600/19/30型放顶煤支架主要参数见表1。
表1 ZF-4600/19/30型放顶支架主要参数
|
项目 |
单位 |
参数 |
|
支架高度 |
mm |
1900-3000 |
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支架宽度 |
mm |
1465 |
|
工作阻力 |
KN |
4600 |
|
处撑力 |
KN |
3941 |
|
推溜力 |
KN |
305 |
|
移架力 |
KN |
483 |
|
最低高度外形尺寸 |
mm |
5250×1465×1900 |
|
支护面积 |
m2 |
6.345 |
|
支护强度 |
MPa |
0.706 |
|
对底板比压 |
MPa |
2.05 |
工作面配套设备有MG300/690-W型采煤机；SGZ-764/400型前、后两部刮板输送机；SZZ-830/220型胶带输送机；WRB-200/31.5乳化液泵站。
3、 放顶煤工艺
工作面采用每循环割一刀煤放一茬顶煤的工业方式，割放顶煤的循环进度为0.5米，移架后及时放顶煤。
3.1松动煤的参数
松动煤的参数为炮眼角度：仰角700—800垂直工作面向古塘侧；炮眼直径：36MM，炮煤眼数：71个，装药量：400G—1000G；炮眼深度：根据顶煤厚度确定，保证眼底与上部采空区留有0.5米以上的煤顶。
3.2放煤方式
放煤采用单轮间隔顺序放煤的方法，两人相距5架支架，第一人放奇数（5#、7#、9#......），第二个人放偶数（4#、6#、8#......），放顶煤顺序由平行作业方式。放煤时，放煤工将支架放煤摆梁收回，顶煤就会自动流入后溜子，同时根据后边溜上的煤量适当调整后摆梁上下摆动角度控制放煤量。$Page_Split$
4、 产量及回收率统计
8810下工作面2003年6月1日投产，11月20日开采结束，累计采出煤量350973T，全煤平均回收率86.81%，顶煤平均回收率80.7%，其逐月产量、回收率情况统计见表2。
表2 产量和回收率情况统计表
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日期 |
推进度（M） |
实际产量（吨） |
顶煤回收率（%） |
全煤回收率（%） |
|
6月份 |
57.25 |
42326 |
68 |
84.3 |
|
7月份 |
85 |
70095 |
89 |
94 |
|
8月份 |
68.75 |
57001 |
90.1 |
94.5 |
|
9月份 |
83.5 |
66156 |
81.1 |
90.3 |
|
10月份 |
78.75 |
76760 |
84 |
92.2 |
|
11月份 |
59 |
44635 |
72 |
86.2 |
从表2统计情况可以看出，6月、9月、11月顶煤回收率低，主要由于6月为试产期间，对放煤工艺处于摸索阶段；9月处于过煤柱阶段，有10米范围放顶煤；11月工作停采，有15米未放顶煤。
5、 工作面矿山压力显现规律分析
8810下工作面采用山东省泰安市尤洛卡自动化仪表有限公司生产的ZYDC-Ⅲ型综采压力记录仪进行连续观测。全工作面布置6条测线，分别布置在10#、28#、46#、55#、73#支架上，综采压力记录仪分别连接支架的前、后立柱上。通过对数据分析，本工作面基本无明显矿压显现，上覆岩层顶板岩石金属网假顶在采动过程中均能随采随冒，冒高达采高的2倍—3倍，处次来压步距为16米，周期来压步距为6米—8米，矿压显现不明显。
正常割煤期间工作面压力曲线图
过煤柱期间工作面压力曲线图
该工作面在推进至290米处，遇有上分层开采时留设一煤柱，煤柱宽8-16米，贯穿整个工作面，往外工作面运输槽由内错式变为外错式煤柱布置。工作面采至该区域时，压力显现较为明显，通过压力表数据分析，安全阀频繁开启，经采取加强超前支护、加快推进速度等措施顺利的通过了该压力集中区。开采实践证明，采用该种支架和采煤方法对于下分层工作面是适宜的。
6、 经济效益分析比较
8810下工作面顶煤厚平均2.5米，工作面长度120米，采长430米，则顶煤应有量为：120×430×2.5×1.354=17.467万吨。
6.1回收顶煤量比较
ZF-4600型支架顶煤回收量：17.467×80.7%=140959吨
ZFD-4400型支架顶煤回收量：17.467×50%=87335吨
ZPL-6000型支架顶煤回收量：17.467×0%=0吨
6.2、顶煤回收创造价值比较
ZF-4600型支架和ZFD-4400型支架相比：
（140959-87335）吨×150元/吨=804.36万元
ZF-4600型支架和ZPL-6000型支架相比：
140959吨×150元/吨=2114.4万元。
7、 综合评价
通过8810下工作面的开采试验证明，ZF-4600型支架放顶煤支架及采煤方法在下分层工作中是适宜的，可创造出较高的经济效益，而且其放煤方式采用后放式，有利于工作面管理和控制矸石量，架型轻，有利于支架运输搬家和减少投入。同时，采用该种支架采煤极大地提高了顶煤回收率和工作效益，为厚煤层分层开采积累了宝贵的经验。就该工作面开采情况来看，受运输条件（矿车运输）和回采衔接等多种因素制约，其月产和日产远为达到最好水平，大有潜力可挖。
8、 存在问题
顶煤厚度介于2M-4M的煤层，采用该中3支架及采煤方法效果最佳，对无顶煤的下分层工作面不适应；在上分层开采中铺顶网下分层放煤效果远好于不铺顶网。
后刮板输送的运输能力偏小，放煤速度快或邻架同时放煤是易压溜，造成设备损坏，影响生产，不能满足多架同时放煤的需求，可以考虑加大后刮板输送的电机效率。
支架顶梁打钻预留孔偏小（该面未采用），不利于各种角度打钻孔，在实际操作中无法使用。
