刘同树

【摘 要】本文简述了薄煤层软底工作面气囊与单体联合支护的技术实践。

【关键词】工作面；生产实践；经济效益

龙湖井田范围内的54A层，煤层厚0.75m，底板有0.2m厚中砂岩，回采中使用KZ0.8单体液压支柱支护，顶板来压时，单体支柱钻底，造成顶板下沉量大，且顶板破碎经常发生的切顶支柱扑倒和局部冒顶事故，不但严重威胁安全，而且单产只有0.3-0.4万t/月，初期支柱均穿铁锦鞋防止支柱钻底，但操作复杂，工效低，铁鞋管理难度大，丢失严重，不但材料费大幅度提高，而且生产管理难度大。由于54A属上部煤层，提高54A煤层的单产对释放其它下部煤层，保证我矿生产接续，意义非常重大，经过广泛的调查与研究，我们采用气囊与单体支柱联合支护在一采区右四片54A采煤工作面进行试验，结果相当成功，至今已取得显著效益。

1.右四片54A采煤工作面概述

一采区右四片54A平均煤厚0.75m，平均倾角30°，直接顶为2m厚黑色粉砂岩，底板为0.2m厚中砂质泥岩及2m厚中砂岩，走向长400m，倾斜长120m，可采储量4.71万吨，采煤方法为走向长壁后退式，支护方式采用单体液压支柱与气囊联合支护，支柱布置方式为三排四柱，气囊由倾向间距4米的多组气囊组成，通过共用的导管充气和放气，并通过控制阀与高压软管连接。

2.生产实践

为保证气囊支架使用安全可靠，投入使用前应对气囊逐个进行水密封试验，先将气囊放人承载试验额定高度，保压5min，再将气囊及框架吊入水槽，使水淹没气囊，观察5min，无气泡浮出，即为合格。

气囊充气应使用防爆型空气压缩机，输出压力不低于0.7MPa，流量不少于6m3、min，安设在距工作面100m的进风巷内。

充气主管路为φ25mm耐压1.5MPa的低压胶管充气分管路为小19mm，耐压1.5MPa的缠绕式胶管长10m，每隔15～20m由主管路用三通引出，在给气囊充气时，应利用装有压力表的过渡接头，连接气囊截止阀，使气囊内压力达到额定压力。

支设气囊时应尽可能使其垂直顶底板，偏差不超过5°，顶板与支架间不平行度不超过11°，内压不得低于0.4MPa，因气囊在长轴方向更稳定，故应使气囊长轴垂直煤壁。

气囊放气后要及时移设，禁止相邻两个气囊同时放气。

生产期间经测定，直接顶垮落步距19米，老顶来压步距巨25米，顶板下沉量72-832mm，气囊载荷增阻量12KN/个，工作面顶板完整，切顶线较整齐，无台阶下沉。

气囊充气压力为0.45MPa，而气囊对底板造成的载荷集度仅为18KN/2，更为突出的是它接触面积大，适应于54A煤层这种较松软的底板，该工作面允许载荷集度为4MPa，而气囊对底板造成的载荷集度仅为0.6MPa。

3.技术经济效益分析

（1）使用气囊支护可以发送支架与围岩的接触，使载荷均匀分布，从而减少围岩移动量，其接触面积可达气囊盖板面积的80%-100%。

（2）气囊初撑力为120-220KN，约为木垛的6-10倍，同时木囊为主动支撑，气囊承载力可达200-350KN，由于空气易压缩，故能吸引较大的冲击载荷。

（3）与液压支柱相比，气囊的伸缩比大约为3倍，结构简单，安装、拆卸劳动量小。

（4）充压介质为空气，易取得，成本低，压力小易于控制，排出方便。

（5）因结构高度小，伸缩系数大，不易被压死，可应用于薄或极薄煤层，能适应一定范围的煤层厚度变。由于气囊轻，易于搬运和移动，加上橡胶壳体与底板的摩擦系数大（0.3-0.5），难于下滑，尤其管理软底效果好。

（6）使用气囊的工作面（特别是薄煤层工作面）常可使采用垮落法控制围岩过渡到慢慢下沉法，改善了煤壁前的应力集中，减少了煤与瓦斯突出的危险。

（7）以下是两种支护形式的技术经济指标比：生产成本降低8.33元/吨。

4.结束语

通过气囊支护使用前后的对比，可以看出在薄煤层特别是囫底板煤层的开采中使用气囊与单体支柱联合支护，不但可以有效地控制顶板围岩，改善安全生产环境，还可以提高产量，降低生产成本，增加经济效益，极具发展前景和推广意义。