整體頂梁組合懸移液壓支架在邊角煤區(qū)域設(shè)計(jì)工作面中的應(yīng)用

車(chē)根根

（華陽(yáng)一礦機(jī)電工區(qū)，山西 陽(yáng)泉 045000）

1 概況

華陽(yáng)一礦80620 工作面在布置時(shí)，為躲避斷層構(gòu)造區(qū)以及受兩側(cè)采空區(qū)影響，設(shè)計(jì)成梯形工作面。該工作面走向長(zhǎng)1 553 m，傾斜長(zhǎng)160～79 m，回采至520 m 處時(shí)，工作面開(kāi)始逐漸縮短為梯形工作面，如圖1 所示。

圖1 80620 工作面平面布置Fig.1 80620 working face layout

80620 工作面所采煤層為15 號(hào)煤，平均厚度6.65 m，煤層結(jié)構(gòu)為0.30（0.08）3.77（0.10）2.40 m，屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層，含夾石2～4 層，較穩(wěn)定夾石有2 層，一層距煤層頂板0.3 m 左右，厚0.08 m，另一層距煤層底板2.5 m 左右，厚約0.10 m，夾石巖性為泥巖。老頂為灰黑色砂質(zhì)泥巖，厚約4.60 m，直接頂為深灰色泥巖，性脆，厚約2.6 m；老底為灰黑色砂質(zhì)泥巖，含植物化石，厚約1.00 m，直接底為黑色泥巖，厚約0.80 m。工作面兩側(cè)為采空區(qū)，上部12 號(hào)煤未開(kāi)采，層間距44.5 m，煤層傾角0～16°，平均8°。

2 工作面支護(hù)形式

工作面支護(hù)采用ZH2000/18/28Z 型整體頂梁組合懸移液壓支架，兩端頭支護(hù)采用10 號(hào)π 型鋼梁配合單體液壓支柱設(shè)2 排跨溜棚支護(hù)。兩落山角均采用雙排切頂密柱，里排密柱支在鋼帶下，排距0.4 m，柱距0.3 m，密柱支設(shè)成一條直線(xiàn)，戴專(zhuān)用木柱帽，柱帽方向垂直于工作面。兩順槽超前支護(hù)使用3.2 m 長(zhǎng)的л 型梁，一梁三柱交錯(cuò)邁步支設(shè)順巷棚，交錯(cuò)長(zhǎng)度1.6 m，排距0.3 m，支設(shè)長(zhǎng)度不低于20 m。

3 ZH2000/18/28Z 型整體支架優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）實(shí)施移架作業(yè)時(shí)，僅需操縱集控閥組將前后4 柱同時(shí)提起前移即可，操作簡(jiǎn)單、速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度低。

（2）支架穩(wěn)定好，不倒架。所有支架通過(guò)托梁系統(tǒng)進(jìn)行有效連接，大幅提升了支架的穩(wěn)定性及安全性。某個(gè)支架頂部出現(xiàn)空頂或支撐不牢靠，相鄰支架將輔助該支架支護(hù)頂板。

（3）護(hù)頂有效面積大，放頂煤時(shí)無(wú)須鋪網(wǎng)。支架為整體箱式結(jié)構(gòu)，護(hù)頂面積高達(dá)95%，實(shí)現(xiàn)頂板全封閉管理。避免出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象，且不會(huì)發(fā)生分體式支架的網(wǎng)兜現(xiàn)象。

（4）支架適應(yīng)性強(qiáng)。針對(duì)堅(jiān)硬底板工況時(shí)，可直接使用；針對(duì)中軟底板工況時(shí)，可兩前柱/后柱同用一底盤(pán)；若底板特別松軟，支架前后4 柱共用一個(gè)底盤(pán)，有效避免支柱穿底現(xiàn)象。

3.2 缺點(diǎn)及解決措施

（1）因整體頂梁懸移支架護(hù)頂面積大，極少用到金屬頂網(wǎng)，理論上可以有效提高工作面頂煤回收率，然而一旦支架后方流矸涌入工作面可能會(huì)發(fā)生人員受傷事件。

