液壓單元支架在大斷面綜掘托頂煤巷道中的應用

張振國 高 鑫 龔亞光

（1.濟寧市能源綜合執(zhí)法支隊，山東 濟寧 272000；2.山東能源集團有限公司，山東 濟南 250014；3.兗礦能源集團股份有限公司興隆莊煤礦，山東 濟寧 272100）

在煤礦綜掘托頂煤巷道，尤其是切眼擴寬等大斷面巷道掘進期間，通常采用支設單體支柱的方式加強支護強度。但單體支柱支護存在勞動強度大、危險系數(shù)高，且支護強度較低等問題。因此，掘進工作面亟需一種新型的支護方式解決上述問題。

為實現(xiàn)安全、快速掘進及降低勞動強度的目的，本著“機械化換人、自動化減人”的原則，興隆莊煤礦在7308 切眼掘進及擴寬施工過程中，首次采用ZQ2000/22/48A 型液壓單元支架（以下簡稱“單元支架”）作為支撐式支護，取得了良好效果。

1 單元支架簡介

1.1 單元支架簡介

ZQ2000/22/48A 型液壓單元支架的主體結構由頂梁、立柱、底座及側移裝置等四部分組成。

（1）頂梁。單元支架頂梁采用整體頂梁結構形式。頂梁由高強度鋼板拼接焊接在一起形成多腔式箱型結構，里焊接有柱帽、耳板等結構，頂梁中輔以加強筋板用來提高承載強度，防止頂梁出現(xiàn)較大的彎曲變形。頂梁可以沿橫向和縱向擺動一定的角度，以適應復雜的巷道頂板情況。

（2）立柱。立柱是支架承載頂板壓力的重要部件之一，雙伸縮立柱屬于液壓無級調高且調高范圍大，能滿足大斷面巷道需求。

（3）底座。底座作為頂板與底板間壓力傳遞的構件，要承擔頂板壓力和支架本體重量，起到固定立柱和穩(wěn)定支架受力狀態(tài)的作用。底座不僅要有足夠的強度和剛度，還要對底板起伏不平有較高的適應性，并且要保證底板接觸比壓盡可能低。底座選擇整體式剛性底座，由鋼板焊接成箱式結構，底座左右對稱設有柱窩用來連接立柱，底座和立柱以球面副鉸接。底座中間焊有箱型結構，箱體上焊有半圓環(huán)固定板穩(wěn)住立柱，增加支架整體穩(wěn)定性。

（4）側移裝置。側移裝置是實現(xiàn)單元支架自主側移的主要液壓組成部分，通過油缸的升降及伸縮達到單元支架側移的目的。

1.2 主要技術參數(shù)

單元支架主要技術參數(shù)見表1。

表1 ZQ2000/22/48A 型液壓單元支架主要技術參數(shù)

2 單元支架拉移方法及安全技術措施

2.1 單元支架拉移方法及技術要求

（1）操作單元支架前，接好供液管路，采用遠距離供液方式進行單元支架的升降與拉移，操作方式為手動本架就地操作。

（2）將最后一組單元支架降至最低位置，通過使用支架的側移機構（或使用單體支柱輔助）使單元支架移動到單軌吊運輸線路上。降下單元支架前使用3T 手拉葫蘆分別在單元支架頂梁兩側將頂梁與頂板錨桿進行連接，防止單元支架下降、移動過程中單元支架歪倒。單元支架移動過程中隨時調整3T 葫蘆鏈條松緊度，保證單元支架不歪斜。

（3）使用單軌吊機車起吊模式，將單軌吊機車起吊梁上的專用起吊鉤懸掛在單元支架底座的專用起吊環(huán)上，用40T 鏈條將單元支架與起吊梁進行固定，防止起吊過程中歪倒。緩慢起吊單元支架，使底座距離底板0.5 m左右。切換單軌吊機車行駛模式，將單元支架運輸至第一組單元支架以外10 m 處。

（4）將單元支架落地并通過支架的側移機構（或使用單體支柱輔助）使單元支架移動到支護位置，然后將單元支架升夠初撐力，完成一組單元支架的外移。移動、升緊單元支架前使用3T 手拉葫蘆分別在單元支架頂梁兩側將頂梁與頂板錨桿進行連接，防止單元支架移動、升柱過程中單元支架歪倒。單元支架移動過程中隨時調整3T 葫蘆鏈條松緊度，保證單元支架不歪斜。

（5）單元支架升緊后要做好防倒措施，使用40T 鏈條將支架頂梁與頂部錨桿進行生根固定。

2.2 單元支架使用安全技術措施

（1）為減少單元支架移動過程中對頂板的擾動，單元支架初撐力不小于5 MPa 即可。

（2）拉移單元支架前，必須清理干凈支架底座周圍的浮煤，整理好液壓管路，支架周圍無人后方可拉移。

（3）底板松軟或有浮煤時，必須清理干凈浮煤，保證支架底座接底。

（4）底板左右傾斜不平時，人工將底板找平，防止倒架現(xiàn)象發(fā)生。

（5）操作單元支架工作時，要有一名安全監(jiān)護人員負責監(jiān)控支架的動作區(qū)域運行情況，發(fā)現(xiàn)問題時及時反映，避免造成人員或其他潛在事故隱患的發(fā)生，確保設備安全運行。

