1、02:21:10,综采工作面末采及出架 方 案 优 化,生产技术部 张勇 2013年9月25日,02:21:10,一、背景 针对我矿综采工作面末采、出架方案在施工工艺、效率和安全方面与兄弟矿井之间的差距由生产张矿长牵头，多次深入王台、古矿进行调研，在此基础上，我矿XV4311工作面出架方案改革进行了论证和推理，并在现场得到了良好的应用。随后，在地面就9#煤综采工作面末采及出架工艺进行现场模拟、论证。 现将相关材料总结、汇报如下。,02:21:10,第一部分 三矿末采、出架方式对比分析第二部分 我矿15#煤XV4311工作面出架总结及建议第三部分 我矿9#煤末采及出架方案（研讨）,02:21:1
2、0,第一部分 三矿末采、出架方式对比分析,02:21:10,一、三矿15#煤综采工作面地质条件及设备配套比较,02:21:10,二、三矿15#煤综采工作面末采及出架工艺比较,02:21:10,经对比得知，两矿均对末采、出架工艺进行了改进。但从效率上讲，王台矿末采工期大大缩短，而古矿由于增加了施工锚杆、锚索工序，导致末采工期有所延长。结合设备、地质条件及劳动效率等情况，重点对王台矿末采工艺进行介绍。,三、末采调研三矿综合条件与出架工艺比较,02:21:10,王台矿末采的结束是指末采通道的形成，后期末采煤帮支护、圆弧角等设备回收和出架准备工程均移交给专业队组负责完成。整体施工执行刚性、定期考核。而
3、我矿的末采结束是指设备回收前上述所有工程。具体以末采技术要求、施工工序两个方面进行对比分析。,四、王台矿15#煤末采工艺介绍及与我矿比较,02:21:10,四、王台矿15#煤末采工艺介绍及与我矿比较,1、末采技术要求介绍及对比：,02:21:10,2、施工工艺介绍及对比王台矿在传统15#煤的末采工艺上，对片网固定方式、铺联网施工方法、撤架通道抽换板梁、封帮等4个环节进行改进，大大提高了末采工效。具体对比情况详见下表：,四、王台矿15#煤末采工艺介绍及与我矿比较,02:21:10,四、王台矿15#煤末采工艺介绍及与我矿比较,02:21:10,六、总结与建议：,王台矿在末采工艺上进行了革新，对制约
4、末采工序的几个关键环节进行了改进。客观上加快了末采进度，主观上，该矿树立以快致胜的原则，用快来保证安全。 比如：在支架定位后最后四刀煤的撤架通道成形工艺上，原先的传统作法是依次替换板梁（共需降架上板梁升架工序重复3次以上），而改进为分段一次成形后，减少少了上述环节，只需执行1次降架上板梁升架的工序，减少了对顶板的重复扰动，事实证明改进后对顶板的管理是有效的。其次，由于加快了末采施工进度，直接影响是矿压显现不明显，即在矿山压力作用之前即采取了有效措施控制了顶、帮，避免了之前由于进度慢，矿山压力作用过来后一直被动处理的不利局面。,02:21:10,六、总结与建议：,1、改进铺联网施工工艺。(1)
5、上第一趟片网取消使用木板或者板梁固定，支架固定在支架顶梁上方，若因顶板不平整压不紧片网时，可在支架顶梁与片网之间垫柱帽或道木。(2) 铺联网时人员站在支架档煤板前作业，尽量实现三刀煤联两趟网的工艺；同时为避免频繁伸缩护帮板过程中扯坏顶网，在顶板完好的条件下进入末采后尽量不用护帮板。 （3）减少联网道数，网头搭接处连1米810道，网中间只起固定钢丝绳的1米35道。 2、 在下一个工作面试验撤架通道分段一次成型工艺。 3、优化劳动组织。,02:21:10,第二部分 我矿15#煤XV4311工作面出架总结及建议,02:21:10,XV4311出架面共布置ZZ800017/32型液压支架119架、ZT
