綜采工作面仰采支架防倒技術(shù)應(yīng)用

文 / 卞學(xué)東 王慶國

新疆賽爾六礦A4021綜采工作面，因材料道穿越F3斷層面，區(qū)域頂板破碎，工作面仰采坡度18°，開采期間溜尾段支架因漏頂導(dǎo)致支架失穩(wěn)歪斜，嚴重影響出口安全。礦井技術(shù)人員通過對支架受力分析，找出支架失穩(wěn)的原因，總結(jié)出A4021綜采工作面在仰采時支架防倒的相應(yīng)措施，確保了礦井安全作業(yè)。

一、 工作面概況

A4021綜采工作面為六礦西二采區(qū)A4煤層回采面，位于F3斷層與A4019工作面之間，沿傾斜布置，巷道傾角在+6°～ +15°～ -18°之間變化，煤層平均厚度2.7m，工作面傾斜長580m，工作面長158m，面內(nèi)傾角-12°，頂板為炭質(zhì)泥巖，底板為炭質(zhì)泥巖+粉砂巖。采用單一傾斜長壁綜合機械化開采，全部垮落法控制頂板，初次來壓步距18m，周期來壓步距6m。

圖1 F3 斷層面圖在巷道內(nèi)波動情況

圖2 支架受力分析圖

A4021工作面兩道順槽斷面均為3.8×2.6㎡，均沿煤層頂、底板掘進，采用錨、梁、網(wǎng)、索聯(lián)合支護，頂錨采用Φ18mmL=2000mm左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿，支護間排距800×800mm，每排布置5根；錨索采用Φ15.24mmL=5200mm鋼絞線，錨索間排距1600×2400mm，每排布置2根。在掘進材料道至430m后煤層傾角由+15°轉(zhuǎn)為下山，坡度最大-18°，材料道從下山位置起至切眼巷道傾斜長150m，F(xiàn)3斷層自495m起沿傾向切入巷道。F3斷層面在巷道內(nèi)的波動情況見圖1所示。

A4021工作面裝設(shè)ZZ4600/14/29型綜采支架106架，兩道超前支護采用金屬鉸接頂梁（L=1000mm）+DZ31.5型單體液壓支柱支護，巷道內(nèi)沿傾向扶2排，在出口沿煤壁加扶10m加強支護，切斷線處增加密集點柱、戧柱，溜頭使用雙楔梁支護。

二、工作面支架歪倒原因分析

1.支架受力情況分析

支架受力情況見圖2所示。

圖中：M-頂板對支架的壓力

G-支架自身的重力

F1-支架在仰采時的下滑力

F2-工作面內(nèi)傾角給予支架的側(cè)向力

2.支架失穩(wěn)歪斜的原因分析

（1）從受力分析可以看出，影響支架穩(wěn)定性的主要因素為頂板對支架頂梁的壓力或支架初撐力，支架工作阻力越大產(chǎn)生的摩擦阻力越大，采高越小，支架越穩(wěn)定；其次是支架受巷道傾角和工作面內(nèi)傾角的影響，巷道傾角造成支架存在向老塘的下滑力，工作面內(nèi)傾角使支架重心偏離支架底座中心，使支架穩(wěn)定性降低，存在失穩(wěn)歪斜的隱患。

（2）受切入巷道內(nèi)F3斷層的影響，工作面沿斷層面的頂板破碎，工作面在推進41m處，采煤機切割后，溜尾段3架范圍內(nèi)的直接頂冒落400～600mm，現(xiàn)場采取在支架前梁處用道木接頂，但充填接頂不實，工作面的支架未能有效接頂，是造成支架失穩(wěn)歪斜的主要原因之一。

（3）煤層沿工作面內(nèi)為上山，工作面仰采，支架受自身重力G和頂板巖層作用在支架上的重力M沿煤層傾向的分力之和大于支架底座與底板間的摩擦力F時，支架會向下滑動，同時工作面有-12°傾斜，導(dǎo)致支架重心偏移，推移桿與底座方向不一致，拉架時頂梁與底座行走方向相別，是導(dǎo)致支架失穩(wěn)歪斜的另一個原因。

（4）支架工作業(yè)時操作不當，移架前對頂板冒落接頂不實，同時沒有有效地使用支架側(cè)護板及時調(diào)整支架，溜尾第一架在出現(xiàn)輕微歪斜時，未能及時采取針對性措施，致使1～2架頂漏空，造成溜尾段多架連續(xù)發(fā)生失穩(wěn)歪斜。

三、采取措施

1.工作面調(diào)成偽斜開采

為防止在推進時支架、溜子上竄下滑，減少支架受力的不均衡，將工作面調(diào)成傾斜開采，使溜頭超前、溜尾滯后，控制面內(nèi)的傾角在2°左右，機尾滯后溜頭12～14m，工作面在進行移架和推溜時，減少面內(nèi)傾角對支架的側(cè)推力，并有效控制溜子的上竄下滑現(xiàn)象，減少仰采支架向老塘側(cè)的滑力。

2.對F3斷層面頂板超前控制

為有效防止切割后架前掉頂，超前對F3斷層滑面兩側(cè)補打錨索，采用Φ15.24mmL=5200mm鋼絞線，間排距600×800mm，每側(cè)打3根；同時切割后從煤壁向工作面內(nèi)5m范圍打錨桿控頂，使用Φ18mmL=2000mm左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿+鋼帶+網(wǎng)。間排距0.8×0.6m，在采取控頂措施后，受F3斷層面波動影響段，在開采期間未發(fā)生架前冒頂?shù)默F(xiàn)象，確保支架的接頂有效。

3.工作面支架防倒措施

（1）堅持由下向上移架，采煤機上行割煤時，采取由下向上追機移架。

（2）采煤機切割時，對煤壁和頂板控制，確保頂板平直無臺階，拉架時控制相鄰支架頂梁高差，防止咬架。

（3）為防止倒架，在回采期間拉架時，使用側(cè)護板，調(diào)架單體，對支架進行調(diào)整或輔助移架。

（4）溜尾配長度0.6m、1.5m及2.0m調(diào)架單體。

（5）溜尾支架移架時，為防止打滑難以移架，在材料道安設(shè)32T回柱機輔助牽引。

（6）嚴格控制工作面采高不超過2.7m。

四、結(jié)論

1. 采用偽傾斜開采，將工作面內(nèi)角度由-12°控制到2°左右，使溜尾滯后溜頭12～14m，能減少支架重心偏移量，同時能防止溜子支架的上竄下滑。

2. 溜尾段4～6架留0.2m左右護頂煤，采取錨桿索超前支護，加固頂板的完整性，杜絕架前掉頂，使支架上下受力平衡。特別是溜尾段第一個支架必須采取防倒措施。

3. 工作面支架移架須分段由下向上每移必調(diào)，利用側(cè)護板和底調(diào)及時調(diào)整支架間距，保持支架與輸送機垂直，移架時采用帶壓擦頂移架，防止支架擠、咬、倒架情況發(fā)生。

4. 新疆賽爾六礦通過對A4021綜采工作面溜尾斷層段頂板控制，采取綜合移架防倒架措施，杜絕了支架咬架、歪斜、倒架的情況發(fā)生，循環(huán)作業(yè)由每班2個循環(huán)增加到6個，實現(xiàn)了安全高效開采。