（6）降架、移架及升架過程中，需謹慎操作，確保支架平穩(wěn)、緩慢均勻動作，且必須使用3T 手拉葫蘆分別在單元支架頂梁兩側將頂梁與頂板錨桿進行連接，防止單元支架歪倒，并隨時調整3T 葫蘆鏈條松緊度，保證單元支架不歪斜。

（7）支架橫向拉移，必須降下立柱全部行程，緩慢供液，防止支架拉移過程中突然歪倒。

（8）支架拉移到位后，及時升夠初撐力，并使用40T鏈條將支架頂梁與頂部錨桿進行防倒固定。防倒用40T 鏈條可通過專用吊環(huán)直接固定在頂板錨桿上，無需施工專用起吊錨桿。

（9）更換管子、閥組及處理竄漏液時，應首先關閉截止閥，并緩慢操作支架進行卸載，確認無壓后方可拆卸管子和閥組，嚴防誤操作造成高壓管或高壓液傷人。處理完畢應進行仔細的檢查，確保閥組各螺栓齊全、緊固到位，U 型銷齊全并插到位，緩慢打開截止閥，供液試動作時應緩慢供液。

（10）當前方頂板有錨索或錨桿外露較長時，應降低前梁，防止頂斷錨索、錨桿傷人。

（11）頂板局部超高時，應使用方木接頂，確保頂梁與底座平行，確保支架初撐力達到5 MPa。方木應使用2 道不低于12#鐵絲牢固拴到頂網(wǎng)上。頂網(wǎng)或幫網(wǎng)破損時應及時補好金屬網(wǎng)，防止頂板漏炭或片幫傷人。

（12）液壓單元支架所用乳化液配比不小于2%。

3 實際應用效果

興隆莊煤礦7308 切眼掘進工作面所在煤層為下二疊系月門溝統(tǒng)山西組底部之3 煤，為穩(wěn)定煤層，以亮煤為主，含鏡煤條帶，屬半亮型煤，煤層傾角2°～8°,平均5°。煤層結構復雜，在距頂板2.9 m 發(fā)育一厚0.03 m 炭質粉砂巖夾矸，距底板3.0 m發(fā)育一厚0～0.25 m、平均0.08 m 的炭質泥巖夾矸。煤層厚度一般在6.4～9.05 m，平均8.57 m，普氏硬度f=2.0～3.0。煤層直接頂為粉砂巖，厚度3.02～8.97 m；直接底為粉砂巖，厚度1.36～9.3 m；基本底為中砂巖，厚度8.61～12.8 m。地質構造復雜，煤層總體為一單斜構造，發(fā)育有次一級的波狀起伏。煤層傾角2°～8°，平均5°。

7308 切眼設計長度約95 m。7308 切眼導硐上凈寬為4.8 m，切眼擴寬3.7 m。擴寬后，切眼正常段上凈寬8.5 m，下凈寬8.8 m。煤機窩規(guī)格：長×寬=21 m×1.5 m，煤機窩段上凈寬為10 m，下凈寬10.3 m。擴寬側與導硐側巷高一致（3.8～4.0 m），擴寬面前側為矩形斷面。7308 切眼導硐及擴寬施工過程中，隨迎頭掘進安設單元支架，單元支架間距不超過10 m，且確保單元支架拖后迎頭不超過15 m。

7308 切眼導硐及擴寬均為大斷面托頂煤施工，且根據(jù)沖擊危險性評價，本工作面掘進期間為中等沖擊危險區(qū)域。施工過程中，首次采用ZQ2000/22/48A 型液壓單元支架作為托頂煤巷道施工過程中的支撐式支護，取得了極好的效果，具體優(yōu)勢如下：

（1）單元支架的應用，同時滿足綜掘施工過程中托頂煤巷道及中等沖擊危險區(qū)域對于支撐式支護的相關規(guī)定要求。

（2）單元支架為液壓操作且具備自移功能，使用單元支架替代單體支柱，完全取消了人工抬扛單體所帶來的體力勞動及危險因素，極大程度地降低了職工的勞動強度，同時也提高了現(xiàn)場的安全生產(chǎn)水平。

（3）單元支架與單體支護相比較，單元支架的頂梁、底座與巷道頂?shù)装鍨槊娼佑|，而單體支柱為點接觸，大大提高了支護強度及支護范圍，為現(xiàn)場的安全生產(chǎn)提供了極大的保障。

4 結語

現(xiàn)7308 掘進工作面已經(jīng)全部掘進施工完畢，頂板管控效果明顯，且未出現(xiàn)任何沖擊地壓現(xiàn)象。由此可見，在綜掘大斷面托頂煤巷道中，采用單元支架作為支撐式支護完全能夠滿足現(xiàn)場安全生產(chǎn)的需求，同時，也為類似條件的掘進施工積累了寶貴的經(jīng)驗，具有非常重要借鑒意義。