綜采工作面兩巷超前支架及端頭支架的應用技術

張興剛

摘 要：以淮北礦業神源煤化工（鄒莊礦）3204工作面為例，分析超前支架及端頭支架的應用技術，在此基礎上對超前支架及端頭支架及配套設備進行合理選型，與綜采工作面兩巷的支護形式有效的結合起來，充分減少勞動生產力，大大提高綜采工作面的采煤效率，最終確保實現經濟、實用、安全、高效開采的目標。

關鍵詞：綜采工作面；超前支架；端頭支架

引言

隨著淮北礦業采煤技術的發展，采煤機械化程度達到97%以上，而在神源煤化工有限公司，采煤機械化程度實現了100%，作為新投產礦井，根據神源煤化工有限公司（鄒莊礦）的煤層分布情況，主要采煤方式是綜采一次采全高，為了最大限度地發揮機械化程度，綜采工作面兩巷及下端頭分別引進了超前支架及端頭支架，大大提高了綜采工作面的回采效率，大大減輕了職工的勞動強度，對此，為了發揮超前支架及端頭支架的作用，通過對現場的實踐及應用，保證綜采工作面的高產高效，對綜采工作面兩巷超前支架及端頭支架的應用技術進行了研究。

1 神源煤化工（鄒莊礦）及3204工作面的地質概況

1.1 鄒莊礦概況

安徽神源煤化工（鄒莊礦）位于淮北礦區東南部的雙堆小區，地處安徽省濉溪縣境內，距宿州市約25km。東以雙堆斷層及F22斷層為界，西以南坪斷層為界；南以10煤露頭線為界，北以27勘探線與錢營孜煤礦為界。南北長約6.5km，東西寬約3～5km，面積約28.1815km2。全礦井地質資源量333.4739Mt，可采儲量169.1851Mt。

區內總體構造形態為一較寬緩軸向北東向西南仰起的向斜，其東翼被雙堆斷層切割，西翼被南坪斷層及F25斷層所夾一系列斷層切割。區內斷層較為發育，中部煤組62、72、82煤層遭受巖漿巖侵蝕破壞。本區可采煤層自上而下分別為：32、51、52、62、72、82、10計7層。依據煤層的可采指數和可采面積指數綜合確定本區32、62、72、82為較穩定煤層。51、52、10為不穩定煤層。

礦井設計生產能力為240萬t/a，礦井設計服務年限為50.3a。礦井采用立井多水平開拓方式，設主井、副井、中央風井3個井筒，（東風井正規劃中）一水平標高-720m，二水平標高-950m。煤種以氣煤及1/3焦煤為主。

1.2 3204工作面概況

3204工作面為鄒莊礦首采面，四周均無采掘情況。東臨DF12斷層，南到工業廣場保護煤柱，西臨DF8斷層與32采區邊界線，北到鄒莊煤礦采區邊界。工作面標高-689.7～-791.1m；面長225m，煤層厚度1.9～3.6m，平均煤厚2.85m，可采儲量116.58萬噸；煤層結構較復雜，煤層傾角4～24°，平均傾角8°；直接頂為泥巖，厚度5.71～6.76m，平均厚度6.23m；直接底為泥巖，厚度3.25～3.85m，平均厚度3.55m；老頂為泥巖、細砂巖，厚度9.13～28.78m，平均厚度18.9m。

兩巷支護形式均為平頂U型棚支護，機巷走向長度1380m，風巷走向長度1490m，平均走向長度1485m。U型棚均為U36型，棚檔700mm，采用鋼筋笆背幫過頂。巷道支護斷面圖如圖1：

圖1 巷道支護斷面

2 3204綜采工作面超前支架及端頭支架應用技術分析：

2.1 超前支架性能

（1）風巷采用ZQL2×4000/18/35型超前支架3.5組（一組兩架，每架14.5t）：

支撐寬度：1.8～3.5m；

支撐寬度：？芨2100mm

中心距：1.73m

初撐力：（P=31.5MPa）2×3090kN

工作阻力：（P=40.76MPa）2×4000kN

支護強度：平均1.55MPa（單架）

推移步距：1700mm

泵站壓力：31.5MPa

操作方式：手動本架

（2）機巷采用ZQL2×4000/18/35型超前支架4組（一組一架，每架28t）

支撐寬度：1.8～3.5m；

支撐寬度：？芨2430mm

初撐力：（P=31.5MPa）2×3090kN

工作阻力：（P=40.76MPa）2×4000kN

支護強度：平均1.09 MPa（單架）

推移步距：900mm

泵站壓力：31.5MPa

操作方式：手動本架

2.2 端頭支架性能

工作面下端頭采用ZTZ14500/21/40型綜采端頭液壓支架，架型為六立柱支撐掩護式。

支撐高度：2.1m～4.0m

支護寬度：1.62～1.82m

中心距：1.75m

初撐力：（P=31.5MPa）11640KN

工作阻力：（P=39.3MPa）14500KN

支護強度：（平均）1.02MPa

對底板比壓：（平均）2.89MPa

推移步距：900mm

泵站壓力：31.5MPa

操作方式：手動本架

最大不可解體尺寸：4800×1620×1500mm

最大不可解體重量：10噸

該端頭支架與SGZ-1000/2000型刮板機（張家口）、MG650/1620-WD型采煤機（上海天地）、SZZ-1000/400型轉載機（淮南長壁）、PLM-3000破碎機配套使用，其中，端頭支架推移板與轉載機機尾操作采用硬聯接，轉載機機尾為特殊槽，以保證端頭支架正常拉移。

