淺談綜采工作面兩端底煤回采支護技術

張振華

（呂梁市煤礦通風與瓦斯防治中心,山西 呂梁 033000）

工作面支架是平衡工作面頂板壓力的一種結構物：從整體來看，由工作面支架所支護的工作空間這一小結構，必須與開采后上覆巖層(主要是裂隙帶巖層)所形成的大結構相適應。由實際綜采工作面液壓支架使用情況可知，上作面支架必須具備兩個特點：其一，必須具有一定的可縮性；其二，支架的可縮量與其支撐力量必須有良好的配合關系[1]。支架是處在對上覆巖層“煤壁——支架——采空區已冒落的矸石”的支撐體系中，相對來說，煤壁的可縮量很小，采空區已冒落的矸石則有較大的可縮量，而支架處于兩者之間。

1 綜采工作面端頭支護的重要性

1.1 端頭支護的重要性

工作面端頭是指工作面與兩巷的交接處。端頭處的懸頂面積大、時間長，機械設備多，又是進(出)材料和人員的交通口，所以必須采取措施加強支護。特別是工作面端頭處的頂板事故約占工作事故的1/4～1/3，故搞好工作面兩端頭處的支護管理是十分重要的。

1.2 端頭支護方式的選擇原則

確定端頭支護方式時，主要考慮端頭懸頂面積的大小、頂板壓力的大小及其穩定性(穩定程度)、回采巷道原用支護方式、工作面與兩巷的聯系特點、工作面生產工藝特點，端頭設備布置形式等因素[2]。

綜采、綜放工作面端頭及順槽單體支柱支護時存在普遍問題，尤其是綜放面沿空軌道順槽端頭及超前單體支柱支護時，因應力狀態最復雜、巷道變形最為嚴重，致使支護難度大、用工耗時多、安全狀況差，同時因超前支護距離長、勞動強度大、工作環境差，導致生產率低下、工作面單產降低。雖然綜采、綜放工作面的裝備水平很高，但是單體支柱為主的支護方式制約了端頭及兩順槽超前區的機械化水平。

2 綜采工作面支護的技術

綜采工作面支護質量監測是一種屬于新奧法的生產監測，即在生產過程中進行設備運行的工況監測，并根據監測結果隨時調整設備的運行參數，它是一種先進、科學、量化的生產管理方法。

綜采設備的使用，實現了采煤的現代化和生產的高效，基本上保證了人身的安全。但是對頂板的控制并沒有得到完全解決，管理不善反而影響采煤的高產高效，使生產過程更為復雜。綜采礦井的發展歷史及生產現狀表明：造成低產的原因通常有自然條件、支架及管理三個方面。其中自然條件主要表現為頂板破碎、煤層賦存不穩定、工作面沿傾斜方向受構造影響，沿推進方向多次變坡、兩道布置不當，巷道應力集中，斷面收縮變形嚴重，直接制約著工作面的推進速度；“三軟”煤層，煤體松軟、節理、裂隙發育、頂板破碎，極易發生片幫、冒落等。支架方面主要表現為：支架結構損壞嚴重，無充足的配件供應、管路、閥組串液、漏液嚴重，直接影響支護系統的支護強度；對破碎頂板元伸縮前梁、頂梁端部結構不夠合理，調架裝置不適應煤層傾角變化等；管理上主要表現為：工人操作不當，人為造成支架受力狀態不合理；支架接頂不實，一次移架移不到位，人為導致梁前空頂等[3]。

3 綜采工作面回采巷道常用的加強支護方式

3.1 錨桿支護巷道

（1）打靠幫點柱。對采用錨桿支護的矩形巷道，頂板完整且壓力不大時，可采用單體液壓支柱打靠幫點柱的方式加強支護。（2）架金屬棚子。對于采用錨桿支護的矩形或類矩形巷道，頂板局部較破碎且頂板壓力較大時，可在巷道內架設以單體液壓支柱作腿、礦用工字鋼作梁的金屬棚子加強支護。

