大傾角綜放工作面防止支架下滑、倒架研究及運(yùn)用

文/郝明 李秀川

河南煤化工集團(tuán)公司鶴煤公司二礦綜采隊(duì)從2000年5月份起進(jìn)行大傾角綜放開采，2003年該隊(duì)在3802（南）工作面成功開采最大坡度49°，平均坡度46°大傾角綜放工作面，并杜絕了輕傷以上事故，創(chuàng)造了煤炭綜采開采史一個奇跡。通過多年的防止支架下滑、倒架技術(shù)管理的分析研究論證，總結(jié)出一系列實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并取得了顯著效果，對今后大傾角綜放開采具有十分重要的意義。

一、大傾角綜放工作面支架下滑倒架原因分析

液壓支架倒架、支架下滑是大傾角綜放工作面面臨的最大技術(shù)難題，如果工作面液壓支架在施工過程中發(fā)生下滑倒架現(xiàn)象，將嚴(yán)重威脅到施工中職工生命安全，影響到原煤生產(chǎn)任務(wù)的完成。

1.二礦大傾角綜放開采已進(jìn)入退采階段，大傾角綜放工作面多數(shù)為煤柱開采，周邊都已開采過，受動壓影響頂板松軟，煤墻片幫嚴(yán)重，頂板難以控制易造成支架下滑、倒架。

2.由于開采工作面傾斜坡度都超過36°，且沿地板推進(jìn)開采，受支架自重及地板光滑影響容易造成支架下滑、倒架。

3.在放煤過程中采空區(qū)采用全部垮落法，受坡度影響老塘放煤時壓力全部指向液壓尾部，受壓力影響容易造成支架尾部下滑。

4.目前使用國產(chǎn)ZF2800/16/24輕型綜放液壓支架，該支架支護(hù)強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，對于大傾角工作面控制頂板能力相對低下，因而容易造成煤墻片幫嚴(yán)重，頂板控制存在很大難度，易造成支架下滑、倒架的事故發(fā)生。

5.由于受重力分布的作用，支架后部底座箱在移架過程中極易歪斜，易造成支架下滑。

6.由于工作面傾角較大支架側(cè)護(hù)板彈簧抵抗能力不足以抵抗支架的下滑力，降架移架時側(cè)護(hù)間隙在支架下滑力的作用下被壓縮減小，易造成支架頂梁向下傾倒，出現(xiàn)倒架。

7.二礦大傾角綜放工作面受條件限制無法正常使用端頭支架，1#、2#液壓支架頂梁及座箱因而無一個支撐點(diǎn)，受傾角大影響在移架推進(jìn)過程中容易從下向上逐架出現(xiàn)下滑、倒架。

8.受大傾角及仰采開采影響，在移架過程中，液壓支架阻力增大，容易造成頂板破碎和支架尾梁下滑。

二、防止支架下滑、倒架的技術(shù)創(chuàng)新

1.對工作面液壓支架進(jìn)行技術(shù)改造，利用后部運(yùn)輸機(jī)鏟煤板鏈孔加設(shè)固定裝置，在液壓支架座箱上加設(shè)固定裝置，將液壓千斤頂分別連接在后部大槽及液壓支架座箱的固定裝置上，移架時松開調(diào)架千斤頂，使其處于自由狀態(tài)，移架過程中利用液壓千斤頂配合支架側(cè)護(hù)對支架狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，采取從下向上逐架移架的辦法，移上一組支架時利用調(diào)架千斤頂和支架的側(cè)護(hù)板來調(diào)整下一組支架狀態(tài)，使支架始終處正常狀態(tài)。此項(xiàng)創(chuàng)新能夠有效調(diào)整支架狀態(tài)，防止支架下滑、倒架，提高工效和安全系數(shù)。

2.由于工作面傾角較大且支架側(cè)護(hù)板彈簧抵抗能力不足以抵抗支架的下滑力，降架移架時側(cè)護(hù)間隙在支架下滑力的作用下被壓縮減小，易造成支架頂梁向下傾倒，故在起采前對支架側(cè)護(hù)千斤頂液壓系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，在每組支架側(cè)護(hù)千斤頂液壓系統(tǒng)中加裝一組液壓鎖，液壓鎖能夠有效地控制支架側(cè)護(hù)千斤頂閉合，增加千斤頂支撐力度。此項(xiàng)改造對于控制支架防止頂梁傾倒起到了顯著效果。

