超前支護(hù)式液壓支架在綜采放頂煤工作面的應(yīng)用

摘要：文章介紹了超前支護(hù)式液壓支架在云飛公司串草圪旦煤礦綜采放頂煤工作面的首次應(yīng)用，利用超前支架替代單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁支護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了綜放工作面超前支護(hù)的機(jī)械化和自動(dòng)化，支護(hù)效果良好，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：綜采放頂煤；超前支護(hù)式液壓支架；綜放工作面；煤炭開采；頂梁支護(hù)技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD823 文章編號(hào)：1009-2374（2015）22-0160-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.079

串草圪旦煤礦位于鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗西南部，主采煤層為6#煤層，煤層厚度為12～15m，沿底掘進(jìn)，巷道采用錨網(wǎng)支護(hù)矩形斷面，走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤開采。該礦6203、6204、6206、6207和6106、6107六個(gè)綜放工作面上下出口支護(hù)形式基本上采用單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁做為超前支護(hù)。單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁超前支護(hù)操作工序繁瑣，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大，支護(hù)安全系數(shù)不高，有時(shí)候會(huì)由于超前條件困難，嚴(yán)重影響工作面的快速推進(jìn)。2014年6月，該礦在南部采區(qū)6104工作面首次安裝超前支護(hù)式液壓支架，用于工作面上下出口20m范圍的超前支護(hù)。該工作面投產(chǎn)以來，取得了良好的效果，實(shí)現(xiàn)了安全高效回采，最高日產(chǎn)15000噸，創(chuàng)出了該礦建礦投產(chǎn)以來綜放工作面開采的最好水平。

1 工作面概況

6104工作面位于礦井南翼一水平6煤層，雙棗溝向斜南翼，煤層寬緩，褶曲發(fā)育。工作面標(biāo)高897.4～951.9m，與地表最近距離為98m。該工作面走向2100m，傾斜長(zhǎng)150m，煤厚12.8m，煤層傾角平均5°。煤層抗壓強(qiáng)度6.9MPa。中等穩(wěn)定頂板，周期來壓步距為10～15m。上下順槽采用錨網(wǎng)支護(hù)，矩形斷面5.0m×3.7m。采用走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤法，放頂煤回采工藝開采。

2 工作面液壓支架配置

本工作面配置80架ZF13000/22/42型基本支架、7架ZFG13000/24/40型過渡支架，共87架液壓支架，對(duì)工作面頂板實(shí)行支護(hù)管理。工作面上出口配置一組ZT27600/24/40超前支架，其初撐力23280kN（31.5MPa）、工作阻力27600kN（37.35MPa）。工作面下出口配置一組ZFT27200/24/40端頭支架，其初撐力20264kN（31.5MPa）、工作阻力27200kN（42.27MPa）。緊靠端頭支架往外配置一組ZT18400/24/40超前支架，其初撐力15520kN（31.5MPa）、工作阻力18400kN（37.35MPa）。

3 超前支架操作程序

上下出口超前支架均為兩柱掩護(hù)式，左右架的頂梁內(nèi)外側(cè)均設(shè)置護(hù)頂板。左右對(duì)稱，能夠適應(yīng)左右工作面使用。

上出口超前支架采用前推后拉形式實(shí)現(xiàn)支架互相推拉行走，共布置4根推移千斤頂。正常情況時(shí)，前后架均處于支撐狀態(tài)，架間的推移油缸處于收回狀態(tài)。當(dāng)支架需要前移時(shí)，先將前架降下來，然后利用推移油缸將前架推出，推到位后升架達(dá)到初撐力要求；接著降后架，收回推移油缸，將后架往前拉到一個(gè)步距后，再升后架達(dá)到初撐力要求。

下出口超前支架為轉(zhuǎn)載機(jī)中置式布置形式。超前支架左右兩側(cè)各布置2根推移千斤頂，推移千斤頂通過推移連接頭與轉(zhuǎn)載機(jī)連接，以轉(zhuǎn)載機(jī)為支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)行走，同時(shí)輔助轉(zhuǎn)載機(jī)自移。正常情況時(shí)，支架處于支撐狀態(tài)，推移油缸處于收回狀態(tài)。在轉(zhuǎn)載機(jī)向前推移時(shí)，推移油缸活柱被拉出，在轉(zhuǎn)載機(jī)完成推移后，對(duì)超前支架進(jìn)行降架、移架、升架，完成一次推移過程。在頂板條件不好的情況下，可以實(shí)施帶壓移架，起到有效控制頂板的作用。

