綜采工作面端頭抬棚支護(hù)應(yīng)用探討

張宏偉

（陽泉煤業(yè)集團(tuán)公司 一礦，山西 陽泉 045008）

陽煤一礦位于山西省陽泉市，是陽煤集團(tuán)所屬現(xiàn)代化主力礦井之一。礦井采用主斜、副立、副平硐等綜合開拓方式，礦井核定生產(chǎn)能力7.5 Mt/a，主采3#、12#、15#煤層。工作面布置方式采用一進(jìn)、一回高、低位抽采巷的布置方式，工作面支護(hù)方式采用液壓支架全覆蓋支護(hù)，工作面進(jìn)風(fēng)端頭為實(shí)體煤側(cè)巷道，巷道斷面大，煤體、圍巖強(qiáng)度高，采用超前液壓支架支護(hù)，工作面回風(fēng)巷多為采空側(cè)巷道，煤體、圍巖破碎，強(qiáng)度低，采用單體液壓支護(hù)+抬棚進(jìn)行支護(hù)。

過溜抬棚支護(hù)方式作為陽泉礦區(qū)工作面端頭支護(hù)的重要方式之一，是工作面行人、運(yùn)煤的咽喉。因此，端頭的管理和支護(hù)設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，是決定工作面能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)和評(píng)價(jià)工作面安全程度的關(guān)鍵；同時(shí)加強(qiáng)和完善工作面端頭作業(yè)管理，才能夠減少端頭作業(yè)強(qiáng)度，提高端頭作業(yè)效率，從而更好地發(fā)揮綜采設(shè)備的生產(chǎn)能力，保證工作面高產(chǎn)高效。

1 端頭支護(hù)現(xiàn)狀及抬棚支護(hù)現(xiàn)狀

隨著端頭支護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展，端頭自移式液壓支架強(qiáng)度大、機(jī)械化程度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，自移式液壓支架形式在綜采工作面端頭得到普遍應(yīng)用，主要為實(shí)體煤巷道進(jìn)風(fēng)端頭。通過生產(chǎn)實(shí)踐同時(shí)發(fā)現(xiàn)，端頭自移式液壓支架適應(yīng)性不足，僅能在端頭底板強(qiáng)度高、作業(yè)空間大的條件下發(fā)揮作用，對(duì)于巷道移近量大、底板松軟的相鄰采空側(cè)巷道，端頭液壓支架容易出現(xiàn)頂板接頂性差刀架、支架鉆底等現(xiàn)象，導(dǎo)致工作面端頭維護(hù)、生產(chǎn)困難，仍需依靠傳統(tǒng)的抬棚支護(hù)進(jìn)行支護(hù)。陽煤一礦相鄰采空側(cè)巷道占生產(chǎn)工作面的一般，且所采用的抬棚支護(hù)規(guī)格、形式、支護(hù)方式和邁步方式層次不齊，經(jīng)常過溜支護(hù)期間出現(xiàn)懸臂梁、抬棚下單體柱無法支設(shè)造成支護(hù)形式不合理和支護(hù)強(qiáng)度不夠，給安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重隱患，因此制定科學(xué)合理的抬棚長度、支護(hù)方式和邁步方式，是陽煤一礦工作面端頭安全管理和高效生產(chǎn)的關(guān)鍵所在，對(duì)工作面安全、高效生產(chǎn)有著重要意義。

2 抬棚長度及邁步方式

抬棚端頭支護(hù)的關(guān)鍵在于過溜抬棚尺寸的確定和抬棚的邁步方式。一礦抬棚端頭支護(hù)主要使用單體柱+木梁或π型梁支護(hù)維護(hù)順槽端頭頂板。其中：3#、12#煤端頭支護(hù)為三趟過溜抬棚+單體柱維護(hù)，柱間距0.6 m；15#煤端過溜護(hù)方式為兩趟過溜抬棚+單體柱維護(hù)，柱間距0.6～0.8 m。下面重點(diǎn)介紹3#、12#煤、15#煤過溜抬棚尺寸的計(jì)算及邁步方式。

2.1 3#、12#煤端頭支護(hù)過溜抬棚邁步方式及參數(shù)