圖1 錨桿支護巷道

3.2 梯形金屬支架加打加強中柱支護巷道

（1）加打加強中柱。對于采用梯形金屬支架支護的巷道，頂板完整、壓力不大時，可在金屬梁下加打1根單體液壓支柱加強支護。（2）補充支架加強支護。對于采用梯形金屬支架支護的巷道，若頂板較破碎且頂板壓力較大時，可在原支架間補充支架，加強支護[4]。

3.3 拱形金屬支架間套架木棚支護巷道

（1）套架木棚。對于拱形支架支護的巷道，為了支架的架設、回撤方便，可采用在金屬支架間套架木棚加強支護，套棚周邊必須用木板背緊。頂板破碎時，加用金屬網。（2）替棚加密支架支護。有時為了便于配合工作面端頭支護，可以提前用木棚替出原拱形金屬支架。顯然木棚支架間距應減小，以增強支護強度。要背緊替棚周邊背板。（3）特殊支架支護巷道。對于拱形金屬支架支護的巷道，也可采用由十字頂梁、鉸接短梁和單體液壓支柱組成的特殊支架增強支護強度。做法是：在兩架間適當位置處設置十字鉸接頂梁，下打一根單體液壓支柱，在十字頂梁上鉸接4根短梁，分別托住前后兩架支架的梁和支架間的空頂，用水平楔楔緊[5]。

圖2 梯形金屬支架加打加強中柱支護巷道

綜放工作面沿空側端頭應以控制水平位移、保證足夠的無立柱空間為重點：單體支柱為主的支護方式對水平位移沒有控制作用，設計專用的端尾支架能夠有效的控制水平位移，從而保證足夠的無立柱空間。單體支柱為主的支護方式對頂板不能實現均勻控制：單體支柱為主的支護方式對頂板提供的是點載荷，至多在采用頂梁時變為線載荷，不能均勻控制頂板。設計液壓支架支護時，可以容易的通過頂梁實現支架對頂板的面接觸，并提供均勻的支護強度。單體支柱為主的支護方式難以保證足夠的工作面巷道出口高度：有效控制垂直位移以保證一定的巷道出口高度，是對工作面端頭及兩順槽超前液壓支架支護強度的更高要求，單體支柱為主的支護方式難以提供足夠的支護強度[6]。單體支柱為主的支護方式達到支護長度60m，效率低：支架的使用將實現長壁開采工作面端頭及順槽超前支護的機械化，實現整體邁步自移，既提高工作效率，又可取消繁重的體力勞動。

單體支柱為主的支護方式同工作面其他設備間不能合理配套[7]：單體支柱為主的支護方式制約了綜放工作面的總體機械化水平，設計支架在結構上創新，可以適應工作面端頭及兩順槽超前區的客觀條件，實現端頭支架與工作面大功率裝備的全面配套[8]。

4 結論

單體支柱為主的支護方式操作工藝復雜，安全狀況差，設計支架結構簡單、性能可靠、動作靈活輕便，還可以降低煤機端部進刀的等待時間，經濟社會效益顯著。因此，探尋適合于端頭及兩順槽超前區支護的機械化、高效率、更安全的途徑，進行綜采、綜放工作面端頭及兩順槽超前液壓支架支護技術的研究是必要的。

[1]張雷磊，張偉. 綜采放頂煤回采工藝下特厚煤層頂板特性淺析[J].科技風，2014(08):74.

[2]張強.提高綜采工作面回采率的技術措施[J].中小企業管理與科技(中旬刊)，2014(06):106-107.

[3]王彬彬.煤礦綜采工作面過斷層技術分析與方法研究[J].技術與市場，2014(10):83-84.

[4]范文勝.大采高綜采工作面兩端頭割煤工藝優化[J].煤礦開采，2014(05):26-28.

[5]陳蘇社.特殊地質條件下綜采工作面頂板控制技術[J].煤炭科學技術，2014(02):124-128.

[6]惠本利.深部礦井厚煤層超大采高綜采技術研究展望[J].煤炭科學技術，2014(04):1-4+8.

[7]陳蘇社.特殊地質條件下掘進工作面頂板控制技術[J].煤炭科學技術，2014(04):121-125.

[8]常志堅.提高煤礦綜采工作面回采效率的技術措施[J].技術與市場，2014(05):193-194.