大傾角綜采工作面擠架歪架處理技術

摘 要：分析了大傾角“三軟”煤層綜采工作面支架倒架的原因，結合現場提出了針對性的支架調整方案，解決了大傾角工作面回采支架倒架的關鍵技術難題。

關鍵詞：大傾角；綜采工作面；擠架；歪架；處理技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.006

1 概況

3206工作面開采3#煤層，煤厚平均3.5m，傾角23～39°，f=0.15，直接頂為1.3m灰色泥巖，老頂為5.2m粉砂巖，頂板整體強度低，隨采隨冒；直接底為1.5m泥巖，巖性軟弱，老底為細砂巖，屬典型大傾角“三軟”煤層。工作面埋深870m，斜長182～196，平均191m，走向長度1190m，根據掘巷和物探資料，回采期間將揭露18條斷層，落差在0.3m～5.0m之間，對正常生產將造成不同程度影響。切眼掘進期間遇到F10和F9斷層，其中F10斷層對回采影響顯著。

采煤工作面配置了ZY8000/20/43型兩柱掩護式液壓支架、MG400/930-WD型大傾角交流電牽引采煤機、SGZ800/500型刮板輸送機、SGZ800/250型橋式轉載機、PLM2000型錘式破碎機、DSJ100/100/3×250型膠帶輸送機一部，BRW315/31.5型乳化液泵、BPW125/31.5型噴霧泵及整套泵站電氣設備等，機械化水平較高。

工作面安裝期間由于切眼巷道底板起伏，造成多數支架側護板不能打開，運輸機與支架未能全部連接，給工作面初采帶來了很大困難。3206工作面作為主力采煤面，生產任務重，在不完全具備開采條件的情況下，自2013年6月底試生產以來，工作面處于邊生產邊調架狀態，推進速度極慢。為了盡快扶正支架、恢復工作面正常生產，在對現場支架調研和實測的基礎上，對工作面移架困難的原因進行了初步分析，并制定調整措施，取得了較好的效果。

2 現場原因分析

2013年9月10日，對3206工作面的支架狀況進行現場實測，將得到的數據進行整理，經統計69#以下支架，僅19組支架側護板打開，平均中心距1526mm，其余支架側護板基本沒有伸出，長度累計10199cm。70組支架對應刮板輸送機長度10350cm，支架寬度較刮板輸送機縮短了151cm，平均每組支架縮短了2.2cm，因此支架平均傾斜角度9度。可知，從5～56#間支架向下傾斜較為嚴重，錯茬在30cm以上的支架有11架，這些支架的傾斜角度較大。主要原因分析：

（1）工作面上部偽斜控制不當：因溜子上竄而未及時調整支架狀態，造成工作面倒架；刮板輸送機上竄，帶動底座。

（2）受斷層影響：大傾角綜采工作面過斷層、地質異常區遇頂板破碎或斷層面，極易引起片幫冒頂。從局部冒頂地點開始，上方支架架頂碎矸受重力作用下竄至下方支架架前空頂區域冒落，形成大面積空頂。支架一旦失去支撐，側護板形成臺階，即發生擠架、咬架，進而發展為倒架事故。支架在頂板的壓力P、支架自重W、上下鄰架擠靠力Ps，Px，初撐力Q、底板反力R作用下處于平衡狀態。支架在重力W和頂板壓力P作用下，有沿底板坡度下滑的趨勢，保證它不下滑的條件是抗滑力大于等于滑動力，即：

Fkh=[（W+P）cosα+Q]f≥Fh=（W+P）sinα+（Ps-Px）

當工作面38～58#支架上方發生嚴重漏頂后，局部形成空洞，支架頂梁上方冒落矸石沿傾向方向無法形成具有一定承載能力的鉸接結構，沿傾斜方向的分力全部作用在支架頂梁上，下滑力變大，而支架初撐力Q無法滿足要求，抵抗下滑力變小，這也是造成支架下滑的重要原因之一。

3 調架處理方案

3.1 扶正支架

自工作面上頭125#支架開始，利用側護板和單體支柱配合，將支架頂梁向上調出間隙并依次向下傳遞至歪架嚴重的58#支架以下，將支架頂梁上調，逐步扶正支架，反復此程序，逐步依次將支架扶正。

3.2 虛旋轉中心法調斜

調整支架同時，按虛旋轉中心法調整運輸機下滑，帶動支架底座下移，輔助扶正支架。

（1）先把夾死的支架，調整側護板間的間隙（如37、38#架可以向下調整37#架也可以向上調整38#架，調整時需要單體柱）；

（2）下竄溜子時，必須從機尾方向擺幫（如100#架至機尾割一刀、從80#架至機尾割一刀、60#架至機尾割一刀、40#架至機尾割一刀、20#架至機尾割一刀；

（3）最關鍵是先把工作面割一個通刀，然后不要推100#架以下的溜子，讓煤幫先成空幫（可以移支架），給溜子留一個前后活動的空間，對下竄溜子有好處；

（4）最后從20#架擺完幫后，從機尾到機頭推移溜子，整個工序算一輪，如果沒有效果再用同樣的方式進行處理。

3.3 斷層區域鋪網或注漿加固處理

在工作面過斷層、地質構造帶期間，必須加強斷層影響范圍內頂、幫、斷層面的管理。具體措施為在受斷層影響頂板異常破碎區段，支架上方敷設10#5m×1m單層菱形金屬網，金屬網搭接不得小于200mm，用雙股12#鐵絲扭緊固定，網扣間距不得大于200mm，如圖1；金屬網下方架頂挑4.5m礦用11#工字鋼，如圖8，工字鋼橫跨3架，搭茬3m，形成人工假頂，相鄰支架發生歪斜，可以在支架降柱后騰出調架空間，及時調整支架狀態。或對頂板破碎嚴重區域，可注高分子材料使破碎頂板膠結成一體。

4 結語

生產中工作面運輸機進行重點順平，保證每組支架側護板均能正常打開，能防止支架擠架。工作面過斷層、地質構造帶期間，液壓支架采用帶壓擦頂移架，盡量減少頂板松動，事先逐步降低采高，增加支架穩定性及減少破巖，液壓支架隨采煤機割煤立即移架。

作者簡介：張存杰（1977-），男，主要從事采礦專業技術工作。