抬棚支架在巷道支護(hù)中的應(yīng)用

吳延賓　陳東海　李猛運(yùn)

摘要：義馬煤田主力礦井千秋煤礦、躍進(jìn)煤礦和常村煤礦采深已接近和超過800m，沖擊地壓已經(jīng)顯現(xiàn)并成為礦井的重要災(zāi)害，防治此危害的最好方式是采用抬棚支架。文章介紹了ZD2200/20/39型抬棚支架結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)、支護(hù)方式以及使用注意要求。

關(guān)鍵詞：抬棚支架；巷道支護(hù)；支架結(jié)構(gòu)；技術(shù)參數(shù)；劫掠方式；煤礦開采 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD82 文章編號(hào)：1009-2374（2015）14-0068-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.033

1 概述

隨著開采深度的不斷增加，沖擊地壓已經(jīng)成為制約義煤集團(tuán)中、東部礦井發(fā)展的最大的安全隱患，ZD2200/20/39抬棚支架是借鑒義煤集團(tuán)各礦防治沖擊地壓經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮義煤集團(tuán)各礦的井下使用特點(diǎn)，為加強(qiáng)井下巷道支護(hù)能力，由河南南車重型裝備有限公司支護(hù)研究所專門設(shè)計(jì)的煤礦井下的支護(hù)設(shè)備。

2 礦井概況及巷道支護(hù)存在的問題

義馬煤田含煤地層為侏羅系，煤田基本構(gòu)造形態(tài)為單斜構(gòu)造。地層產(chǎn)狀比較平緩，煤層傾角8°～25°，走向較東西、傾向南，現(xiàn)主采區(qū)域煤層條件比較好，煤層直接頂為泥巖和砂質(zhì)泥巖、煤田煤層瓦斯含量低、煤層具有沖擊傾向性。義馬煤田主力礦井千秋煤礦、躍進(jìn)煤礦和常村煤礦采深已接近和超過800m，沖擊地壓已經(jīng)顯現(xiàn)并成為礦井的重要災(zāi)害。近年來，公司生產(chǎn)礦井發(fā)生比較明顯的沖擊地壓已有10余次。

近年來，生產(chǎn)礦井煤巷的支護(hù)方式多采用的是U型棚和錨網(wǎng)的綜合支護(hù)方式，在一般正常的巷道基本能夠滿足支護(hù)要求。但是，在皮帶機(jī)機(jī)頭部區(qū)域或者是應(yīng)力相對(duì)集中的區(qū)域容易發(fā)生沖擊地壓，進(jìn)而影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)。而且在維修U型棚時(shí)也會(huì)發(fā)生沖擊地壓的傷人事故，尤其是在皮帶機(jī)機(jī)頭部設(shè)備體積大，從而要求巷道斷面也比較大，受壓變形后的液壓支架作業(yè)空間變小，對(duì)人身安全構(gòu)成很大威脅。為改善這些不利的因素，便出現(xiàn)了在U型棚下添加多個(gè)單體液壓支柱來加強(qiáng)支護(hù)的辦法，即使這樣也不能滿足支護(hù)要求。

后來便采用防沖大立柱來代替單體液壓支柱支護(hù)的辦法，并且液壓立柱缸底配有柱靴來加強(qiáng)穩(wěn)定性，采用礦用工字鋼來支撐巷道交叉點(diǎn)，這些改善起到了明顯的作用。在一定程度上保證了礦井的各種要求，但在隨后礦井實(shí)地使用后的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然改善后防沖大立柱基本可以滿足要求，但礦用工字鋼梁的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，沖擊地壓發(fā)生后出現(xiàn)工字鋼嚴(yán)重變形、損壞的現(xiàn)象，但大液壓立柱并沒有被破壞。

3 抬棚支架結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)

3.1 結(jié)構(gòu)

ZD2200/20/39抬棚支架是各礦借鑒防沖經(jīng)驗(yàn)，為加強(qiáng)井下巷道支護(hù)能力，分別提出的支護(hù)設(shè)備，支架立柱缸徑為Φ200，機(jī)械加長(zhǎng)桿結(jié)構(gòu)，同其他抬棚支架立柱完全互換，立柱總高度為3600mm。

抬棚支架由頂梁、底梁、立柱、銷軸及液壓系統(tǒng)組成。支架的液壓元件主要有液壓立柱、液壓控制元件（立柱液控單向閥、安全閥等）、液壓輔助元件（膠管、彎頭、三通等）等。雖然結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但需要采取相應(yīng)措施把液壓立柱的自由度合理地限制起來，不能讓液壓立柱活動(dòng)空間過大，以免使液壓立柱過于靈活，造成抬棚支架不夠穩(wěn)定、無法正常使用的情況，甚至造成事故的隱患。因此抬棚支架采用柱筒形式限位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。

3.2 特點(diǎn)

（1）抬棚支架沒有專有的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，可利用頂梁中部設(shè)置的耳板采取穩(wěn)定措施。抬棚支架是在和原有的巷道支護(hù)系統(tǒng)相互結(jié)合使用，另外增加的巷道的支護(hù)設(shè)備，這樣有效地提高了頂板的穩(wěn)定性；（2）支護(hù)強(qiáng)度較高，大大提高了支護(hù)效果；（3）支架輕便可拆移式，在整個(gè)支撐段內(nèi)只需要進(jìn)行尾首之間的倒換，最大限度地減少了對(duì)頂板的支頂次數(shù)，有利于頂板的

穩(wěn)定。

3.3 技術(shù)參數(shù)

抬棚支架技術(shù)參數(shù)如表1所示：

4 支護(hù)方式及適用條件

4.1 支護(hù)方式

支架安裝支撐實(shí)現(xiàn)頂板支護(hù)，降柱拆遷實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。

