綜采支架在大傾角、下分層破碎頂板跨煤柱工作面的應用

中平能化集團十一礦 陳保亮

綜采支架在大傾角、下分層破碎頂板跨煤柱工作面的應用

中平能化集團十一礦 陳保亮

在煤炭生產中，大傾角、下分層再生頂銹結差、采面過煤柱等復雜條件限制煤炭產量。通過采取切實可靠的生產工藝措施，平煤十一礦在大傾角、下分層破碎頂板跨煤柱已16-17-22062工作面應用綜采支架，使復雜條件下工作面最高日產達6000噸，實現了安全生產。在生產實踐中，我們探討出了很多切實可行的、有效的技術措施，為類似條件礦井的綜采工作面生產提供了技術經驗。

一、工作面概況

平煤十一礦己16-17-22062采面位于二水平己二采區西翼，東起己二皮帶下山，西止于己二皮帶下山西1715米處。該采面為下分層布置，里段屬原生煤體，切眼沿煤層頂板布置，外段分別跨己16-17-22080上分層（切眼往外100米）老空和己16-17-22061上分層（切眼往外15米）老空。煤層傾角為8-47度，坡度分布不均，下半部緩平均傾角16°，上半部陡平均傾角42°，特別是機尾處局部達50°。采面走向長度1500m，傾斜長170m，可采儲量110萬噸。

二、工作面裝備

1.工作面支護形式。22062綜采工作面采用ZY4000-17/37型掩護液壓支架。

2.工作面設備選型。采用MG-475/200型采煤機，SGZ-764/ 400型輸送機，工作面運輸巷采用SZZ-764/200轉載機，采用WRB-200/31.5型乳化站。

三、存在的問題

1.采面傾角大，煤層頂板垂直作用在液壓支架上的壓力較小，而作用在傾斜方向的壓力增大，因此，支架的合力作用線落在支架底座之外，支架不穩定、容易傾倒。

2.再生頂容易冒落，支架頂梁上方漏空，支架接頂不實，煤壁承受較大的支承壓力，煤壁產生片幫，片幫煤沿傾斜方向滑動、滾落，容易導致滾矸傷人。端面距偏大，容易引起再生頂冒落。出現片幫、冒頂的惡性循環。

3.該采面為下分層布置，里段屬原生煤體，切眼沿煤層頂板布置，外段分別跨己16-17-22080上分層和己16-17-22061上分層老空，煤柱沖擊地壓大。

四、安全措施

1.大傾角采面防滑防墜防滾矸傷人。

（1）安裝支架防倒防滑裝置，發揮支架初撐力作用。該工作面支架傾倒原因主要有4點：一是煤層傾角大，上半部平均坡度達到42度；二是頂板壓力大，頂板破碎，支架尾梁上部頂板部分垮落；三是部分支架不接頂；四是由于受到水平分力作用，頂板冒落處支架失去了原有承載能力，出現下滑和戧底現象。根據這些實際問題，工作面要求及時安裝一套支架防倒防滑裝置。

該裝置把液壓千斤頂和錨鏈安裝在支架底座與支架防倒中心柱上配套使用。調整下滑支架時，采取由上至下調整的順序進行。傾倒支架調整后，必須確保接實頂板，使其達到初撐力要求，防止再次傾倒。

（2）采取防滑、防滾矸傷人措施。

一是每班安排3名煤機司機，其中有一人在煤機上方10m左右處專職負責觀山，發現有墜物下竄、片幫嚴重等異常情況時及時發出停機信號，同時下方人員全部躲入支架四連桿內。

二是采面運輸機擋煤板上沿傾斜方向設置一道金屬隔離網，金屬網規格為4.0×1.5m、網眼80*80mm、鋼絲直徑為3mm以上,將煤壁與人行道隔開。網的四邊用四根鋼絲作加強筋處理以防止隔離網受到沖擊時嚴重變形。影響進入煤壁側作業時，將其吊掛至支架頂梁上，結束后將金屬隔離網放下并用特制防脫小鉤（便于拆卸吊掛）將其固定在支架和運輸機上（固定點為0.5m）。

三是隔離網吊掛質量要求。采面上部大坡度段從機尾到70架長65米范圍全部上齊隔離網，中間不得有空隙；網的一端固定在支架頂梁上，另一端固定在運輸機擋煤板采空區側，固定點間距不超過0.5m，網的頂端與支架空隙不大于0.2m；網與網搭接不少于0.2m，并用防脫小鉤將網相互連接，連接點間距為0.2m。