6、8000-16/30型端头支架2架支护顶板。出架通道内90#至机头，顶底坡度变化较为平缓；90#至113#架范围内，顶底板为变坡段，顶板向煤帮严重倾斜、底板往机尾呈5-6度的斜坡。出架通道内，在末采期间3#、118#架处及两巷超前支护区，均施工12#长2.4米槽钢配合15.24-1-6300mm的锚索进行补强支护顶板，以便调、撤掩护架时顶板得到有效支护。其它同以往15#出架面相同。 XV4311出架面具体情况如下图所示：,一、XV4311出架面基本情况介绍,02:21:10,一、XV4311出架面基本情况介绍,图2-1 XV4311工作面末采通道支护示意图,02:21:10,二、XV4311出
7、架工艺的革新及实施,1、原有15#煤出架工艺XV4311原出架方案中采取局部通风机通风。在实施初期，工作面中部瓦斯居高不下，无法满足出架面通风瓦斯管理要求，需对出架通风方式进行调整，为全负压出架通风方式。而我矿的以往的全负压出架方式，存在施工尾巷木垛劳动强度大、效率低、安全出口得不到保障，后期木垛维护困难等弊端；同时两个掩护架并列布置方式和三角区“七九排”支柱管理，存在着三角区支柱数量过多、支护强度低、劳动强度大等不合理现象。结合外出调研结果及现场实际情况，对XV4311工作面出架方案进行优化如下。,02:21:10,二、XV4311出架工艺的革新及实施,图2-2 以往15#煤全负压出架方式示
8、意图,02:21:10,二、XV4311出架工艺的革新及实施,2、全负压出架方案的总体思路: a、在工作面出架通道内施工一排15.24-1-6300mm的单体锚索，锚索间距3米，距封帮柱头1.6米；施工过程中，出架前保证施工20根锚索，以后随出架进度，每天检修班施工5-6根锚索，满足出架进度要求。b、采用两个掩护架出架。 1# 掩护超前2#掩护架1.5米；将2#掩护向老塘侧调1.5米，两个掩护架保持1.5m的距离，作为进出架后打木垛及施工放顶眼的安全通道。架间距掩护架侧护帮0.3米各支设一排单体点柱进行支护；2#掩护架靠老塘侧三角区处由后立柱开始向外支设双排单体点柱进行支护，双排点柱实行“五七
9、排”管理，并在后柱跟及老塘侧支设戗柱。,02:21:10,二、XV4311出架工艺的革新及实施,2、全负压出架方案的总体思路: c、前60架出架后在1#掩护架后施工单体木垛维护回风通道，木垛间距3米，距帮0.8米；后60架出架后试验不再施工木垛。现场提前热备两台230kW风机，根据现场情况，如顶板垮落，不能通满足全负压风要求，则立即封闭回风巷，并开启局部通风机，确保通风可靠，瓦斯不超限。d、老塘悬顶面积过大采取人工爆破方式进行顶板管理。,02:21:10,二、XV4311出架工艺的革新及实施,图2-3 XV4311全负压出架期间前60架支护示意图,02:21:10,二、XV4311出架工艺的革
10、新及实施,图2-4 XV4311全负压出架期间后60架支护示意图,02:21:10,二、XV4311出架工艺的革新及实施,3、施工顺序：正常情况1#掩护架始终超前2#掩护架1.21.5米。a、前60个架（架后施工木垛）施工工艺：抽走待回收支架打出2#掩护架护帮板，在护帮板和前梁上方交替上2.4m和3.2m的板梁，板梁下支柱先拉1#掩护架，使1#掩护架超前2#掩护架23m在1#掩护架尾梁后打木垛回取通道板梁梁头的支柱及封帮材料回撤2#掩护架老空侧需回收的点柱、戗柱，回撤1#、2#掩护架间需回收的点柱、戗柱然后再拉2#掩护架，使2#架前立柱与1#架后立柱相齐。所有支柱全部采取先支后回的原则。,02