4 應(yīng)用效果

和傳統(tǒng)的采煤工作面上下出口以單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁進(jìn)行支護(hù)相比，超前支護(hù)式液壓支架具有明顯的優(yōu)越性，取得了良好的應(yīng)用效果。

4.1 整體支護(hù)強(qiáng)度大幅度提高，安全系數(shù)提升

超前支架整體性好、工作阻力大、支護(hù)強(qiáng)度高，能夠有效地控制巷道的變形。前架和后架頂梁之間的距離不超過0.2m，護(hù)頂整體性效果明顯。通過對(duì)錨網(wǎng)巷道圍巖變形量觀測(cè)進(jìn)行比較，采用單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁進(jìn)行支護(hù)時(shí)，順槽兩幫移近量最大為167mm，頂?shù)滓平孔畲鬄?8mm；遇到周期來壓時(shí)，單體柱還容易導(dǎo)致插蠟現(xiàn)象，造成回撤替代困難。采用超前支架支護(hù)時(shí)，順槽兩幫移近量最大為64mm，頂?shù)滓平孔畲鬄?1mm。由此可見，采用超前支架后，工作面順槽在采動(dòng)引起的超前支承壓力影響作用下，其圍巖變形量很小，巷道處于穩(wěn)定狀態(tài)，杜絕了頂板事故。特別是在采面初放和周期來壓時(shí)，支護(hù)效果尤為突出。

4.2 簡(jiǎn)化了操作工序，有利于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效

超前支架代替了傳統(tǒng)的單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁支護(hù)方式，是超前支護(hù)形式變革的重大突破。超前支架操作便捷快速可靠，通過支架操作閥組，實(shí)現(xiàn)了綜放工作面超前支護(hù)的機(jī)械化和自動(dòng)化，提高了勞動(dòng)效率，有利于實(shí)現(xiàn)綜放工作面的快速推進(jìn)。

4.3 減少了回采工作面的用工，降低了生產(chǎn)成本

采用單體柱鉸接頂梁支護(hù)形式，按照每天三個(gè)采支工做超前支護(hù)計(jì)算，每年至少需要支付36萬元的工資；再加上單體柱、鉸接頂梁的損壞，還有坑木消耗，無疑增加了生產(chǎn)成本。超前支架的推廣應(yīng)用，徹底解決了上述問題，不僅節(jié)約了員工工資成本，還大大降低了支護(hù)材料的消耗。

4.4 增大了上出口的空間，便于人員行走、設(shè)備拆運(yùn)和維修

超前支架上下幫兩根立柱之間距離達(dá)到了1.8m，比單體柱鉸接頂梁支護(hù)寬度增加了1m。在采煤工作面需要拆運(yùn)更換設(shè)備時(shí)，不用提前做運(yùn)輸條件，直接就可以順暢通過，大大提高了拆運(yùn)效率，縮短了檢修時(shí)間，為提高開機(jī)率創(chuàng)造了有利條件。

5 存在問題與建議

5.1 推移千斤頂易損

在回采過程中發(fā)現(xiàn)，超前支架推移千斤頂與支架底座絞接，左右間隙小，只能在軸向垂直面上旋轉(zhuǎn)，而在移架時(shí)，不可能完全保持在一條直線上，推移時(shí)很容易造成推移千斤頂鉸接頭損壞。推采三個(gè)月的時(shí)間，共更換了三個(gè)推移千斤頂。建議將連接頭改為萬向鉸接。

5.2 支架整體尺寸、重量大，不利于運(yùn)輸安裝

由于礦井外圍輔助運(yùn)輸條件的局限性、錨網(wǎng)巷道條件的差異性，超前支架在運(yùn)輸前，個(gè)別部件需要解體，然后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)以后再行組裝，影響安裝效率。應(yīng)該考慮適當(dāng)采用高強(qiáng)度鋼板，降低支架整體重量，提高運(yùn)輸?shù)陌踩?；另外，?yīng)考慮適當(dāng)調(diào)整整體外形尺寸，最好能做到不解體運(yùn)輸。

6 結(jié)語

超前支架的使用，保證了上下出口的支護(hù)安全，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了綜放工作面超前支護(hù)的機(jī)械化和自動(dòng)化，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為同類礦井條件采用超前支架支護(hù)提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：李小沫（1971-），男，內(nèi)蒙古開灤投資有限公司生產(chǎn)技術(shù)部采煤工程師。

（責(zé)任編輯：王 波）