端頭支架、超前支護(hù)支架在桃園煤礦綜采工作面的應(yīng)用

王漢化 朱慎強(qiáng)

（淮北礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司桃園煤礦 安徽 宿州 234116）

1 桃園煤礦71煤層地質(zhì)概況

桃園礦71煤層屬二疊系下石盒子組。所開采的7135工作面煤層厚度為 0.5－2.2m，平均 1.6m。煤層傾角 10°－30°，平均為 22°。煤層結(jié)構(gòu)普遍含有一層夾矸，夾矸厚度平均為0.4m，煤層頂板為泥巖或細(xì)砂巖，底板為泥巖。該面上方為7133工作面采空區(qū)，下至71煤層-500底板等高線，南以三采區(qū)邊界為界，北至南三回風(fēng)上山。工作面走向1355m，斜長(zhǎng)155m。工作面機(jī)、風(fēng)巷均采用U型棚支護(hù)，原設(shè)計(jì)支護(hù)高度為3120mm，寬度4600mm。

該面主要充水因素為：頂、底板砂巖裂隙水，采空區(qū)活水和鉆孔水三個(gè)方面。

1.1 頂、底板砂巖裂隙水：從工作面掘進(jìn)過程來(lái)看，頂、底板砂巖裂隙水富水性較強(qiáng)，一般涌水量5－15m3/h。

1.2 采空區(qū)活水：工作面掘進(jìn)期間已采用風(fēng)巷探放水和機(jī)巷施工放水孔相結(jié)合的方式，對(duì)上方7133工作面采空區(qū)積水進(jìn)行了疏放，但工作面回采期間采空區(qū)內(nèi)仍有3m3/h左右的活水，受工作面采動(dòng)的影響裂隙增大，將會(huì)以淋、滲水的形式進(jìn)入工作面，屆時(shí)工作面的涌水量將增大。

2 端頭支架、超前支護(hù)支架的概況

我礦7135綜采工作面使用的端頭支架型號(hào)為：ZTZ21000/17/32。該端頭支架主要適用于水平或緩傾斜煤層沿底板一次性開采長(zhǎng)壁冒落回收頂煤的綜采工作面下出口的支護(hù)。對(duì)采區(qū)要求：煤層傾角≤15°。對(duì)巷道要求：凈高度不小于3.4m，凈寬度不小于3.2m，必要時(shí)可提前替棚擴(kuò)幫支護(hù)。該端頭支架支撐高度范圍是1.7m－3.2m，支護(hù)寬度為：2.4m－2.74m。初撐力為16248kN。工作阻力為21000kN。支護(hù)強(qiáng)度為0.79MPa。對(duì)底板平均比壓為1.71MPa。泵站壓力為31.5MPa。

該型端頭液壓支架是在總結(jié)國(guó)內(nèi)端頭支架研究與使用的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合桃園礦的地質(zhì)條件，為解決工作面下出口的支護(hù)與維修困難和保證安全生產(chǎn)，提高工作效率，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度而設(shè)計(jì)的一種端頭支架。

該組支架的主要用途是：支護(hù)工作面下出口頂板，隨著工作面向前推移，做到相互交替移架和及時(shí)支護(hù)，實(shí)現(xiàn)工作面的連續(xù)生產(chǎn)，提高推進(jìn)速度。

該端頭支架為兩架一組，兩架對(duì)稱布置，與工作面液壓支架配套使用。后部采用四連桿機(jī)構(gòu)，高度變化小。拉端頭支架時(shí)要保持與工作面液壓支架頂板大致齊平，工作面液壓支架超前端頭支架1.6m左右，再拉端頭支架。端頭支架兩架支架頂梁由防倒千斤頂連接，起調(diào)節(jié)架間距作用。控制系統(tǒng)均采用國(guó)產(chǎn)定型閥，其中操作閥有400L/min的大流量操縱閥片，用來(lái)操縱立柱及推移缸，操作簡(jiǎn)單，維修方便，配件供應(yīng)有保障。