11、:21:10,二、XV4311出架工艺的革新及实施,3、施工顺序：b、后60个架（架后停止施工木垛）施工工艺：抽走待回收支架打出2#掩护架护帮板，在2#掩护架靠老空侧上1.5m的走向板梁，梁下支设点柱，待老空侧柱支设完成后回取2#掩护架两侧的支柱和戗柱拉2#掩护架拉过2#掩护架后及时在距2#掩护架煤帮侧架设1.53.2m的倾向板梁棚然后拉1#掩护架回取封帮支柱与封帮木料（与后立柱齐）。所有支柱全部采取先支后回的原则。,02:21:10,二、XV4311出架工艺的革新及实施,4、XV4311全负压出架方的施工劳动组织：此次出架采取四六制作业，其中三班出架（夜班、早班、午班），一班看面（18点班）
12、。生产班作业时（早班、夜班）分三组作业，第一组人员负责支架调向、支护放顶、施工木垛；第二组人员负责工作面支架装车；第三组人员负责辅助运输作业。出架每组人员为6-7人。打木垛时间，进行集中倒料、集中施工作业。检修班作业时同生产班模式相同，只增加绞车、设备检修维护人员；看面人员3人，负责工作面巡查等工作。在前期出架施工锚索期间，从各班组另外抽调3人同看面人员配合，两台锚索钻机施工，每班每台钻机施工3根锚索，最高记录为2台钻机施工锚索7根。,02:21:10,三、XV4311全负压出架方案应用效果分析,1、效果分析：在XV4311全负压出架方案应用过程中，出架期间瓦斯浓度基本控制在0.15-0.3%
13、之间，出架风机始终处于热备状态。在XV4311出架面巷道临时封闭前，由出架前期1100m3/min过风量变化为封闭前900m3/min过风量，变化不大远远能满足施工作业的用风要求。这充分说明该方案在XV4311工作面取得了成功的应用。同时相比传统全负压出架模式可节约材料成本35.8万元，提高出架工效达2天以上，相比尾巷不施工木垛提高工效50%，有着较好的推广应用价值。,02:21:10,三、XV4311全负压出架方案应用效果分析,02:21:10,2、60#架后不打木垛，节省的30个木垛（每个木垛30根1.5m的板梁）成本为：另：30个木垛用料所节省的运输工成本为：900（根）25（根/车）3
14、6（车）需要的总工数为： 10工（地面装车）40工（运输）50工故节省的总运输成本为：50（工）200（元/工）1000（元） 3、出架期间(13天)没有开启风机（230局部通风机），节省电费为:每天节省电量为: 230241440（度/日)13天共节省电量为：14401318720（度）出架期间总的节电经济指标为：187200.8515912（元） 4、综上所述，此次出架新工艺创造的直接经济效益P为：P24688499000100015912362796（元）,三、XV4311全负压出架方案应用效果分析,02:21:10,三、XV4311全负压出架方案应用效果分析,2、XV4311出架方案好
15、的做法如下：a、两个掩护架分开布设从巷道支护上讲，支护形式更加科学合理，有效的分散了出架处顶板压力，提高了三角区支护强度，最大限度的减少了三角区支柱数量，降低了劳动强度、提高了工效和施工作业的安全性。同时也为1#掩护后施工木垛提供足够的安全通道。b、根据锚索支护的悬臂原理和高强度特点，作为出架通风尾巷顶板的主要支护方式，结合木垛具有支护和挡矸两种作用，根据出架面的长度，合理确定划分锚索、木垛支护方式和单体锚索支护方式，并在出架过程中应用浅眼爆破处理顶板，最大限度的降低锚索支护面积，从而有效的保证了尾巷过风要求。同时锚索支护也为1#掩护架后人员施工作业提供了安全作业空间。,02:21:10,三、
