[00346955]“三软”煤层悬移支架机采工艺技术研究

该项目由国投煤炭郑州能源开发有限公司和河南工程学院共同完成。河南西部煤田受嵩山地质构造影响，顶板、煤层及底板松软，是典型的“三软”煤层。“三软”煤层放顶煤工作面煤壁大面积片帮频发，顶底板相对移近量大，工作面上下两个安全出口断面收敛近半，支架初撑力小，支护强度低，放顶煤煤质差且回收率低，工作面推进缓慢，安全现状不容乐观。根据上述问题进行了以下几个方面的研究：1、根据现场实测及FLAC3D模拟结果确定了超前支承压力分布特征、顶板的来压步距及放顶煤顶板围岩断裂特征。2、根据放顶煤工作面顶板分级分类及支架载荷估算结果和“三机”匹配原则确定了工作面的主要设备，并分析了支架的可靠性。3、针对工作面上下端口围岩变形量大的难题，研发了工作面端头步移式支护架，现场实测显示应用效果良好。4、为解决煤壁片帮问题增设了伸缩翻转护顶护帮结构。5、计算并优化了放顶煤关键参数，提出了提高煤质和煤炭回收率的措施。研发了能控制工作面上下端头严重变形的步移式支护架和防治煤壁片帮的悬移支架伸缩翻转护顶护帮结构，解决了工作面设备匹配及回采工艺的适用性问题。本项目取得了如下创新：1、首次研发了适用于“三软”煤层特点的步移式端头支架和悬移支架伸缩翻转护顶护帮结构；2、建立了悬移支架—围岩力学分析模型，确定了“三软”煤层放顶煤工作面支架受力参数，优化了三机配套；3、根据“三软”煤层顶煤运移规律，结合实际生产条件，确定了下位、多轮、间隔的“一采一放”回采工艺。国内外同类研究多集中于煤壁加固和增加支护强度等方面，关于控制端头围岩变形和煤壁片帮的机构设备尚不多见。 经河南省科技厅鉴定，研究成果达到国际先进水平。在项目研究期间，获得专利5项，论文5篇。研发的技术河南西部煤田得到应用推广，例如国投煤炭郑州能源开发有限公司教学三矿、郑煤集团米村煤矿、郑煤集团振兴二矿、郑州煤电股份有限责任公司告成煤矿等。该项目节约了大量的支护材料、人力资源和维护费用等成本，长度为100m的工作面效益利润为4284万元/年，同时降低了工人的劳动强度、改善作业环境，实现了“三软”煤层机采工艺的高产高效的安全生产模式，具有广泛的经济与社会效益。