采煤工作面超前維護吊移式巷道單元支架應用研究

胡 盼

（棗莊礦業（集團）有限責任公司田陳煤礦，山東 棗莊 277523）

1 工作面概況

1.1 采煤方法

田陳煤礦3下7109綜放工作面位于七一采區東翼，工作面標高-810.6～ -882.1m，開采3下煤層，煤厚3.0～6.3/4.8m，工作面面長200m，軌道巷臨近7111工作面采空區，運輸巷側未采動，采用走向長壁后退式采煤方法，綜采放頂煤采煤工藝，工作面采高3.2m。

1.2 頂底板情況

直接頂為砂質泥巖，0～1.9/0.9m，黑色，砂泥質結構，參差狀斷口，半堅硬較完整，與下層明顯接觸，f=4～5；基本頂為中、細砂巖，25.2～36.4/30.8m，灰色，由中粒石英和長石組成，次圓狀，分選好，砂泥質膠結，裂隙發育，方解石脈充填，堅硬，完整，f=6～8；直接底為砂質泥巖黑色，2.8～7.5/5.0m，砂泥質結構，參差狀斷口，半堅硬較完整，與下層明顯接觸，f=4～5；基本底為中細砂巖，14.1～20.3/17.2m，灰色，由中粒石英和少量長石組成，次圓狀，分選中等，泥質膠結，斜裂隙發育，堅硬，f=6～8。

1.3 巷道斷面

工作面兩巷均沿3下煤層底板布置，原始支護采用錨網梯（帶）索聯合支護。巷道斷面形狀為矩形，凈寬為4.2m，凈高為3.5m，凈面積14.7m2。

2 超前維護方式

2.1 支護參數設計

通過對工作面采場情況及綜機設備配套綜合分析，軌道巷受7111工作面采空區影響壓力大，設計軌道巷超前區域布置50架ZQ4000/20.6/45型巷道單元式支架，分兩排沿走向布置，排距2.4±0.1m，每架間距2.6±0.2m，維護距離不低于60m，采用風動單軌吊挪移單元支架實現循環式移架。如圖1所示。

圖1 軌道巷超前維護平、剖面示意圖

2.2 單元支架基本參數

ZQ4000/20.6/45型單元支架，主要技術參數如下：

支架型式：兩柱支撐式巷道單元支架；

支護高度范圍：2400～4300mm；

支護強度：0.68MPa（4.4×2.6m/2架）；

支護工作阻力：4000kN；

支架對底板比壓：2.8MPa；

外形尺寸（長×寬×高）：

1812×940×（2060～4500）mm。

3 移架方式

3.1 循環式移架流程

降架→末架直接由排尾移至排頭→升架，實現巷道支架僅支撐一次頂板。如圖2所示。

圖2 循環移架示意圖

3.2 單元支架吊移流程

降架→支架橫移至巷道中心→單軌吊吊移支架→支架橫移支巷道兩側→升架。

（1）降架。操縱閥組手柄降立柱，降架時盡量使頂梁與底座保持平行。為提高支架的穩定性，需將液壓支架降至最低高度。降架后，操縱閥組手柄將底座支撐板收回。

（2）支架橫移至巷道中心。采用底調千斤頂配合圓環鏈方法將支架由巷道兩側移至巷道中心，便于單軌吊吊運。① 將待移支架底調千斤頂伸出，將圓環鏈一端固定在待移支架底調千斤頂上，另一端固定在對面單元支架底座上或固定到巷幫錨桿上，盡量將圓環鏈拉緊；② 將底調千斤頂操縱閥組手柄推到收的位置，然后遠距離緩慢均勻供液，將支架緩慢拉移靠近巷道中部；③ 底調千斤頂行程500mm，需重復上述操作2～3次，即可將支架移至巷中。如圖3所示。

圖3 單元支架橫移示意圖

（3）單軌吊吊移支架。將風動單軌吊開車至支架上方，將專用起吊板固定到支架上，并插好封銷；操作風動起吊葫蘆，將起吊鉤頭固定到支架起吊板兩端，兩個起吊葫蘆同步緩慢起吊支架，支架底座箱離開底板高度不得超過500mm；緩慢開動單軌吊車，將支架運至排頭，操作起吊葫蘆將支架緩慢放下。如圖4所示。

圖4 單元支架吊裝運輸示意圖

（4）支架橫移至巷道兩側。采用與單元支架橫移至巷道中心類似的方法，將單元支架由巷道中心移動至巷道兩側。

（5）升架。支架橫移到位后，操縱閥組手柄升立柱，頂梁接頂后延長5～8s，保證支架達到預定的初撐力；操縱閥組手柄將底座支撐板撐開，增大支架接底面積，提高其防倒性能。

3.3 注意事項

（1）應保證支架底座3/4面積以上有效接底，使支架處于一個較好的支撐狀態，確保有效支護頂板。在支架支護前，應觀察巷道底板的平整度是否滿足要求，若不滿足，需修復底板，防止支架傾倒或歪斜。

（2）巷道單元支架頂梁縱向偏擺角度最大值為±15°，橫向偏擺角度最大值為±5°。在支架接頂之前，注意觀察巷道頂板走向和寬度方向是否滿足要求，若不滿足，需進行調整。在頂梁一側加枕木，避免支架頂梁縱向或橫向偏擺過大，造成支架頂梁與立柱固定銷、部件的損壞或支架的傾倒。

（3）升降立柱時，要注意保證兩根立柱的同步，避免頂梁過度傾斜，造成頂梁體或立柱活柱損壞。支架接頂后，頂梁的橫向斜角度控制到5°以內，過大影響支架的受力狀態，支架易傾倒與歪斜。

（4）支架移動前需要將其降至最低高度，降低支架的重心高度，提高支架的穩定性。支架橫向移動和單軌吊吊移之前需將底座支撐板收回，同時用螺栓、螺母將起吊板與底座吊裝圓棒固定完善，避免起吊板脫落，造成安全事故。

（5）單元支架的最大支護高度應小于設計最大高度0.1m，最小高度應大于支架設計最小高度0.2m，初撐力不低于12MPa，保證底座、頂梁接底、接頂符合要求，有效支護頂板。

4 支護效果

回采期間通過對軌道巷超前維護范圍內圍巖變形量進行觀測，頂底板、兩幫移近量最大值分別為356mm、472mm。通過巷道單元支架超前加強支護，巷道的變形在可控范圍內，滿足安全生產要求。

5 結束語

七一采區東翼7109綜放工作面軌道巷超前維護設計應用吊移式巷道單元支架支護頂板，實現了工作面順槽超前維護方式機械化，解決了傳統的邁步式超前維護支架反復升降對頂板破壞的難題，實現了超前維護與工作面設備同步推移機械化作業，保證了工作面端頭、超前維護區域安全、高效支護。