中小型煤礦采煤工作面合理支護設計

摘要：煤礦采煤工作面的安全穩定性直接關系到生產的安全性，在煤礦施工活動中，工作面的質量將對煤礦的開采工作產生最為直接的影響，必須對采煤工作面進行科學合理的支護設計，以充分地保障煤礦工作面支護系統的安全性，為煤礦資源的正常開采創造有利條件，從而更好地為實現企業的經濟效益服務。

關鍵詞：中小型煤礦；采煤工作面；支護設計

中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0104-02

隨著技術的不斷進步，當前中小型煤礦的采煤工藝很多已經實現了機械化作業，采用機械采煤技術可以大大提高生產的安全性和作業的效率。采用機械采煤技術同樣對工作面的支護提出了新的要求。由于機械作業的振動相對較大，要充分保障施工中機械作業的穩定性，就必須要對采煤區的相應位置進行支護。通常情況下，在進行工作面的支護時采取的是整體式液壓支架系統來實現支護工作的。采取機械化的支護方式來與機械化的采煤方式相配套，可以更好地保障工作面的穩定工作。由于采煤過程中不同煤層頂板的厚度及其穩定性的差異，在進行具體支護方式的優選時也有一定的差異，同時還要結合現場的實際情況來進行綜合分析，要充分保障工作面的安全穩定性就應當對其支護系統進行科學合理的設計。

1 中小型煤礦工作面液壓支架的優選

在煤礦的采煤工作面運用液壓支架實現支護，按照所使用的液壓支架的形式不同可以將其大致分為三種類型，包括以支撐的形式實現支護的、通過掩護的形式實現支護以及通過支撐與掩護的有機結合來實現支護等。在進行液壓支架的使用過程中，應當參照工作面所對應的煤層特征來進行具體分析，同時還要綜合考慮煤層的頂板厚度、對應的壓力大小以及所處的地址狀況等因素，在進行詳細分析研究后擇優確定相應的液壓支護

形式。

另一方面，在完成了液壓支架的類型選取后，還要對其大小規格、工作阻力等進行比選，選出最適合的規格用于工作平臺的支護。主要涉及到的工作包括分析考慮工作面的工作條件特征，由于不同類型的液壓支架適用于不同的工作條件，例如對于那些煤層頂板較為完整壓力較大并且巷道中瓦斯濃度相對比較高的工作面采用支撐式的液壓支架更為適合；而對于壓力相對較小，巷道中瓦斯濃度較低且煤層所處的工作面不是很寬時，應當優先采取掩護式的液壓支架進行支護；兼具以上兩者部分特性的工作面則可考慮采取支撐式與掩護式相結合的形式進行工作面的支護。在進行液壓支護時，工作面阻力大小，要通過煤層頂板類型對壓力進行分析，依據壓力的大小選配適宜阻力值的液壓支架，特別要注意在選配時必須保證液壓支架可以承受的壓力高于煤層具有的壓力，這樣才能確保支護的安全可靠性。在確定液壓支架規格的大小時，要依據工作面煤層具有的厚度來進行分析，由于液壓支架的規格大小也有一定的限制，因而，在確定規格大小時不能超越了其限值的范圍。

2 中小煤礦工作面巷道側面支護設計

通過機械化作業在工作面進行開采時，機械設備在工作過程中會對巷道的兩側面產生較大的影響，特別是產生的振動作用極易造成巷道側面產生滑坡情況，對采煤工作造成重大影響，因此要盡可能地防止由于振動對工作面造成的不利影響，這就需要在采煤作業還未開采的巷道側面和振動產生影響較小巷道部位要預先采取支護，這樣通過提前采取預防措施來保障采礦作業能夠順利進行，從而實現采礦作業的安全生產。我國在相關法律法規中也對煤礦巷道內作業的安全性要求進行了明確的規定，對于采煤工作面的全部出口，要求和巷道的連接處至少有二十米的距離，同時必須對這段區域采取加強支護的措施，以保證出入口的安全性。在開采工作面的工作部位，需要保證巷道的高度大于1.6m，在其余的部位要求巷道的高度為1.5m以上。同時必須配置專門的作業維護人員，在出現巷道頂柱斷裂或是巷道產生變形時，應第一時間進行維護，當采煤工作面處于工作狀態時應當依照生產的實際來對巷道的超前支護距離進行確定，通常而言，支護的距離一般是在20～30m的范圍，在出現支護面壓力較大或較復雜的作業環境時，原設置的支護不能滿足工作要求則應將超前支護進行適當加大，支護距離的確定和現場的施工環境密不可分，要以此作為確定超前支護距離的重要依據。在進行巷道超前支護時常采用的形式主要有拱形金屬支架式、梯形木棚式以及雙向鉸接頂梁式支護等。