支架通過巷道提供的供液接口接入支架的立柱進(jìn)回液管路，采用手動(dòng)操作控制方式實(shí)現(xiàn)初撐和降柱操作。

支架采用拆裝式移動(dòng)結(jié)構(gòu)，支架的移動(dòng)需要將支架主體部件解體，人工轉(zhuǎn)移到使用地點(diǎn)后組裝完成。

4.2 適用條件

支架的設(shè)計(jì)是根據(jù)用戶所在的特定條件來進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此其使用場(chǎng)合也受到了一定的限制：（1）用于要求具有較高防護(hù)能力的巷道支護(hù)；（2）適用巷道高度為3.9m以下；（3）作用于整個(gè)支架上的頂板壓力不能超過2200kN；（4）適應(yīng)巷道的傾角小于5°；（5）必須在支架兩側(cè)設(shè)置穩(wěn)定防護(hù)裝置才能使用。

5 使用注意要求

抬棚支架主要是應(yīng)用在采區(qū)煤層準(zhǔn)備開采巷道的交叉點(diǎn)、設(shè)備相對(duì)集中或者是礦山壓力顯現(xiàn)比較明顯的地點(diǎn)。由于抬棚支架的特殊性，抬棚支架的安裝和拆卸是一個(gè)重要問題，特別是使用機(jī)械加長(zhǎng)液壓立柱后會(huì)使問題變得更加復(fù)雜，所以要引起高度重視。

5.1 安裝前的準(zhǔn)備

安裝前，清理影響安裝障礙，準(zhǔn)備好液壓供液接口、單體支柱、鋼絲繩、導(dǎo)鏈等器物，在O形棚或其他地方選擇安裝起吊懸掛點(diǎn)。

5.2 安裝底座

在安裝現(xiàn)場(chǎng)將起吊底座移至安裝位置，并注意底座必須著地穩(wěn)固。

5.3 安裝液壓立柱

將縮至最短的液壓立柱起吊裝入底座，裝上固定銷。

5.4 安裝頂梁

頂梁起吊至能和液壓立柱裝配位置，將液壓立柱和抬棚支架頂梁裝配，打入銷軸，在抬棚支架頂梁一側(cè)的連接耳座處連接鋼絲繩預(yù)備調(diào)整之用。

5.5 初撐

連接抬棚支架管路，將其接入液壓系統(tǒng)供液，使抬棚支架頂梁平衡上升，在上升過程中時(shí)刻注意抬棚支架頂梁的正確姿態(tài)，采取措施防止抬棚支架側(cè)向傾倒，若液壓立柱液壓行程能夠完成接頂，初撐完成；若不能接頂則需拔出接長(zhǎng)桿。

拔出接長(zhǎng)桿時(shí)將液壓立柱的液壓行程調(diào)整至合適位置停止供液，采取妥善方法將抬棚支架頂梁上提停留，拆除液壓立柱加長(zhǎng)桿的卡鍵等連接，上提抬棚支架頂梁使液壓立柱柱頭伸出到合適位置，固定卡鍵點(diǎn)連接，使用液壓行程將頂梁接頂。

5.6 完善支架之間的橫向連接，填埋溝槽

在抬棚支架正確就位檢查達(dá)到支撐要求后，將抬棚支架之間用鋼絲繩或其他連接物進(jìn)行連接，防止傾倒。

5.7 拆卸過程中應(yīng)特別注意的事項(xiàng)

5.7.1 拆卸前應(yīng)有更充分的準(zhǔn)備。抬棚支架拆卸時(shí)有更多的影響因素，特別拆除環(huán)境的改變，必須有更充分的準(zhǔn)備，懸吊點(diǎn)的位置和牢靠性應(yīng)引起高度重視。

5.7.2 降柱時(shí)需特別注意頂梁的側(cè)向傾倒。抬棚支架頂梁下降前放松抬棚支架頂梁之間的橫向連接，在抬棚支架頂梁下降超出O形棚以外時(shí)，容易發(fā)生側(cè)向傾倒，抬棚支架頂梁的橫向連接不能拆除只能邊下降邊放松，否則必須采取妥善方法防止傾倒情況發(fā)生。

5.7.3 拆卸液壓立柱時(shí)應(yīng)在液壓行程完全縮回后再收回接長(zhǎng)桿。

5.7.4 拆除支架管路時(shí)必須在液壓立柱無液壓行程和液壓系統(tǒng)中無壓力的情況下進(jìn)行；拆卸的管路接口應(yīng)加封堵妥善處理，預(yù)防雜物進(jìn)入系統(tǒng)影響工作。

5.7.5 支架用的各種閥類，以及各種液壓缸，均不允許在井下進(jìn)行拆檢和調(diào)整，若有故障時(shí)，需有專人負(fù)責(zé)用質(zhì)量合格、相同型號(hào)、規(guī)格的閥件或液壓缸進(jìn)行整體更換，而且應(yīng)確保所更換的液壓元件具有有效期內(nèi)的安全標(biāo)志證書。

6 結(jié)語

ZD2200/20/39型抬棚支架在義煤集團(tuán)中東部礦井的應(yīng)用，經(jīng)過幾年的研究、試驗(yàn)，基本解決了沖擊地壓區(qū)域或者應(yīng)力相對(duì)集中的區(qū)段的礦井巷道支護(hù)的重大課題。在煤礦安全生產(chǎn)中，為加強(qiáng)煤礦巷道支護(hù)強(qiáng)度的方法上增加了新的辦法。

作者簡(jiǎn)介：吳延賓（1976-），男，河南南陽人，河南理工大學(xué)工程碩士，河南南車重型裝備有限公司輸送機(jī)事業(yè)部副經(jīng)理，工程師。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）