解決措施。依照煤層傾角優(yōu)化布置，優(yōu)先采用仰采方式。該方式可有效防止放頂煤和移架作業(yè)中上方矸石的涌入，此外還能防止采空區(qū)冒落矸石對(duì)支架造成的沖擊；禁止在放煤口捅煤，如遇大塊煤僅可臨時(shí)提起1 根后柱，禁止兩后柱同時(shí)提升，避免煤矸涌入；可適當(dāng)采取防串矸遮擋措施，流入采場(chǎng)的大塊矸石盡可能的存于采空區(qū)；移架時(shí)通過(guò)鄰架進(jìn)行操控，支架5 m 范圍內(nèi)不得隨意逗留。

（2）該支架為整體頂梁懸移支架，作業(yè)面所有支架與托梁有效連接，成為一個(gè)整體。支架橫向穩(wěn)定性良好，但支架組合梁上下、水平彎曲受限。若遇作業(yè)面坡度變化大、頂板參差不齊、地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)時(shí)，易出現(xiàn)局部空頂不實(shí)現(xiàn)象。

解決措施。回采作業(yè)中如遇地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，盡可能保持工作面坡度一致性，可采用局部地段留底煤或破底板推進(jìn)；布置仰斜回采時(shí)，作業(yè)面兩順槽巷道與切眼巷道布置須按照煤層傾角選擇合理的偽斜角，防止支架和刮板輸送機(jī)上竄下滑。

4 回采工藝

工作面回采至520 m 時(shí)，逐漸變?yōu)樘菪喂ぷ髅?。?dāng)工作面長(zhǎng)度縮短時(shí)，最后一架支架進(jìn)入回風(fēng)順槽代替跨溜棚正常支護(hù)（其余支護(hù)與正?；夭上嗤?，當(dāng)相鄰支架壓住回風(fēng)順槽鋼帶240 mm 時(shí)，拆除支架，如圖2 所示。支架拆除后，在該位置加一對(duì)3.2 m 長(zhǎng)的π 型梁，一梁三柱，對(duì)梁六柱，并補(bǔ)齊切頂密柱，同時(shí)準(zhǔn)備短節(jié)溜槽以保證工作溜與后溜縮槽后采煤機(jī)能割透尾輪，以此方法逐一拆除最后一架支架，直到推進(jìn)到停采線(xiàn)。

圖2 支架拆除示意Fig.2 Scaffold removal schematic

5 結(jié)論

根據(jù)華陽(yáng)一礦80620 工作面整體頂梁組合懸移液壓支架使用情況來(lái)看，該支架是最適合邊角煤區(qū)域和梯形工作面回采的支架。

（1）根據(jù)現(xiàn)有工作面地質(zhì)條件、工作面長(zhǎng)度、工作面有梯形段等情況，使用組合懸移支架與運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)配套設(shè)備可行性高，從技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠。

（2）組合懸移支架重量輕，可以分解運(yùn)輸，運(yùn)輸期間對(duì)巷道高度、寬度要求小，安全系數(shù)高；遇梯形工作面，拆、安支架方便，可實(shí)現(xiàn)拐彎連續(xù)開(kāi)采；支架有整體托梁，穩(wěn)定性較好，不出現(xiàn)咬架、歪架、倒架，工作面坡度大時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯。

（3）工作面支架拆除、安裝搬家快捷，一個(gè)采區(qū)內(nèi)的工作面搬家、拆除、安裝同時(shí)進(jìn)行一個(gè)月內(nèi)即可完成；支架可重復(fù)使用，投入較小，經(jīng)濟(jì)性好。

（4）組合懸移支架操作簡(jiǎn)單、空間大，操作人員作業(yè)方便。

（5）支架支護(hù)強(qiáng)度大，對(duì)于工作面初采、末采、初次來(lái)壓、周期來(lái)壓都能有效控制。

（6）支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊密、牢固、乳化液不外泄，支柱不倒柱。

（7）支架投資小、安裝、回撤靈活，尤其適宜邊角煤快段短壁工作面回采技術(shù)要求。