在實施巷道的超前支護前，需在采煤工作面之前搭設替棚，搭建時應當與拱形金屬支架及十字鉸接頂梁緊密結合牢固，要求替棚的高度達到1.5m以上，長度控制在3～5m之間，必須確保作業人員有大于0.7m的側行寬度。當實施巷道煤壁的支護且其在20m的范圍之內時，應在拱形金屬支架底部位置布置單排鉸接頂梁，將其跟單體液壓支柱一起進行支護。或者是通過在拱形金屬支架下增設中柱，并將木頭塞入中柱頂部跟拱形金屬架的空隙內，必須要對木頭采取可靠的加固措施，確保支柱的穩定性和可靠性。當采用梯形棚支護實施超前支護時，應對煤壁與支護結構的距離進行考慮，來確定對應的支護配套措施。在離煤壁10～20m的范圍時，應采用單排鉸接頂梁與單體液壓支柱相互配合進行。而在煤壁與支護距離為10m范圍之內時，應以梯形棚為基礎，同時使用雙排鉸接頂梁以及單體液壓支柱等進行綜合支護。采用雙向鉸接頂梁式支護，因為十字頂梁存在相對較短的不足，在保證支護的安全性方面有一定的缺陷，并且十字頂梁存在過多的鉸接形式，在結構承受較大壓力時容易出現脫焊開裂的問題，同時在運輸時也不夠方便。雙向鉸接頂梁式是以十字頂梁式為基礎來進行改造的，對十字頂梁支護有了進一步的改進和完善，它的鉸接點大大減少了，同時對鉸接點布置的位置有了更科學的設計定位，較大地提升了鉸接點承載壓力的性能。在進行支護時，雙向鉸接頂梁順著巷道的走向進行布置，保證了頂梁能夠連續設置。需要沿著側向展開時又能很好地跟通常的鉸接頂梁可靠銜接，優化了雙向鉸接頂梁的工作性能。

3 特殊工作面應采取的措施

在實施采礦作業過程中，會有各種各樣的頂板條件存在，而不同類型的頂板會對采礦工作面產生不同的影響效果，要保證采礦作業的順利實施，就需要加強管理這些特殊工作面，這就要求為不同類型的頂板優選最為合適的支護，避免對工作面造成影響。

當開采過程中出現巷道頂板破碎問題，在對其采取支護加固時應采取掩護式支架形式，這主要是掩護式支架適合在頂板壓力小并且頂板不完整的環境中使用。當需要支護破碎的頂板時，要考慮頂板的破碎程度然后有針對性地進行維護加固，例如可以將金屬網片鋪設在頂梁上對已經破碎的頂板進行防護。在中小煤礦頂板相對較硬時，可以通過采用適用于頂板較硬同時受到壓力較大頂板的支撐式支護方式。在實踐中，也可以依據頂板的具體硬度選擇其它的支護方式。當開采中出現了煤壁片幫現象時，極易給開采工作面造成較大的影響，故而要對煤壁片幫開展有效地防治，避免其對工作面產生不利的影響。這就需要在進行液壓支架的選擇時多加注意，應當優先選用那些端面較小且支護強的，合理配備防片幫的相關設施。在實際生產中超前支護必須及時完成，這樣可有效避免工作時出現煤壁片幫的現象。同時要最大限度地減小煤壁的暴露時間，對煤體也可進行適當的加固處理，從根源上阻斷煤壁片幫現象的發生。

參考文獻

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作者簡介：趙建平，男，山西平遙人，太原煤炭氣化（集團）公司生產技術管理部工程師，研究方向：煤礦生產技術管理。endprint