16、XV4311全负压出架方案应用效果分析,c、三角区由原来的七九排（五行九排）管理转变为现在的五七排（两行七排）管理，极大减少了支柱数量，减轻了工人的劳动量。尤其是在原来的条件下，支柱容易钻底，再加上回柱空间小，回柱困难，而现在的五七排管理单体柱不易钻底且回柱空间大，无形中提高了工作效率。d、采取全负压通风方式，最大限度地避免了瓦斯事故。如果采用开风机进行局部供风，由于初期供风距离长，在瓦斯绝对涌出量较大的条件下，会引起工作面瓦斯积聚而使瓦斯超限，传统的局部通风机供风出架方式已经很难解决瓦斯问题；而且每次缩风筒时，操作困难，会进一步加大劳动强度。,02:21:10,三、XV4311全负压出架方案
17、应用效果分析,3、今后全负压出架的改进方向：a、由于XV4311出架初期，机尾三角区处木垛、锚索施工密度不够，且未主动处理顶板，老塘初次来压后，将尾巷通道内2个木垛推垮，是方案的重点改进内容之一。在今后全负压出架过程中，根据出架面顶板初次来压步距大小，加大来压区域内尾巷木垛、锚索的施工密度，并及时进行浅孔处理顶板，降低老塘顶板初次来压时对尾巷木垛的破坏。b、今后全负压出架作业时，可优化尾巷锚索支护方式、提高尾巷顶板支护、通道维护的可靠性，尽量减少尾巷木垛施工方式，必要时，可采取其它方式代替木垛。,02:21:10,第三部分 我矿9#煤末采及全负压出架方案,02:21:10,1、煤层地质情况：我
18、矿9#煤煤层平均厚度为1.51.6米，为中厚煤层，煤层倾角为010，为缓倾斜煤层。直接顶为砂质泥岩，厚度1.844.16米，平均3米；底部为K4石灰岩，厚度0.150.85米，平均0.25米。直接底为泥岩，厚度0.753米，平均2.58米。2、工作面主要设备参数：9#煤综采工作面普通支架型号为：ZZa4000-12/23型、ZZ4000-10/21型两种支架，端头架型号为：ZZT4000-14/25；采煤机型号为：MG250/600-AMD；刮板输送机型号为：SGB-730/400；,一、我矿9#煤综采工作面基本情况介绍：,02:21:10,二、9#煤末采通道及支护方式的确定：,根据井上支架模
19、拟情况，末采通道的规格确定为支架顶梁距煤帮毛宽2.4米、净宽2.2米（定架后3刀煤成形），净高1.9米，同时为保证掩护架范围内底板平整度，在距停采线7.7米处即要求工作面达到上述高度要求，且不得有起伏。撤架通道顶板采用抬棚梁支护。根据后期出架要求，选取长度为3.2米的板梁，梁头支设单体点柱。帮部采用锚网梁组合支护封帮。施工选用16-M18-1600mm金属树脂锚杆支护。锚固方式为端部锚固，采用1支K3538锚固剂，托盘为配套高强度拱形托盘，预紧力矩100Nm，锚固力45kN。锚杆排距1.5米，上部锚杆距顶板0.4米，下部锚杆距上部锚杆0.8米。（见图3-1,3-2）,02:21:10,为维护出
20、架回风通道及保证施工木垛的安全，需在末采通道内每隔3米施工一组槽钢锚索。锚索采用17.8-1-6300mm，锚固方式为端部锚固，采用2支锚固剂，规格为K2335、Z2360。钻孔直径28mm，锚索外露150250mm。锚索预紧力达到100kN。槽钢采用12#工字钢加工而成，槽钢长1.8m，眼孔间距1.2m。眼孔位置加焊16mm厚钢板。槽钢锚索在相邻支架架间施工，锚索间距1.2m，煤帮侧锚索距帮0.9m，老塘侧锚索距支架梁端0.3m。（见图3-1）,二、9#煤末采通道的确定：,02:21:10,二、9#煤末采通道的确定：,图3-1 9#煤全负压出架期末采通道顶部支护示意图,02:21:10,二、