配套使用的超前支護(hù)支架的型號(hào)為ZT2×3200/16/32。該型號(hào)支架是根據(jù)綜采工作面運(yùn)輸機(jī)及機(jī)巷鏈板輸送機(jī)推進(jìn)，將巷道永久支護(hù)替換為臨時(shí)超前支護(hù)的具體條件而設(shè)計(jì)的。適用矩形或位于超前支護(hù)段受壓由拱形變?yōu)榫匦涡杼媾锏南锏馈Ｖёo(hù)巷道受采動(dòng)影響的超前支護(hù)段的頂板，由于支護(hù)強(qiáng)度大，能自移，所以該型支架與巷道工字鋼梁或木棚配合使用更安全可靠，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高回采效率。

該支架為兩架成一組使用，兩架之間由防倒千斤頂連接，每一架由前后兩節(jié)組成，前節(jié)的頂梁后部與后節(jié)的升縮梁相連。前架的底座后部與后架的底座前部通過連接頭、移架千斤頂相連，前后架相互依托，達(dá)到移架目的。

3 端頭支架、超前支護(hù)支架的安裝要求

機(jī)巷端頭支架安裝時(shí)，U型棚支護(hù)寬度約為4200mm，高度為3100mm。考慮到機(jī)巷的安裝條件不夠充分（起吊高度不充裕，巷道空間較小，大件過多，不利于運(yùn)輸、起吊），原設(shè)計(jì)的端頭支架及超前支護(hù)支架每架上部各有一塊弧形填充塊未下井安裝，這樣端頭支架及超前支護(hù)支架與U型棚接頂時(shí)中間有一段空隙，移架時(shí)用木料接實(shí)過頂。安裝前，從切眼下口U型棚取中，將巷道中線拉好。并將機(jī)巷雜物清理干凈，底板整平。安裝時(shí)：按先端頭支架后超前支護(hù)支架、先下幫后上幫的大致順序按巷道中線兩側(cè)安裝。安裝前，必須打設(shè)起吊錨桿或加固棚梁，先安裝支架底座，再安裝頂梁。安裝時(shí)必須保證支架底座和頂梁的平直，機(jī)巷底板必須提前清理平整。在對(duì)接立柱橫銷和連接塊時(shí)，必須先調(diào)好眼孔，嚴(yán)禁用鐵錘或重物強(qiáng)行敲打。

4 端頭支架、超前支護(hù)支架在使用過程中遇到的問題及相應(yīng)的解決方案

4.1 端頭支架與工作面支架有落差：原運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭安裝到端頭支架上幫一架的正下方，但隨著巷道壓力的顯現(xiàn)和工作面煤層的變化（工作面下段煤層有向頂板走的趨勢(shì)，機(jī)巷巷道底板比工作面底板低）,若運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭段剎底，至少剎底600mm以上，因支架的采高的限制，工作面頂部的煤割不到，資源浪費(fèi)較大。

針對(duì)工作面支架與端頭支架的落差問題，端頭支架抬底或底板挑頂困難太大，且不利于安全，主要是運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭段剎底，盡量減少落差，保證端頭支架降架時(shí)不壓運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭。

4.2 隨著工作面的推移，機(jī)巷端頭支架、超前支護(hù)支架有往底板下陷的趨勢(shì)，工作面下段機(jī)巷頂板壓力加大。由于運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭在端頭支架的下方，因上部的空間距離不夠，每次拉移端頭支架降頂梁時(shí)，頂梁圧運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭，導(dǎo)致端頭支架頂梁降不到規(guī)定要求，拉移支架困難。

因端頭支架往底板下陷，與工作面支架的落差達(dá)到1m以上，單純靠工作面剎底并不能解決端頭支架圧運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭的問題。主要方法是將運(yùn)輸機(jī)頭向工作面拉800mm，這樣端頭支架與工作面液壓支架之間就有800mm的間隙。針對(duì)這個(gè)間隙，使用2根爬行梁接半圓木過頂，保證頂板的支護(hù)完好，也保證了下口作業(yè)人員的安全。工作面運(yùn)輸機(jī)下口加設(shè)一塊溜煤槽至端頭支架架檔的鏈板機(jī)外沿，依靠運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭與鏈板機(jī)的落差和溜煤槽減少運(yùn)輸機(jī)拉回頭煤。

