煤礦綜采工作面支護技術分析

姚　健

（山西煤炭進出口集團煤業管理有限公司，山西　太原　030006）

1　支架的主要組成

近年來，液壓支架在礦井綜采工程中發揮著十分重要的作用，其主要功能就是支護頂板、維護穩定的施工空間，與此同時還能夠達到推移設備的目的，即便是液壓支架存在著各種類別，但無論是怎樣的類別都具備相同的作用。若按照支架中各部件間的作用進行劃分，把支架劃分為四個重要組成[1]。

1）承載結構件，例如頂梁、連桿、尾梁、掩護梁等。其主要目的是承受以及傳遞載荷。

2）液壓油缸，他的主要組成部分是立柱和千斤頂。其最為重要的作用是提供產生動力。

3）不同種類的控制元部件。其最為主要的目的就是實現有關操作和控制液壓油缸的動作，確保此項工作特性。

4）不同種類的輔助裝置。該裝置最為主要的目的就是為了實現支架的相關動作和實際功能。液壓支架在實際施工過程中最為常見的運動形態有：升架、降架、移架和推移，其基本原理如圖1所示。

2　液壓支架的主要類別

根據其結構進行劃分，支架通常被劃分為支撐式、掩護式和混合式這三大類別，其無論是在組成結構上還是在使用條件上都有著不同之處[2]。

2.1　支撐式

支撐式液壓支架在此項技術產生和發展過程中扮演著極其重要的角色，其最大特點就是頂梁長立柱數量巨大。此項特點也直接證明了該支架可以有效承受更為強大的垂直壓力，與此同時也證明了其在水平壓力的承受上略顯不足。除此之外，因其支撐力過強，導致對頂板條件有更加苛刻的要求，通常來講就是要達到穩定、非破碎頂板的支撐目的。

圖1　液壓支架的工作原理

2.2　掩護式

掩護式液壓支架具備十分寬大的掩護梁，能夠對采空區展開有效的防護。掩護梁通常情況下被安裝在頂梁與底座之間。該結構的支架通常情況下只有少量立柱，能夠有效地避免矸石飛入。在承受力問題上，掩護式和支撐式之間剛好相反。與此同時，其還具備十分強大的局部抗壓能力，能夠為工作面提供高質量的掩護，但其垂直承受力不足，因此頂板來壓應當控制在合理范圍內。

2.3　混合式

混合式是將上述兩種進行充分結合后得出來的。不僅包含了數量眾多的立柱，還采用了掩護梁。使其不僅能夠在水平方向上提供較大承受力，在垂直方向上也絲毫不遜色。采用該種方案后，工程施工所需的預算將會大大提高[3]。

3　支架選擇的考慮因素

在支架選取問題上，最為關鍵的問題就是頂板的條件，除此以外還包含了破碎程度和垂直與水平壓力，通過對三個條件綜合考慮最終形成了如下頁表1所示的支架型式選擇方式。在對支架類型進行選擇時，除了要考慮上述問題以外，還應把實際工作中的各項因素考慮進去，在采取措施時可以從下列幾個角度去考慮。

1）支架的主要類型。在確定支架類型之前，應先對施工地點的地質構造進行仔細分析與研究。另外，區域的差別也能導致最終所使用支架類型的差異。在實際工作中若發現頂板較為完整，便能夠采取支撐式支架；相反，則需要采取掩護式支架。

2）支架的主要規格。在進行規格選擇工作時，需要考慮方方面面的問題，不能僅憑某一因素來草率決定。例如，煤礦開采的實際厚度、液壓支架的高度等。

表1　液壓支架選擇方法

3）支架工作的阻力。往往需要對直接頂和基本頂等問題進行仔細分析與研究，通過科學合理的方式來計算出相關的阻力數值，得出有關的類型和來源。并根據權威支架支護能力的方式來反復驗算，確保支護工作的萬無一失。

4　支護技術分析

4.1　兩巷的超前支護技術

當采用機械化進行采煤時，很有可能產生滑坡問題。在此前提下，應在第一時間對兩巷進行超前支護，確保整個施工過程的人員安全。

1）拱形金屬支架。最先要做到的就是創建替棚。在建立替棚時，其高度通常是需要超過1.5m，長度控制在3～5m這一范圍之間，與此同時人員側行寬度需要超過0.7m。實際的支護范圍在小于20m。

2）梯形木棚。梯形木棚最為主要的作用就是支護設備和煤壁間的距離。如果說這一距離小于10m，那么就需要把梯形木棚和雙排鉸接頂梁以及單體液壓支柱等進行綜合使用。只有這樣才能達到預期支護效果；但若這一距離達到了10～20m這一范圍時，就應當考慮將其與單排鉸接頂梁以及電體的液壓支柱等進行科學使用。

3）雙向鉸接頂梁。頂梁是嚴格按照十字頂梁的原型，根據實際的工作需要，通過一定的改造得出。與原型相比，該種頂梁的鉸接點數量少，其鉸接點不是隨意確定，需要經過專業定位才能最終確定。

4.2　順槽支護技術

在順槽斷面的面積達到了15～18m2這一范圍時，錨索和錨桿的強度便不能達到相關工作的標準。當出現此問題時，需要采用強度更高的錨桿來完成相關工作。有效地縮小順槽頂底板移近量，使得順槽的變形情況得到明顯好轉。

5　特殊工作面頂板的管理

1）頂板破碎的管理工作，通常情況下被運用在破碎頂板的支護問題上。除此以外，還應充分考慮實際問題的各個因素，比如說采取鋪設金屬網的方式來達到對頂板進行破碎管理的目的[5]。

2）煤壁片幫的管理工作。通常情況下會采取支護能力出眾、支護及時的設備來完成支護任務；盡可能降低工作周期，避免煤壁被長時間暴露；第一時間開展生產過程的超前支護，比如說在片幫現象發生時，需在拿出行之有效的解決措施，實現對頂板的提前轉移。

[1]高紅軍，許文強.煤礦綜采工作面管理措施探討[J].科技創新與應用，2016（6）：83.

[2]劉智波.試論加強洗煤技術及管理[J].企業導報，2015（23）：214.

[3]張志建.采煤工作面生產的安全管理與技術措施[J].內蒙古煤炭經濟，2014（10）：177-178.