組合式液壓支架支護(hù)下的煤系高嶺土開采工藝研究

1、<p>　　組合式液壓支架支護(hù)下的煤系高嶺土開采工藝研究</p><p>　　摘 要：淺析朔里礦業(yè)煤系伴生高嶺土地質(zhì)和資源狀況、支護(hù)設(shè)備選型，以及安全經(jīng)濟(jì)性分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高嶺土開采；支護(hù)方式；安全經(jīng)濟(jì)性 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TG315.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　煤系高

2、嶺土，在朔里礦業(yè)有著豐富的礦產(chǎn)資源，當(dāng)前只作為副產(chǎn)品開采。主要采用炮采工藝，液壓支柱配合鉸接頂梁支護(hù)，自行組織生產(chǎn)。這種方式的開采工藝，生產(chǎn)效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，安全系數(shù)較低，資源也浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，對(duì)其開采工藝有必要進(jìn)行深入的研究和探討。而國外在開采硬煤系伴生礦層時(shí)，則實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化。有的已采用了聯(lián)合采礦機(jī)落礦、刮板輸送機(jī)運(yùn)礦和液壓自移式支架管理頂板。機(jī)械化水平提高了，勞動(dòng)組合又采用了綜合的方式，使得采場(chǎng)管理也簡(jiǎn)單多了，效率得以大大

3、提高。 </p><p>　　一、煤系伴生高嶺土地質(zhì)狀況 </p><p>　　煤系高嶺土礦場(chǎng)，主要位于二迭系下二盒子組底部的一層鋁質(zhì)泥巖之中，距離礦井主采的5#煤層底板約10-25m。鋁質(zhì)泥巖在本礦層位也比較穩(wěn)定，分布較廣，屬于硬質(zhì)礦場(chǎng)。它的平均礦層厚度在3.0-3.5m之間。通常都采用長壁崩落法回采工藝進(jìn)行開采，以DZ25單體液壓支柱加鉸接頂梁支護(hù)。由于采高僅2.3m，所以資源回收率較

4、低，這樣就無形當(dāng)中浪費(fèi)了大量的不可再生資源。 </p><p>　　二、開采支架的選型 </p><p>　　1）組合支架的選型。為便于開采，在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，根據(jù)高嶺土地質(zhì)賦存條件，在工作面選用ZH1600/24/32Z（K）型整體頂梁組合式液壓支架代替了現(xiàn)有裝備（見表1）。 </p><p>　　表1 支架選型參數(shù)表 </p><p>

5、　　2）液壓支護(hù)的強(qiáng)度驗(yàn)算。①對(duì)于支護(hù)強(qiáng)度來說，當(dāng)老頂初次來壓時(shí)，支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到450KN/m2，而底板比壓達(dá)4.5MPa，該值即為工作面的礦壓參數(shù)。其對(duì)頂支護(hù)強(qiáng)度可用下式表示：支架支護(hù)強(qiáng)度：P＝F/S＝1600/（2.8×0.96）＝595（KN/m2）。現(xiàn)實(shí)中，必須要求液壓支架支護(hù)工作強(qiáng)度大于老頂初次來壓時(shí)所需支護(hù)強(qiáng)度，即要大于450KN/m2方可，因此我們選擇了ZH1600/24/32Z（K）型整體頂梁組合液壓支架，其支護(hù)

6、強(qiáng)度完全滿足了實(shí)際要求。②對(duì)底支護(hù)強(qiáng)度驗(yàn)算。液壓支架支柱對(duì)底板的比壓為：P＝F/S＝400/（3.14×0.1272/4）＝31.59（MPa），式中ф110mm支柱接支撐底板部分的外徑為127mm。 </p><p>　　由于液壓支架對(duì)底比壓大于工作面底板允許比壓，所以工作面的液壓支架必須加裝柱鞋。其柱鞋的尺寸計(jì)算如下：SZX＝ф2PB/Pd=1102×19.6/4.5＝52702mm2，所

