超前支護液壓支架在綜采工作面的應用研究

崔志鵬

（山西汾西正令煤業有限責任公司，山西 孝義 032303）

引言

綜采工作面回采巷道超前支護形式一般為單體+工字鋼組成架棚，對于開采深度不大、巷道斷面小以及礦壓顯現不明顯采面而言，此類超前支護方式可滿足巷道超前支護需要[1-2]。但是采用架棚進行超前支護也存在作業人員勞動強度高、安全性差等問題，工字鋼、單體等需隨著采面不斷推進前移，同時單體也容易出現扎底問題[3-5]。超前支護液壓支架是近些年來逐漸興起的超前支護方式，具有支護強度大、移動方便、安全系數高等優點[6]。

1 山西某礦61205 綜采工作面工程概況

山西某礦61205 綜采工作面設計推進長度590 m、傾向長198 m，開采12 號煤層，煤層埋深平均680 m，厚度3.0 m，頂底板巖性以軟弱的泥巖、砂質泥巖為主。12 號煤層直接頂為厚度1.12 m 泥巖、炭質泥巖，基本頂為厚度5.6 m 粉砂巖；直接底為厚度2.5 m 泥巖，基本底為厚度2.9 m 灰巖。采面采用綜合機械化開采工藝，使用的采煤機、液壓支架型號分別為MGTY650/1640-GWD、ZY10000/25/45，回采工作面日進尺平均為4.0 m。

61205 進風巷、回風巷高度均為3.0 m，巷道寬度分別為4.8 m、4.2 m，采用錨網索支護方式。以往12 號煤層采面回采巷道超前支護距離均為30 m，采用單體、工字鋼組成架棚進行支護，雖然可滿足巷道回采需要，但是受到煤層埋深大、礦壓顯現明顯等因素影響，部分位置回采巷道超前支護效果不明顯，甚至出現單體損壞問題；同時采用架棚超前支護也存在勞動強度大等問題。

2 超前支護液壓支架應用

2.1 超前支護液壓支架選型

61205 工作面回采巷道頂底板巖性均為軟巖，承載能力以及穩定性較差。根據采面回采巷道斷面、頂底板巖性等特點，結合現有的超前支護支架適應性，由于采面內刮板輸送機卸載采用交叉側卸方式，對巷道斷面要求高，因此在采面進、回風巷選用的超前支架類型為寬體橫向頂梁可上下擺動支架，具體支架結構見圖1。具體超前支護支架技術參數見表1。

圖1 寬體橫向頂梁可上下擺動支架結構示意圖

表1 超前支架技術參數

在采面選用的超前支護液壓支架4 架為一組，前后支架間采用移架千斤頂、連接頭連接，具體支架特點為：

1）選用的支架橫向頂梁可上下擺動，從而為采面刮板輸送機卸載提供足夠空間，避免超前支架與刮板輸送機間出現干涉問題；同時支架穩定機構為伸縮套筒式，可適應巷道底板較大起伏。

2）支架底座寬度大，具有較小的底板比壓；支架頂梁為寬體頂梁，具有較大的護頂面積。

3）支架頂梁可適應矩形、異形等多種斷面，行人以及作業人員操作均在超前支架頂梁保護范圍內，可增加巷道內作業安全系數。

2.2 現場應用分析

在61205 綜采工作面回采巷道超前支護中均選擇寬體橫向頂梁可上下擺動支架，具體支架在采面布置情況見圖2。采用超前支架支護可實現對回采巷道圍巖的有效控制，從而為采面高效回采創造良好條件。

圖2 超前支架現場布置示意圖

2.2.1 超前支護圍巖控制效果

超前支護液壓支架可與采面端頭支護支架、轉載機等配套使用，從而為采面作業人員工作提供相對安全的作業環境。超前支護液壓支架采用千斤頂、連接頭連接，依靠前后支架作為支點，可隨著采面回采向前推移，接頂良好，頂板支護強度高。在采面回采周期來壓期間，通過采用超前支架支護回采巷道圍巖變形性很小，圍巖變形量均在允許范圍內，未出現頂板冒落等事故，可保證采面生產安全。具體超前支護液壓支架應用前后巷道圍巖變形統計情況見表2。

表2 超前支護液壓支架應用前后回采巷道圍巖變形統計結果

2.2.2 經濟效益

在61205 綜采工作面回采期間，超前支護液壓支架穩定性良好，表現出較好的超前支護效果。通過采用超前支護液壓支架可提高安全保障能力以及煤炭開采效率、降低作業人員勞動強度。

采用單體+工字鋼超前支護時至少需要12 名作業人員，而采用超前支護液壓支架后作業人員數量降低至4 人。同時以往超前支護耗時在2～3 h，需要人工搬運單體、工字鋼，勞動強度大，而采用超前支護液壓支架后每次移架耗時均控制在1 h 以內，移架采用機械化控制，勞動強度低且移架效率更高。

3 結論

1）隨著礦井采掘深度增加，綜采工作面回采巷道超前支護使用的單體由于支護強度小、前移工作量大等，難以滿足煤炭高效回采需求。超前支護液壓支架具有支護強度大、自動化程度高、圍巖控制效果顯著等優點，將其應用到回采巷道超前支護中可為采面高效安全回采創造良好條件。

2）超前支護液壓支架現場應用后，原有的超前支護工人數減少2/3 以上，同時作業人員勞動強度也大幅降低。