21、9#煤末采通道的确定：,图3-2 9#煤全负压出架期末采通道帮部支护示意图,02:21:10,三、9#煤全负压出架方案：,1、支架布置方式：1#掩护架超前2#掩护架1.5m，1#掩护架距贴帮柱0.7m，2#掩护架距1#掩护架1.2m1.5m。两个掩护架架间采用单排点柱支护，柱子支在原通道内3.2m板梁头。2#掩护架靠老塘侧从后立柱向外支设双排单体柱支护顶板，单体柱支在长1.8m（94304出架过程中视顶板完整情况，每隔1.5m上一根3.6m长梁，并在两头支柱，保证一梁三柱）走向棚梁（要求棚梁压在2#掩护架上0.3m）下，排拒0.75m，第一行单体柱支在距2#掩护架侧护板0.5m处，第二行距第一
22、行0.7m。双排点柱实行“五七排”管理，并在后柱跟及老塘侧支设戗柱。（见图3-3）,02:21:10,2、施工顺序：调掩护架前在巷道交叉点处施工2个1.5m联锁木垛。抽走待回收支架2#掩护架降架平行普通架上2根1.8m走向板梁板梁下两排两行支柱、柱间补支戗柱拉1#掩护架，使1#掩护架超前2#掩护架23m在1#掩护架尾梁后打木垛回取通道板梁梁头的支柱回撤2#掩护架老空侧需回收的点柱、戗柱，回撤1#、2#掩护架间需回收的点柱、戗柱拉2#掩护架，使2#架前立柱与1#架后立柱相齐。所有支柱全部采取先支后回的原则。 94304回收过程中，机尾方向5个架施工联锁木垛，另由于工作面35#68#架为陷落柱影响
23、区，所以在此区域打联锁木垛，除此之外，机尾至构造区施工单体木垛，木垛间距3m，34#架至机头不再施工木垛，顶板破碎区域无法施工槽钢锚索的情况下也要施工联锁木垛。,三、9#煤全负压出架方案：,02:21:10,三、9#煤全负压出架方案：,图3-3 9#煤全负压出架期间（尾巷打木垛）支护示意图,02:21:10,三、9#煤全负压出架方案：,3、三个掩护架（后80个架、架后停止施工木垛）出架方案： 工作面出至40个架后，视回风通道通风及瓦斯情况，如满足要求则试验停止打木垛、三个掩护架出架方案，同时工作面热备两台风机，一旦回风通道堵死，不能满足通风、瓦斯要求，则实行局部通风机出架。 a、支架布置方式：
24、抽调普通架后，逐步调整3个支架位置，使2#、3#掩护架齐平，1#掩护架超前2#、3#掩护架1.5m，1#掩护架距贴帮柱0.4m，3#掩护架基本处于原2#掩护架位置。3#靠老塘侧从后立柱向外支设双排单体柱支护顶板，单体柱支在长1.8m走向棚梁（要求棚梁压在3#掩护架上0.3m）下，排拒0.75m，第一行单体柱支在距3#掩护架侧护板0.5m处，第二行距第一行0.7m。双排点柱实行“五七排”管理，并在后柱跟及老塘侧支设戗柱。（见图3-4）,02:21:10,三、9#煤全负压出架方案：,2、三个掩护架（后80个架、架后停止施工木垛）出架方案： b、施工顺序：抽走待回收支架3#掩护架降架平行普通架上2根1.8m走向板梁板梁下两排两行支柱、柱间补支戗柱回撤3#掩护架老空侧需回收的点柱、戗柱拉3#掩护架回1#掩护架煤帮侧单体柱（与前立柱齐）拉1#掩护架拉2#掩护架。所有支柱全部采取先支后回的原则。,02:21:10,三、9#煤全负压出架方案：,图3-4 9#煤全负压出架期间（停止尾巷打木垛）支护示意图,
