11煤柱綜采工作面端頭與超前支護(hù)研究淺析

李秋禮 明萬慶 張永全

摘 要：采煤工作面端頭及超前巷道懸頂面積大，設(shè)備集中，受采動(dòng)壓力影響大，維護(hù)困難，是影響采煤面生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)之一，也是工作面事故多發(fā)點(diǎn)之一，在頂板破碎的綜采工作面，這個(gè)問題更為突出，龍山煤礦11煤柱綜采工作面的端頭與超前支護(hù)，一直嚴(yán)重影響著生產(chǎn)、安全和經(jīng)濟(jì)效益，成為綜采生產(chǎn)中的一大難題，值得工程技術(shù)人員進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：11煤柱；綜采工作；超前支護(hù)

1 概況

1.1 11煤柱工作面概況 11煤柱綜采工作面位于11采區(qū)三條上山上部，北部及南部為11采區(qū)兩翼工作面采空區(qū)，西部為11采區(qū)上車場及回風(fēng)井保護(hù)煤柱，東部為-220大巷保護(hù)煤柱。工作面平均傾斜長度為395m，工作面平均長度141m，工作面煤層厚度最小為1.6m，最大為8.2m，平均煤層厚度為6.1m。工作面煤層傾角為4°～10°，平均為7°，工作面運(yùn)輸順槽采用U36型鋼支護(hù)，巷寬4.5m以上；軌道順槽采用U29型鋼支護(hù)，巷寬4.5m以上。

頂?shù)装鍘r性：工作面無偽頂，直接頂是黑色泥巖，平均厚度2.3m，破碎易冒落；直接頂是泥巖，砂質(zhì)泥巖，平均厚度8.2m；根據(jù)工作面掘進(jìn)期間收集的地質(zhì)資料，工作面回采期間將會受到5條斷層影響（延伸到工作面內(nèi)的斷層），這5條斷層均為正斷層，最大落差為8m，最小落差約為2m。

由以上可知，11煤柱工作面頂板破碎易冒落，底板較松軟，端頭及超前支護(hù)比較困難。

1.2 11煤柱順槽超前壓力的分布規(guī)律 根據(jù)11煤柱工作面回風(fēng)順槽超前及端頭的礦壓觀測資料和各采煤面順槽的實(shí)際觀察，得出正常推進(jìn)采煤面順槽頂板支撐力分布規(guī)律，該分布規(guī)律說明，順槽距煤壁1～2m段為急增壓區(qū)，2～5m左右為支撐壓力峰值區(qū)，5～15m段為增壓區(qū)，15～30m為緩增壓區(qū)，30～50m為壓力影響區(qū)。所以正常推進(jìn)工作面順槽超前支護(hù)的重點(diǎn)是加強(qiáng)工作面15m以內(nèi)的支護(hù)強(qiáng)度，對2～5m的壓力峰值區(qū)應(yīng)該格外重視；超前支護(hù)的距離不能少于20m。

2 綜采工作面端頭與超前支護(hù)演變過程

前后木垛支護(hù)——后木垛與抬棚支護(hù)——四對八根工字鋼梁支護(hù)——超前液壓支架支護(hù)。①第一代前后木垛支護(hù)，因木垛初撐力較小，交替前移造成頂板下沉量大，破碎速度加快。②第二代是后木垛抬棚支護(hù)，這種支護(hù)增加了運(yùn)輸機(jī)前的頂板初撐力，減少了頂板下沉量。③第三代是四對八根工字鋼梁支護(hù)。④第四代是超前液壓支架支護(hù)。

3 煤柱工作面端頭及超前支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 “超前支架”支護(hù)形式 ①上順槽超前支護(hù)0～14m采用四組“超前支架”支護(hù)，每組“超前支架”由兩架長度為3.4m，寬度為0.5m的單架組成，每組“超前支架”兩個(gè)頂梁之間使用兩根液壓千斤頂作為連接，起穩(wěn)固頂梁的作用。每個(gè)單架“超前支架”共有大立柱4個(gè)，前后各一對，頂梁與底座之間使用“三連桿”連接，位于前后大立柱之間，使移架時(shí)頂梁與底座能夠同步前進(jìn)。每組支架兩個(gè)單架之間凈寬度為1.0～1.2m，作為行人通道，“超前支架”偏上順槽上幫側(cè)打設(shè)。組與組之間使用兩個(gè)推拉千斤頂連接，用于拉移支架。②下順槽端頭（安全口處）采用一組“超前支架”作為端頭支架加強(qiáng)支護(hù)，端頭支架單架長度為4.3m，寬度為0.5m，下端頭向外采用三組“超前支架”支護(hù)，支架形式與上順槽“超前支架”形式相同。四組“超前支架”靠工作面煤墻側(cè)跨下順槽40T刮板輸送機(jī)打設(shè)。③上、下順槽“超前支護(hù)”由里向外方向，1#組、2#組支架前后兩個(gè)單架分別使用一組液壓操作閥組進(jìn)行控制操作，3#組、4#組支架前后兩個(gè)單架分別使用一組液壓操作閥組進(jìn)行控制操作，每組操作閥組共有7個(gè)操作手柄，分別控制前、后單架之間的推拉千斤頂、前單架的前、后大立柱、后單架的前、后大立柱以及連接頂梁的前、后頂梁千斤頂。④超前液壓支架實(shí)物圖。