超前支護式液壓支架在綜采放頂煤工作面的應用

摘要：文章介紹了超前支護式液壓支架在云飛公司串草圪旦煤礦綜采放頂煤工作面的首次應用，利用超前支架替代單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁支護技術，實現了綜放工作面超前支護的機械化和自動化，支護效果良好，取得了顯著的經濟效益。

關鍵詞：綜采放頂煤；超前支護式液壓支架；綜放工作面；煤炭開采；頂梁支護技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD823 文章編號：1009-2374（2015）22-0160-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.079

串草圪旦煤礦位于鄂爾多斯市準格爾旗西南部，主采煤層為6#煤層，煤層厚度為12～15m，沿底掘進，巷道采用錨網支護矩形斷面，走向長壁綜采放頂煤開采。該礦6203、6204、6206、6207和6106、6107六個綜放工作面上下出口支護形式基本上采用單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁做為超前支護。單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁超前支護操作工序繁瑣，員工勞動強度大，支護安全系數不高，有時候會由于超前條件困難，嚴重影響工作面的快速推進。2014年6月，該礦在南部采區6104工作面首次安裝超前支護式液壓支架，用于工作面上下出口20m范圍的超前支護。該工作面投產以來，取得了良好的效果，實現了安全高效回采，最高日產15000噸，創出了該礦建礦投產以來綜放工作面開采的最好水平。

1 工作面概況

6104工作面位于礦井南翼一水平6煤層，雙棗溝向斜南翼，煤層寬緩，褶曲發育。工作面標高897.4～951.9m，與地表最近距離為98m。該工作面走向2100m，傾斜長150m，煤厚12.8m，煤層傾角平均5°。煤層抗壓強度6.9MPa。中等穩定頂板，周期來壓步距為10～15m。上下順槽采用錨網支護，矩形斷面5.0m×3.7m。采用走向長壁綜合機械化采煤法，放頂煤回采工藝開采。

2 工作面液壓支架配置

本工作面配置80架ZF13000/22/42型基本支架、7架ZFG13000/24/40型過渡支架，共87架液壓支架，對工作面頂板實行支護管理。工作面上出口配置一組ZT27600/24/40超前支架，其初撐力23280kN（31.5MPa）、工作阻力27600kN（37.35MPa）。工作面下出口配置一組ZFT27200/24/40端頭支架，其初撐力20264kN（31.5MPa）、工作阻力27200kN（42.27MPa）。緊靠端頭支架往外配置一組ZT18400/24/40超前支架，其初撐力15520kN（31.5MPa）、工作阻力18400kN（37.35MPa）。

3 超前支架操作程序

上下出口超前支架均為兩柱掩護式，左右架的頂梁內外側均設置護頂板。左右對稱，能夠適應左右工作面使用。

上出口超前支架采用前推后拉形式實現支架互相推拉行走，共布置4根推移千斤頂。正常情況時，前后架均處于支撐狀態，架間的推移油缸處于收回狀態。當支架需要前移時，先將前架降下來，然后利用推移油缸將前架推出，推到位后升架達到初撐力要求；接著降后架，收回推移油缸，將后架往前拉到一個步距后，再升后架達到初撐力要求。

下出口超前支架為轉載機中置式布置形式。超前支架左右兩側各布置2根推移千斤頂，推移千斤頂通過推移連接頭與轉載機連接，以轉載機為支點實現行走，同時輔助轉載機自移。正常情況時，支架處于支撐狀態，推移油缸處于收回狀態。在轉載機向前推移時，推移油缸活柱被拉出，在轉載機完成推移后，對超前支架進行降架、移架、升架，完成一次推移過程。在頂板條件不好的情況下，可以實施帶壓移架，起到有效控制頂板的作用。

4 應用效果

和傳統的采煤工作面上下出口以單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁進行支護相比，超前支護式液壓支架具有明顯的優越性，取得了良好的應用效果。

4.1 整體支護強度大幅度提高，安全系數提升

超前支架整體性好、工作阻力大、支護強度高，能夠有效地控制巷道的變形。前架和后架頂梁之間的距離不超過0.2m，護頂整體性效果明顯。通過對錨網巷道圍巖變形量觀測進行比較，采用單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁進行支護時，順槽兩幫移近量最大為167mm，頂底移近量最大為58mm；遇到周期來壓時，單體柱還容易導致插蠟現象，造成回撤替代困難。采用超前支架支護時，順槽兩幫移近量最大為64mm，頂底移近量最大為31mm。由此可見，采用超前支架后，工作面順槽在采動引起的超前支承壓力影響作用下，其圍巖變形量很小，巷道處于穩定狀態，杜絕了頂板事故。特別是在采面初放和周期來壓時，支護效果尤為突出。

4.2 簡化了操作工序，有利于實現高產高效

超前支架代替了傳統的單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁支護方式，是超前支護形式變革的重大突破。超前支架操作便捷快速可靠，通過支架操作閥組，實現了綜放工作面超前支護的機械化和自動化，提高了勞動效率，有利于實現綜放工作面的快速推進。

4.3 減少了回采工作面的用工，降低了生產成本

采用單體柱鉸接頂梁支護形式，按照每天三個采支工做超前支護計算，每年至少需要支付36萬元的工資；再加上單體柱、鉸接頂梁的損壞，還有坑木消耗，無疑增加了生產成本。超前支架的推廣應用，徹底解決了上述問題，不僅節約了員工工資成本，還大大降低了支護材料的消耗。

4.4 增大了上出口的空間，便于人員行走、設備拆運和維修

超前支架上下幫兩根立柱之間距離達到了1.8m，比單體柱鉸接頂梁支護寬度增加了1m。在采煤工作面需要拆運更換設備時，不用提前做運輸條件，直接就可以順暢通過，大大提高了拆運效率，縮短了檢修時間，為提高開機率創造了有利條件。

5 存在問題與建議

5.1 推移千斤頂易損

在回采過程中發現，超前支架推移千斤頂與支架底座絞接，左右間隙小，只能在軸向垂直面上旋轉，而在移架時，不可能完全保持在一條直線上，推移時很容易造成推移千斤頂鉸接頭損壞。推采三個月的時間，共更換了三個推移千斤頂。建議將連接頭改為萬向鉸接。

5.2 支架整體尺寸、重量大，不利于運輸安裝

由于礦井外圍輔助運輸條件的局限性、錨網巷道條件的差異性，超前支架在運輸前，個別部件需要解體，然后運到現場以后再行組裝，影響安裝效率。應該考慮適當采用高強度鋼板，降低支架整體重量，提高運輸的安全性；另外，應考慮適當調整整體外形尺寸，最好能做到不解體運輸。

6 結語

超前支架的使用，保證了上下出口的支護安全，簡化了生產工序，降低了工人的勞動強度，提高了生產效率，實現了綜放工作面超前支護的機械化和自動化，取得了巨大的經濟效益和社會效益，為同類礦井條件采用超前支架支護提供了借鑒。

參考文獻

[1] 徐亞民.付村煤礦綜放工作面回采巷道超前支架支護實踐[J].煤炭科學技術，2010，38（7）.

[2] 葉文華.綜采工作面順槽超前支護液壓支架在補連塔煤礦的應用[J].陜西煤炭，2006，25（2）.

作者簡介：李小沫（1971-），男，內蒙古開灤投資有限公司生產技術部采煤工程師。

（責任編輯：王 波）