2.3 超前支架、端頭支架的技術應用分析

（1）適應性強：超前支架、端頭支架最適用平頂U型棚支護及錨桿支護，可以延伸的半圓頂U型棚支護，為此對超前支架的靈活性提出了要求。超前支架、端頭支架有效控制了綜采工作面兩巷的超前壓力，避免了因支護強度低造成的巷道變形，保證了巷道高度不低于1.8m，人行道寬度不低于0.7m，避免了二次維護。同時，保證了上下出口的高度不低于1.8m，為上下端頭作業人員提供了足夠的安全空間。

（2）安全可靠：傳統綜采工作面超前支護、端頭支護是采用長鋼梁、單體鉸接梁等支護方式，人工回柱放頂極不安全，可能導致各類頂板傷人事故發生。而使用超前支架、端頭支架后因其工作阻力大、支撐能力強、性能可靠、耐久性長、操作方便等的特點大大提高了端頭支護的支護效果，確保人員在工作面機頭作業的安全，降低了人員在機頭附近頻繁作業的風險，有效地控制了頂板，杜絕了事故發生。同時，端頭支架的使用降低了支護對頂板的局部比壓，保護頂板的完整性，實現了對破碎頂板的封閉式管理。

（3）減員提效：綜采工作面正規循環是三個班作業，兩巷超前管理采用傳統的抹帽替棚支護，必須專設一個準備班進行抹帽作替棚作業，至少需要24人才能完成保證一個圓班的推進度，而使用超前支架后，僅需2人作業即可解決維護超前管理問題，大大解放節約了用工量。端頭使用長鋼梁、單體鉸接梁等傳統支護方式每班至少需要6人支柱、回柱及維護，而使用端頭支架后，每班只需2人配合操作拉移支架即可，每班可減少勞動力4人，三班共12人。并且減少了支柱、回柱的工序，節省了因端頭維護而影響割煤的時間，無形中提高了煤機開機率，從而提高推進度，增加了煤炭產量。

（4）降低強度：傳統長鋼梁、單體鉸接梁抹帽替棚支護等傳統支護方式人員運柱子、運梁子、支柱子、掛梁子等都需要很大的體力消耗，多了作業環節，勢必增大安全風險，增加事故點，而且要完成當班任務都必須不間斷地作業，增加工人當班的勞動強度、人性化低。而使用、超前支架、端頭支架后，幾乎不需要搬運材料，也不需要人工支護，給工人保持了體能，更有利于現場操作安全。同時，減少了因端頭壓力過大造成的二次使棚環節。

3 綜采工作面超前支架及端頭支架改進

3.1 超前支架

（1）超前支架整體式和分開式，應優先選用分開式，整體式對巷道寬度要求大，活動空間受的限制，而分開式則可以根據巷道的寬度進行靈活調整。

（2）對在平頂U型棚支護巷道中使用超前支架可以去掉超前支架兩側的護幫板及其結構，因為兩側的護幫板及結構，沒用發揮其最大的性能，反而制約超前支架的正規使用，導致超前支架的頂梁不能發揮更好的支撐作用，降低支護效果，同時，影響超前支架安全順利拉移。

（3）在半圓頂U型棚支護巷道中使用超前支架，要盡量地增加超前支架的防倒性能，并需相方設法增加超前支架的頂梁面部結構，使之與半圓頂U型棚密切結合，防止并列兩排式超前支架向巷道中間簇擁，造成歪架。

3.2 端頭支架

（1）端頭支架架型比較笨重，拉移不靈活，受條件制約影響嚴重，因此，端頭支架不要過大，可以選用寬度較小1.2m～1.5m的支架，可以提高端頭支架的拉移調整靈活度，減少拉移時間。

（2）端頭支架的使用在U型棚支護巷道中，因巷道肩窩和工作面銜接處的棚梁影響，造成端頭支架很難升起、很難拉移，必須先想辦法將肩窩處的U型棚梁子鋸掉或用單體打到頂板上方可往前拉移，給生產帶來被動，是機頭出煤的瓶頸，因此，端頭支架的使用在U型棚巷道中要充分考慮這一點。

（3）端頭支架要充分考慮和機巷轉載機機尾及工作面運輸機機頭處的匹配聯接，要保證和轉載機的有效聯接拉移，可以在轉載機機尾左右側靈活布置多個（2～3）個聯接眼，以防止機頭上竄或下滑用豎銷順利聯接。端頭支架的與機巷下幫相接的下側、及與中間架相接的上側要有可靠的防竄矸板。

4 結束語

在目前現代化的綜采工藝下，合理選用、引進、改進超前支架、端頭支架的性能，直接影響著綜采工作面的產量效率及開機率，從而，充分發揮機械化的性能，減少不必要的人力勞動，特別是在目前煤炭效益不景氣的情況下，淮北礦業經營效益最艱難的情況下，為了降本增效，節支降耗，更應該引進推廣超前支架支護及端頭支護，使之和錨網支護聯合起來推廣，更見成效。

參考文獻

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