四是采面人行道側每隔15m設置一道規格為1.8×1.5m走向防護網（網眼80*80mm），防止人行道側大塊煤矸下竄傷人。

五是走向防護網的吊掛質量要求。網的四邊與支架、溜子、隔離網相連接，連接點間距為0.3m；網與四周的間隙不大于0.2m。

2.下分層破碎頂板管理。

（1）正確使用液壓支架，確保支架的初撐力。要正常使用好液壓支架，必須保證支架有足夠的初撐力及工作阻力。做到這一點，首先要保證泵站的壓力必須達到液壓系統的額定工作壓力，并使整個液壓系統消除漏液串液現象，保持液壓系統處于良好的工作狀態。

（2）支架操作注意事項。移架及時、迅速，做到少降快拉，定向前移，防止上下歪斜，前傾后仰，擠架倒架；移架步距要一致，移架后保證工作面“三直”，保證切頂線呈一條直線，起到良好的切頂效果；頂梁與底座平整地與頂底板接觸，力求支架各部受力分布均勻；底板上的浮煤矸清理干凈，以保證支架和輸送機順利前移。

（3）處理支架事故的措施。支架如果發生扎底、傾倒、擠架或架間距超寬等情況，將給頂板管理和正常生產帶來嚴重后果，處理不當將造成片幫、漏頂，甚至產生大面積冒頂。

一是支架扎底的處理。底座扎入底板，可在支架頂梁下用單體柱打一斜戧柱，一頭戧在扎底支架的頂梁上，另一頭戧在相鄰的支架底座上，然后將扎底支架降柱，抬起底座，同時向前移架；有抬架千斤頂裝置可直接用抬架千斤頂抬架。

二是倒架的處理。倒架往往發生在移架過程中，因此移架時要注意觀察支架的支撐狀態和頂底板的變化情況，當支架有傾倒趨勢時立即進行處理。其辦法是移架前在支架頂梁傾斜的下方用單體柱打一斜戧柱，單體柱的底部打在相鄰支架的底座上，拉架時支架在此斜戧單體柱的作用下擺正。

三是擠架的處理。工作面不直，容易引起支架擠架或架間距超寬。因此，必須保證工作面支架的側護板行程均勻，按正規循環進刀割煤，一旦發生擠架，應及時調整相擠處支架的側護板行程，并調整工作面開采角度，將工作面輸送機和液壓支架調直。

（4）加強工作面兩巷的超前支護。為加強機、風兩巷超前支護，工作面兩巷超前50米范圍內，采用3排單體支柱配合鉸接頂梁管理頂板的支護方式，上下幫各打一排支護，中間打一排支護。隨著工作面的推進，對于巷道中出現的地質構造，提前采取加強支護措施，一般為保持一梁兩柱支護加密單體柱，增大支護密度。

（5）加強地質預報和礦壓觀測。

一是地質預報。由于綜采對地質構造的適應性較差，每月根據地質預報必須及時掌握、分析、預測綜采工作面地質變化情況，提供準確的預報，以便采取相應的技術管理措施。

二是礦壓觀測。礦壓觀測方面，實時監測礦壓狀況，根據礦壓監測表收集壓力數據，記錄頂板破壞的狀況，如頂板破碎程度、頂板冒落敏感度、頂板張裂隙、臺階下沉和落差，煤壁片幫等，并對以上情況進行詳細記錄和分析，并匯總交生產技術部門，以便采取針對性的技術管理措施。

（6）破碎頂板管理。

一是帶壓移架。為了減輕移架時對頂板造成的破壞，移架時支護要保持一定的工作阻力，使頂梁貼著頂板擦頂前移。

二是超前移架。對于片幫傾向嚴重的綜采工作面，應采取超前移架的支護方式，作業方式為移架、割煤、推溜、再移架，以減小煤壁側空頂面積，盡可能地使頂板及時控制。

三是煤壁片幫、冒頂超前支護。煤壁片幫要提前移架。當片幫寬度超過0.5m時要打探板支護；當片幫寬度超過1.0m時，探板下要打貼幫柱；當片幫寬度超過1.5m時，探板下要增打中柱。貼幫柱和中間點柱必須打在硬底上，嚴禁打在浮煤上。

