超前支護(hù)液壓支架在綜采工作面的應(yīng)用研究

崔志鵬

（山西汾西正令煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032303）

引言

綜采工作面回采巷道超前支護(hù)形式一般為單體+工字鋼組成架棚，對于開采深度不大、巷道斷面小以及礦壓顯現(xiàn)不明顯采面而言，此類超前支護(hù)方式可滿足巷道超前支護(hù)需要[1-2]。但是采用架棚進(jìn)行超前支護(hù)也存在作業(yè)人員勞動強度高、安全性差等問題，工字鋼、單體等需隨著采面不斷推進(jìn)前移，同時單體也容易出現(xiàn)扎底問題[3-5]。超前支護(hù)液壓支架是近些年來逐漸興起的超前支護(hù)方式，具有支護(hù)強度大、移動方便、安全系數(shù)高等優(yōu)點[6]。

1 山西某礦61205 綜采工作面工程概況

山西某礦61205 綜采工作面設(shè)計推進(jìn)長度590 m、傾向長198 m，開采12 號煤層，煤層埋深平均680 m，厚度3.0 m，頂?shù)装鍘r性以軟弱的泥巖、砂質(zhì)泥巖為主。12 號煤層直接頂為厚度1.12 m 泥巖、炭質(zhì)泥巖，基本頂為厚度5.6 m 粉砂巖；直接底為厚度2.5 m 泥巖，基本底為厚度2.9 m 灰?guī)r。采面采用綜合機械化開采工藝，使用的采煤機、液壓支架型號分別為MGTY650/1640-GWD、ZY10000/25/45，回采工作面日進(jìn)尺平均為4.0 m。

61205 進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷高度均為3.0 m，巷道寬度分別為4.8 m、4.2 m，采用錨網(wǎng)索支護(hù)方式。以往12 號煤層采面回采巷道超前支護(hù)距離均為30 m，采用單體、工字鋼組成架棚進(jìn)行支護(hù)，雖然可滿足巷道回采需要，但是受到煤層埋深大、礦壓顯現(xiàn)明顯等因素影響，部分位置回采巷道超前支護(hù)效果不明顯，甚至出現(xiàn)單體損壞問題；同時采用架棚超前支護(hù)也存在勞動強度大等問題。

2 超前支護(hù)液壓支架應(yīng)用

2.1 超前支護(hù)液壓支架選型

61205 工作面回采巷道頂?shù)装鍘r性均為軟巖，承載能力以及穩(wěn)定性較差。根據(jù)采面回采巷道斷面、頂?shù)装鍘r性等特點，結(jié)合現(xiàn)有的超前支護(hù)支架適應(yīng)性，由于采面內(nèi)刮板輸送機卸載采用交叉?zhèn)刃斗绞?，對巷道斷面要求高，因此在采面進(jìn)、回風(fēng)巷選用的超前支架類型為寬體橫向頂梁可上下擺動支架，具體支架結(jié)構(gòu)見圖1。具體超前支護(hù)支架技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 寬體橫向頂梁可上下擺動支架結(jié)構(gòu)示意圖

表1 超前支架技術(shù)參數(shù)

在采面選用的超前支護(hù)液壓支架4 架為一組，前后支架間采用移架千斤頂、連接頭連接，具體支架特點為：

1）選用的支架橫向頂梁可上下擺動，從而為采面刮板輸送機卸載提供足夠空間，避免超前支架與刮板輸送機間出現(xiàn)干涉問題；同時支架穩(wěn)定機構(gòu)為伸縮套筒式，可適應(yīng)巷道底板較大起伏。

2）支架底座寬度大，具有較小的底板比壓；支架頂梁為寬體頂梁，具有較大的護(hù)頂面積。

3）支架頂梁可適應(yīng)矩形、異形等多種斷面，行人以及作業(yè)人員操作均在超前支架頂梁保護(hù)范圍內(nèi)，可增加巷道內(nèi)作業(yè)安全系數(shù)。

2.2 現(xiàn)場應(yīng)用分析

在61205 綜采工作面回采巷道超前支護(hù)中均選擇寬體橫向頂梁可上下擺動支架，具體支架在采面布置情況見圖2。采用超前支架支護(hù)可實現(xiàn)對回采巷道圍巖的有效控制，從而為采面高效回采創(chuàng)造良好條件。

圖2 超前支架現(xiàn)場布置示意圖

2.2.1 超前支護(hù)圍巖控制效果

超前支護(hù)液壓支架可與采面端頭支護(hù)支架、轉(zhuǎn)載機等配套使用，從而為采面作業(yè)人員工作提供相對安全的作業(yè)環(huán)境。超前支護(hù)液壓支架采用千斤頂、連接頭連接，依靠前后支架作為支點，可隨著采面回采向前推移，接頂良好，頂板支護(hù)強度高。在采面回采周期來壓期間，通過采用超前支架支護(hù)回采巷道圍巖變形性很小，圍巖變形量均在允許范圍內(nèi)，未出現(xiàn)頂板冒落等事故，可保證采面生產(chǎn)安全。具體超前支護(hù)液壓支架應(yīng)用前后巷道圍巖變形統(tǒng)計情況見表2。

表2 超前支護(hù)液壓支架應(yīng)用前后回采巷道圍巖變形統(tǒng)計結(jié)果

2.2.2 經(jīng)濟(jì)效益

在61205 綜采工作面回采期間，超前支護(hù)液壓支架穩(wěn)定性良好，表現(xiàn)出較好的超前支護(hù)效果。通過采用超前支護(hù)液壓支架可提高安全保障能力以及煤炭開采效率、降低作業(yè)人員勞動強度。

采用單體+工字鋼超前支護(hù)時至少需要12 名作業(yè)人員，而采用超前支護(hù)液壓支架后作業(yè)人員數(shù)量降低至4 人。同時以往超前支護(hù)耗時在2～3 h，需要人工搬運單體、工字鋼，勞動強度大，而采用超前支護(hù)液壓支架后每次移架耗時均控制在1 h 以內(nèi)，移架采用機械化控制，勞動強度低且移架效率更高。

3 結(jié)論

1）隨著礦井采掘深度增加，綜采工作面回采巷道超前支護(hù)使用的單體由于支護(hù)強度小、前移工作量大等，難以滿足煤炭高效回采需求。超前支護(hù)液壓支架具有支護(hù)強度大、自動化程度高、圍巖控制效果顯著等優(yōu)點，將其應(yīng)用到回采巷道超前支護(hù)中可為采面高效安全回采創(chuàng)造良好條件。

2）超前支護(hù)液壓支架現(xiàn)場應(yīng)用后，原有的超前支護(hù)工人數(shù)減少2/3 以上，同時作業(yè)人員勞動強度也大幅降低。