3.在初采前對高壓乳化泵、支架液壓系統(tǒng)和部分閥件以及初撐力保持閥進(jìn)行了技術(shù)革新，并自主研發(fā)了支架液壓系統(tǒng)過濾沉淀器，該過濾器能夠有效將液壓系統(tǒng)中的雜質(zhì)進(jìn)行過濾沉淀，保證液壓系統(tǒng)正常工作避免造成液壓元件損壞，保證了進(jìn)、回液閉合系統(tǒng)足夠的流量，減少了工作面壓力損失，使支架工作壓力不低于規(guī)定值85%以上，保證支架移架后的額定初撐力；為保證支架工作壓力正常檢測，每15組支架上安裝了礦壓測力表，對支架進(jìn)行全天候檢測并做好壓力數(shù)據(jù)記錄。

4.在1號支架下方增加2對移架滑道，移架時移架滑道對支架的頂梁及座箱進(jìn)行了強(qiáng)有力支撐，移架后支架狀態(tài)穩(wěn)定正常，有效地防止了支架的下滑。

5.針對大傾角及仰采影響，在移架過程中液壓支架阻力增大，容易造成頂板破碎和支架尾梁下滑，工人在移架過程中進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，使用了移架助力器，提高了液壓能量，使液壓支架達(dá)到了少降快移的目的，有效防止頂板破碎和支架尾梁下滑。

三、采煤工藝的改進(jìn)及頂板管理

1.在開采過程中頂板壓力大，造成煤墻酥松片幫嚴(yán)重。為增加煤墻的穩(wěn)定性，采取跟機(jī)移架、超前移架、單架依次順序式移架等方式，單架依次順序式移架方式雖然速度慢，但卸載面積小，頂板下沉量相對小，移架困難時使用助力器增加移架速度防止頂板下沉。有效地防止因頂板下沉頂板破碎造成流煤現(xiàn)象的發(fā)生，確保煤墻的穩(wěn)定性。

2.為防止架前空頂，采取中下部斜切進(jìn)刀，先將中下部煤墻割完后，煤機(jī)返空刀至入刀處，快速將下半趟自前部槽機(jī)頭開始向上推槽，煤機(jī)割上半趟煤墻時，前部槽跟著向上推槽，每割一組煤后，堅(jiān)持跟機(jī)移架，防止片幫冒頂，推槽后下半趟煤墻如果片幫隨后移第二趟支架，針對出現(xiàn)片幫走向長度超過300mm的地點(diǎn)，采取架順山棚的方式維護(hù)煤墻及頂板，防止片幫延深。

3.受仰采坡度影響，下行割煤時利用下滾筒割底刀煤，上行割煤時利用上滾筒割底刀煤等辦法來控制底板的高度一致，為減少推前部大槽的阻力，割煤時嚴(yán)格要求禁止丟底煤，割底板。

4.嚴(yán)格控制好工作面采高，以確保支架的穩(wěn)定性，控制高度在2±0.1m。

四、預(yù)防支架下滑、倒架措施

1.為保證支架的穩(wěn)定性，移架時采取先將支架伸縮梁伸出，頂牢煤壁，同時將鄰架側(cè)護(hù)撐緊，然后再采取帶壓擦頂?shù)囊萍艽胧?，移架時同時慢慢收伸縮梁，這樣改變了支架的受力狀態(tài)，從而達(dá)到制止支架的傾倒和下滑。

2.采取單向割煤單向推槽方法，開采時采煤機(jī)向下割煤，返機(jī)后從下向上移架、推槽，使前部大槽向上有較小的移近量，從而帶動支架向上方位移，減少正常開采期間支架的下滑量。

3.移1號架時，除采用帶壓擦頂移架外，適當(dāng)收回2號架側(cè)護(hù)板，減少移架架間摩擦力，1號架移到位后立即升緊前后立柱，必須使其達(dá)到設(shè)計(jì)初撐力的要求。

4.在開采過程中，為防止支架整體下移，隨工作面推進(jìn)采取偽斜開采的方法，調(diào)整超前狀態(tài)，即使下端超前上端6m左右，對支架、運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使前部大槽及1號、2號架位于腰矸以上，以增加1號、2號架的穩(wěn)定性，同時此段坡度變小，防止了支架及工作面大槽下滑。

5.在放頂煤過程中采取低位多輪間隔管理辦法，緩沖減少了放煤時壓力，防止了支架尾部下滑。

五、結(jié)論

通過以上支架下滑、倒架原因分析研究論證，總結(jié)出一系列實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，解決了支架下滑、倒架技術(shù)管理難題，創(chuàng)新出了大傾角綜采防止支架下滑倒架技術(shù)措施及管理辦法，從2000年開采大傾角綜放工作面至今達(dá)到生產(chǎn)正常循環(huán)率95%以上，煤炭回采率達(dá)到92%以上，11年來該隊(duì)杜絕輕傷以上事故的發(fā)生，對實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)提高煤炭產(chǎn)量具有十分重要意義。