4.3 由于機(jī)巷為U型棚支護(hù)，端頭支架和超前支護(hù)支架均為兩架一組，按巷道中線兩側(cè)并排安裝，在端頭支架拉移操作時(shí)同一組的兩架不能同時(shí)拉移，所以在升端頭支架的一側(cè)支架時(shí)，支架頂梁與巷道U型棚是點(diǎn)接觸，當(dāng)支架初撐力加大時(shí)，支架頂梁就順著U型棚的弧度向上滑動(dòng)。這就導(dǎo)致了端頭支架不能按直線拉移，機(jī)巷下幫的端頭支架底座往下幫滑動(dòng)。間接導(dǎo)致端頭支架的掉斜，端頭支架的拉移千斤頂與連接頭蹩勁，拉不動(dòng)支架，甚至導(dǎo)致折斷千斤頂（拉移千斤頂只能徑向拉移）。

針對(duì)端頭支架掉斜的問題處理有兩點(diǎn)：一是在拉移支架時(shí)，配合使用防倒千斤頂，降端頭支架的兩側(cè)頂梁控制在巷道中線位置；二是在端頭支架底座邁步時(shí)，必須清理干凈兩架底座之間的煤矸等雜物，收縮立柱抬底時(shí)用單體將已偏離中線位置的支架底座抵輝中線位置。保證端頭支架沿巷道中線拉移。

4.4 在回采中，工作面、采空區(qū)均有巖隙水流向機(jī)巷，導(dǎo)致機(jī)巷底板積水。由于機(jī)巷底板為泥巖，長(zhǎng)時(shí)浸水導(dǎo)致底板松軟，支架的來(lái)回伸縮、拉移使支架底座陷入底板泥巖中，更增加了支架的拉移難度。松軟的底板也使端頭支架達(dá)不到規(guī)定的初撐力，從而不能很好的支護(hù)頂板，使頂板的下沉速度加快，給后期的巷道支護(hù)埋下了隱患。

水患的處理就是將出水引到超前支護(hù)支架外段，減小水浸泡破壞底板的程度，具體的做法是沿機(jī)巷下幫挖設(shè)一條水溝，并鋪上鐵質(zhì)流水槽，外段挖設(shè)水倉(cāng)，用風(fēng)泵排出機(jī)巷。

4.5 由于我礦71煤巷道壓力大，頂板、底板均比較破碎，隨著回采的時(shí)間加長(zhǎng)，巷道的壓力越來(lái)越大，巷道變形比較嚴(yán)重。原U型棚支護(hù)寬度約為4200mm，高度為3100mm，在回采2個(gè)月之后，巷道的凈寬度只有3400mm，高度只有2600mm，并且部分段巷道變形，棚腿跐出。這顯然已不滿足端頭支架的使用條件。

對(duì)巷道提前改棚是必須的，具體的措施是：一、將機(jī)巷的U型棚拿掉，向上挑頂500mm，用3200mm的工字鋼配合單體替棚，實(shí)行一梁四柱支護(hù)方式：二、機(jī)巷臥底、整平，保證巷道凈高度不小于3400mm。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過這些舉措，基本上保證了端頭支架的正常使用。原計(jì)劃使用端頭支架，機(jī)巷的U型棚不予回收，物資消耗太大，機(jī)巷的提前替棚也使U型棚得到回收，大大節(jié)約資源，巷道的超前支護(hù)也得到了加強(qiáng),保證了巷道的支護(hù)強(qiáng)度，為工作面的開采提升了必需的空間環(huán)境，提高了安全系數(shù)。

［1］朱真才，韓振鐸，等.采掘機(jī)械與液壓傳動(dòng)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2005，2.