四是處理片幫、冒頂事故時，必須堅持迅速快捷，縮小范圍，自外向里，由邊緣向中央，循序進行。現場要有安全負責人，統一指揮，分工明確，協調作業，并有專人觀山，退路要暢通，物料充足，工具齊全。處理頂板問題時要嚴格執行敲幫問頂制度，操作人員要站在有可靠支護的頂梁下，嚴禁空頂作業。

（7）強化現場管理，提高工程質量。工程質量直接關系到工作面頂板管理的好壞。因此，必須切實加強現場管理，抓好工程質量的檢查和驗收，杜絕不合格工程。采取有效措施，加強頂板管理，研究更為適應現場方便快捷的頂板控制方法，為綜采工作面穩產高產提供安全保證，為頂板管理打下良好基礎。

3.跨煤柱管理。采面過老巷穿層由原生頂進入下分層再生頂回采的技術措施。

（1）老巷（上分層切眼）受采動影響，已被自行垮落頂板充填，煤層層理紊亂。頂板巖層受采動影響，經垮落、風化，巖體裂隙多，而含水量較小，形成的再生頂銹結質量差，頂板巖體的強度及穩定性較低。回采過程中，采煤機割過后，再生頂剛一暴露就會垮落。

一是距老巷10米前，從機尾往下逐步托頂煤回采，每刀支架和運輸機下扎幅度保持在150mm/m，從原生頂板逐步過渡至下分層再生頂板。

二是采面回采，機尾托煤沿著風巷頂板推進，采面托煤沿著機尾頂板推進，保持采面整體頂板一致，避免頂板出現錯臺。

三是穿層過渡段，堅持聯網、上圓木。上雙層網、用3米圓木兩架連鎖。

四嚴格控制采高，最大采高不得超過2.8米。煤機窩底量保持在150mm/m，運輸機和支架下扎幅度保持一致。

（2）下分層破碎頂板區域內的移架措施。

一是移架前，支架前梁鋪雙層金屬網，新金屬網壓在垂掛舊金屬網的煤壁側，其搭接長度沿走向為網寬的1/2，傾斜方向搭接300mm。

二是采用隔一架移一架的移架方式，先移頂板較穩定支架，同時在支架前梁上方沿平行煤壁的方向放置3米長的木梁，有其挑住附近不完整的易冒頂板，然后再移破碎頂板處的支架。

三是隨采煤機前滾筒割煤立即移架。

四是采用帶壓擦頂前移，要少降快拉。

（3）超前片幫時，采取打眼爆破過運輸機，架走向梁挑順山圓木、掛梁支護頂板。

一是打淺眼、裝藥爆破，人工清煤推移運輸機。采用放炮落煤，人工攉煤的回采工藝。

二是循環進度控制在1.2m，最大控頂距保持2.4m，最小控頂距為1.2m；頂板支護使用2.4m圓木配合單體錯梁齊柱支護，圓木間距為0.75m；臨時支護使用半圓木配合單體打戴帽點柱，間距為1.5m；在最大控頂距時，采取“一梁三柱”加大支護強度。

三是在煤壁幫用鎬扣鍬挖找準柱窩，沿走向掛1.2米鉸接梁，梁上托3米圓木，配合雙層金屬網護頂。所架超前棚，嚴格按一梁兩柱架設，排距0.75m，柱距0.6m，梁頭沿走向下扎角度與煤層走向下扎角度要一致。

四是移架時，先用一架托住平行于煤壁的棚梁，再將棚梁下影響移架的柱梁撤去，這樣相鄰支架在相互掩護下順利前移。

五是在頂板條件比較好時，采用采煤機割煤。割煤時，采高嚴格控制在2.8m，并減慢牽引速度，減少噴霧灑水量，發現有掉頂及片幫跡象時立即停機處理，防止事故的發生。

五、結語

16-17-22062綜采面從2008年11月到2009年8月回采結束。通過采取切實可靠的生產工藝措施，該面綜采支架在大傾角、下分層破碎頂板跨煤柱的復雜條件下得到成功應用。由于措施得力，共出煤69.2萬t，平均月產6.9萬t,最高日產達到了6000t，回采率達到96%以上，生產過程中沒有發生重傷及以上事故，實現了安全生產。

22062采面綜采支架在大傾角、下分層破碎頂板跨煤柱的成功應用，拓寬了綜采支架在復雜條件下的適用范圍，為綜采支架在井下復雜條件下安全生產總結出一套可靠的管理辦法，為類似條件的綜采工作面生產提供了經驗，在同類礦井具有推廣價值。