煤礦綜采工作面支護(hù)技術(shù)分析

姚　健

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)煤業(yè)管理有限公司，山西　太原　030006）

1　支架的主要組成

近年來(lái)，液壓支架在礦井綜采工程中發(fā)揮著十分重要的作用，其主要功能就是支護(hù)頂板、維護(hù)穩(wěn)定的施工空間，與此同時(shí)還能夠達(dá)到推移設(shè)備的目的，即便是液壓支架存在著各種類(lèi)別，但無(wú)論是怎樣的類(lèi)別都具備相同的作用。若按照支架中各部件間的作用進(jìn)行劃分，把支架劃分為四個(gè)重要組成[1]。

1）承載結(jié)構(gòu)件，例如頂梁、連桿、尾梁、掩護(hù)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(chǎn)生動(dòng)力。

3）不同種類(lèi)的控制元部件。其最為主要的目的就是實(shí)現(xiàn)有關(guān)操作和控制液壓油缸的動(dòng)作，確保此項(xiàng)工作特性。

4）不同種類(lèi)的輔助裝置。該裝置最為主要的目的就是為了實(shí)現(xiàn)支架的相關(guān)動(dòng)作和實(shí)際功能。液壓支架在實(shí)際施工過(guò)程中最為常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)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(lèi)別

根據(jù)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，支架通常被劃分為支撐式、掩護(hù)式和混合式這三大類(lèi)別，其無(wú)論是在組成結(jié)構(gòu)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(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程中扮演著極其重要的角色，其最大特點(diǎn)就是頂梁長(zhǎng)立柱數(shù)量巨大。此項(xiàng)特點(diǎn)也直接證明了該支架可以有效承受更為強(qiáng)大的垂直壓力，與此同時(shí)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(guò)強(qiáng)，導(dǎo)致對(duì)頂板條件有更加苛刻的要求，通常來(lái)講就是要達(dá)到穩(wěn)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(hù)式

掩護(hù)式液壓支架具備十分寬大的掩護(hù)梁，能夠?qū)Σ煽諈^(qū)展開(kāi)有效的防護(hù)。掩護(hù)梁通常情況下被安裝在頂梁與底座之間。該結(jié)構(gòu)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(wèn)題上，掩護(hù)式和支撐式之間剛好相反。與此同時(shí)，其還具備十分強(qiáng)大的局部抗壓能力，能夠?yàn)楣ぷ髅嫣峁└哔|(zhì)量的掩護(hù)，但其垂直承受力不足，因此頂板來(lái)壓應(yīng)當(dāng)控制在合理范圍內(nèi)。

2.3　混合式

混合式是將上述兩種進(jìn)行充分結(jié)合后得出來(lái)的。不僅包含了數(shù)量眾多的立柱，還采用了掩護(hù)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(yù)算將會(huì)大大提高[3]。

3　支架選擇的考慮因素

在支架選取問(wèn)題上，最為關(guān)鍵的問(wèn)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(guò)對(duì)三個(gè)條件綜合考慮最終形成了如下頁(yè)表1所示的支架型式選擇方式。在對(duì)支架類(lèi)型進(jìn)行選擇時(shí)，除了要考慮上述問(wèn)題以外，還應(yīng)把實(shí)際工作中的各項(xiàng)因素考慮進(jìn)去，在采取措施時(shí)可以從下列幾個(gè)角度去考慮。

1）支架的主要類(lèi)型。在確定支架類(lèi)型之前，應(yīng)先對(duì)施工地點(diǎn)的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行仔細(xì)分析與研究。另外，區(qū)域的差別也能導(dǎo)致最終所使用支架類(lèi)型的差異。在實(shí)際工作中若發(fā)現(xiàn)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(hù)式支架。

2）支架的主要規(guī)格。在進(jìn)行規(guī)格選擇工作時(shí)，需要考慮方方面面的問(wèn)題，不能僅憑某一因素來(lái)草率決定。例如，煤礦開(kāi)采的實(shí)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(duì)直接頂和基本頂?shù)葐?wèn)題進(jìn)行仔細(xì)分析與研究，通過(guò)科學(xué)合理的方式來(lái)計(jì)算出相關(guān)的阻力數(shù)值，得出有關(guān)的類(lèi)型和來(lái)源。并根據(jù)權(quán)威支架支護(hù)能力的方式來(lái)反復(fù)驗(yàn)算，確保支護(hù)工作的萬(wàn)無(wú)一失。

4　支護(hù)技術(shù)分析

4.1　兩巷的超前支護(hù)技術(shù)

當(dāng)采用機(jī)械化進(jìn)行采煤時(shí)，很有可能產(chǎn)生滑坡問(wèn)題。在此前提下，應(yīng)在第一時(shí)間對(duì)兩巷進(jìn)行超前支護(hù)，確保整個(gè)施工過(guò)程的人員安全。

1）拱形金屬支架。最先要做到的就是創(chuàng)建替棚。在建立替棚時(shí)，其高度通常是需要超過(guò)1.5m，長(zhǎng)度控制在3～5m這一范圍之間，與此同時(shí)人員側(cè)行寬度需要超過(guò)0.7m。實(shí)際的支護(hù)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(hù)設(shè)備和煤壁間的距離。如果說(shuō)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(jìn)行綜合使用。只有這樣才能達(dá)到預(yù)期支護(hù)效果；但若這一距離達(dá)到了10～20m這一范圍時(shí)，就應(yīng)當(dāng)考慮將其與單排鉸接頂梁以及電體的液壓支柱等進(jìn)行科學(xué)使用。

3）雙向鉸接頂梁。頂梁是嚴(yán)格按照十字頂梁的原型，根據(jù)實(shí)際的工作需要，通過(guò)一定的改造得出。與原型相比，該種頂梁的鉸接點(diǎn)數(shù)量少，其鉸接點(diǎn)不是隨意確定，需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)定位才能最終確定。

4.2　順槽支護(hù)技術(shù)

在順槽斷面的面積達(dá)到了15～18m2這一范圍時(shí)，錨索和錨桿的強(qiáng)度便不能達(dá)到相關(guān)工作的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)出現(xiàn)此問(wèn)題時(shí)，需要采用強(qiáng)度更高的錨桿來(lái)完成相關(guān)工作。有效地縮小順槽頂?shù)装逡平?，使得順槽的變形情況得到明顯好轉(zhuǎn)。

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(yùn)用在破碎頂板的支護(hù)問(wèn)題上。除此以外，還應(yīng)充分考慮實(shí)際問(wèn)題的各個(gè)因素，比如說(shuō)采取鋪設(shè)金屬網(wǎng)的方式來(lái)達(dá)到對(duì)頂板進(jìn)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(huì)采取支護(hù)能力出眾、支護(hù)及時(shí)的設(shè)備來(lái)完成支護(hù)任務(wù)；盡可能降低工作周期，避免煤壁被長(zhǎng)時(shí)間暴露；第一時(shí)間開(kāi)展生產(chǎn)過(guò)程的超前支護(hù)，比如說(shuō)在片幫現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，需在拿出行之有效的解決措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的提前轉(zhuǎn)移。

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

[2]劉智波.試論加強(qiáng)洗煤技術(shù)及管理[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2015（23）：214.

[3]張志建.采煤工作面生產(chǎn)的安全管理與技術(shù)措施[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（10）：177-178.