7、以求得柱鞋直徑為фZX＝230mm。式中ф為支架柱徑（mm）；PB為泵站工作壓力（19.6 MPa）；Pdby為工作面底板允許比壓（4.5MPa）。根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)于整體頂梁組合液壓支架，選擇配用ф260mm直徑的柱鞋較為合適，方能滿足支護(hù)要求。 </p><p>　　3）通風(fēng)能力驗(yàn)算。通過初步計(jì)算，選擇了ZH1600/24/32Z（K）整體頂梁組合液壓支架作為主要支護(hù)設(shè)備，其工作面實(shí)際最大、最小控頂距

8、均為2.8m，采高為3.0m，通風(fēng)斷面積為8.4m2；而使用現(xiàn)有的單體液壓支架加鉸接頂梁組合支護(hù)的最小控頂距為3.0m，采高為2.3m，通風(fēng)斷面6.9m2。顯而易見，該整體頂梁組合液壓支架后工作面通風(fēng)斷面大于單體加鉸接頂梁支護(hù)的通風(fēng)斷面，故采用ZH1600/24/32Z（K）整體頂梁組合液壓支架就能滿足工作面通風(fēng)的要求。 </p><p>　　4）整體安全保障性。采用整體頂梁組合液壓支架支護(hù)開采高嶺土，與其單柱支

9、柱加鉸接頂梁支護(hù)方式相比，在安全保障性方面明顯有以下優(yōu)點(diǎn)：一是液壓支架護(hù)頂面積大，不容易出現(xiàn)漏頂；二是整體液壓支架由托梁結(jié)構(gòu)將整個(gè)工作面支架有效的連為整體，不會(huì)出現(xiàn)倒架現(xiàn)象；三是整體液壓支架的初撐力較大（1600KN/架），其支護(hù)強(qiáng)度大（0.595MPa），它對(duì)初采、末采、初次來壓、周期來壓均能有效控制。在人為的安全管理上來說，一是整體支架移架簡(jiǎn)單，對(duì)人為操作要求低；二是自動(dòng)化程度高，從而減少了這些環(huán)節(jié)上誘發(fā)事故發(fā)生的可能性。 <

10、/p><p>　　三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 </p><p>　　1）兩種支護(hù)工藝比較分析。采用兩種支護(hù)回采工藝相比，有許多不同之處，對(duì)比結(jié)果列入見表2。 </p><p>　　表2 兩種支護(hù)方式下的回采工藝對(duì)比 </p><p>　　表3 勞動(dòng)組織形式對(duì)比 </p><p>　　3）主要技術(shù)指標(biāo)比較。兩種支護(hù)方式下的回采，主要

11、技術(shù)指標(biāo)對(duì)比（表4）。 </p><p>　　表4兩種方式支護(hù)回采主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比 </p><p>　　項(xiàng) 目 單柱+鉸接頂梁 整體頂梁組合液壓支架 </p><p>　　4）經(jīng)濟(jì)性分析。當(dāng)前，高嶺土礦石平均開采成本為305元/噸，而市場(chǎng)銷售原礦為320元/噸，利潤15元/噸。使用組合支架后，每月增收部分＝多出礦石利潤＋節(jié)省材料費(fèi)用 ＝（31500-7800）&#

12、215;15＋31500×1.5＝402750元，顯然一年能創(chuàng)利483.30萬元。現(xiàn)只一個(gè)區(qū)回采，若多個(gè)區(qū)，創(chuàng)造的利潤就更大了。 </p><p><b>　　四、結(jié)論 </b></p><p>　　總體效果：①采用整體頂梁組合液壓支架比單柱+鉸接頂梁支護(hù)工藝安裝、拆除和管理簡(jiǎn)單易行；②安全性更高；③勞動(dòng)強(qiáng)度降低，效率提高；④經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及支護(hù)效果都得到了合