（1）抬棚邁步方式

3#、12#煤工作面煤層厚度平均1.8 m，巷道斷面4.0 m×2.3 m。綜采工作面進(jìn)、回風(fēng)超前支護(hù)為單體液壓支柱+柱帽支護(hù)，工作面端頭僅安裝有工作溜機(jī)頭或機(jī)尾設(shè)備。由于端頭斷面空間狹小，不適應(yīng)端頭液壓支架支護(hù)，多年來，端頭支護(hù)方式采用三趟過溜抬棚進(jìn)行支護(hù)，一梁四柱，端頭邁步方式為交錯(cuò)邁步前移，交錯(cuò)步距0.6 m。即每拉一次機(jī)頭或者機(jī)尾前，先回撤緊靠工作溜前面一側(cè)的單體柱，再進(jìn)行拉機(jī)頭或機(jī)尾作業(yè)，然后補(bǔ)打緊靠工作溜后面一側(cè)的單體柱，要求單體柱支設(shè)時(shí)距工作溜之間必須留設(shè)0.2 m以上的富余空間。為了降低抬棚移動(dòng)頻率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)保證邁步循環(huán)有序，要求工作溜每次前移0.6 m后，過溜抬棚按順順序每次前移1.2 m。三根過溜抬棚的邁步順序和交錯(cuò)方式見圖1：A→B→C→A。

（2） 抬棚長度

根據(jù)抬棚的邁步方式和端頭支護(hù)要求，工作面端頭過溜抬棚的長度計(jì)算公式如下：L=a+2b+2c，見圖2。

3#、12#煤工作面溜型號(hào)為SGZ-764型，過溜尺寸a取2.3 m，則L=2.3+2×0.6+2×0.2=3.9 m。

考慮到單體柱支設(shè)時(shí)距工作溜之間必須留設(shè)足夠的富余空間，目前我礦井下3#、12#煤端頭支護(hù)過溜抬棚均使用4.4 m定制規(guī)格π型梁，可滿足生產(chǎn)使用要求。

圖1 3#、12#煤工作面過溜抬棚邁步順序及交錯(cuò)方式

圖2 3#、12#煤工作面過溜抬棚尺寸

2.2 15#煤端頭支護(hù)過溜抬棚邁步方式及參數(shù)

（1）抬棚邁步方式

15#煤工作面煤層厚度平均6.5m，巷道斷面5m×3 m。由于回風(fēng)巷多為相鄰采空側(cè)動(dòng)壓巷道，巷道移近變形量達(dá)50%，回風(fēng)端頭無法使用端頭液壓支架。綜采放頂煤工作面回風(fēng)超前支護(hù)為單體液壓支柱+木梁支護(hù)，工作面端頭安裝有前、后溜機(jī)頭或機(jī)尾設(shè)備。端頭過溜支護(hù)方式采用兩趟過溜抬棚進(jìn)行支護(hù)，半梁交錯(cuò)。工作面端頭每拉一次機(jī)尾前，先回撤緊靠工作溜前面一側(cè)的單體柱，再進(jìn)行拉機(jī)頭或機(jī)尾作業(yè)，然后補(bǔ)打緊靠工作溜后面一側(cè)的單體柱，要求單體柱支設(shè)時(shí)距工作溜之間必須留設(shè)0.2 m以上的富余空間?？紤]到木梁質(zhì)量重、體積大，邁步時(shí)上、下梁支設(shè)困難，為了降低端頭維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)，兩趟過溜抬棚可利用原有超前支護(hù)工作面?zhèn)葞蛢商顺爸ёo(hù)木梁進(jìn)行支護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)超前木梁抬棚替代過溜抬棚邁步維護(hù)落山端頭，最后只需將落山抬棚進(jìn)行撤換回收，見圖3。

圖3 15#煤工作面過溜抬棚邁步順序及交錯(cuò)方式

目前我礦井下15#煤工作面端頭支護(hù)過溜抬棚尺寸使用木梁抬棚半梁交錯(cuò)支護(hù)方式，無需邁步，拉機(jī)頭（機(jī)尾）過程中，始終要求有一根完整抬棚支護(hù)在機(jī)頭（機(jī)尾）上方。因此抬棚交錯(cuò)步距采用半梁交錯(cuò)。

（2） 抬棚長度

根據(jù)抬棚的交錯(cuò)方式和端頭支護(hù)要求，工作面端頭過溜抬棚的長度計(jì)算公式如下：L=a+2b+2c，見圖4。

圖4 15#煤工作面過溜抬棚尺寸

以SGZ-800型設(shè)備為例，過溜尺寸a取3 m，則:L=a+2b+2c=3.0+2×0.8+2×0.2=5 m

由此可以得出，工作面端頭過溜抬棚尺寸不得小于5 m。目前該礦井下15#煤端頭支護(hù)過溜抬棚均使用5 m木梁，交錯(cuò)步距2.5 m，可滿足生產(chǎn)使用要求。