大傾角綜放工作面防止支架下滑、倒架研究及運用

文/郝明 李秀川

河南煤化工集團公司鶴煤公司二礦綜采隊從2000年5月份起進行大傾角綜放開采，2003年該隊在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、倒架技術管理的分析研究論證，總結出一系列實踐經驗，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難題，如果工作面液壓支架在施工過程中發生下滑倒架現象，將嚴重威脅到施工中職工生命安全，影響到原煤生產任務的完成。

1.二礦大傾角綜放開采已進入退采階段，大傾角綜放工作面多數為煤柱開采，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ZF2800/16/24輕型綜放液壓支架，該支架支護強度低，穩定性差，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重，頂板控制存在很大難度，易造成支架下滑、倒架的事故發生。

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護板彈簧抵抗能力不足以抵抗支架的下滑力，降架移架時側護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，受傾角大影響在移架推進過程中容易從下向上逐架出現下滑、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、倒架的技術創新

1.對工作面液壓支架進行技術改造，利用后部運輸機鏟煤板鏈孔加設固定裝置，在液壓支架座箱上加設固定裝置，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，移架時松開調架千斤頂，使其處于自由狀態，移架過程中利用液壓千斤頂配合支架側護對支架狀態進行調整，采取從下向上逐架移架的辦法，移上一組支架時利用調架千斤頂和支架的側護板來調整下一組支架狀態，使支架始終處正常狀態。此項創新能夠有效調整支架狀態，防止支架下滑、倒架，提高工效和安全系數。

2.由于工作面傾角較大且支架側護板彈簧抵抗能力不足以抵抗支架的下滑力，降架移架時側護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護千斤頂液壓系統進行了技術改造，在每組支架側護千斤頂液壓系統中加裝一組液壓鎖，液壓鎖能夠有效地控制支架側護千斤頂閉合，增加千斤頂支撐力度。此項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、支架液壓系統和部分閥件以及初撐力保持閥進行了技術革新，并自主研發了支架液壓系統過濾沉淀器，該過濾器能夠有效將液壓系統中的雜質進行過濾沉淀，保證液壓系統正常工作避免造成液壓元件損壞，保證了進、回液閉合系統足夠的流量，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，對支架進行全天候檢測并做好壓力數據記錄。

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行了強有力支撐，移架后支架狀態穩定正常，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行了技術創新，使用了移架助力器，提高了液壓能量，使液壓支架達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重。為增加煤墻的穩定性，采取跟機移架、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象的發生，確保煤墻的穩定性。

2.為防止架前空頂，采取中下部斜切進刀，先將中下部煤墻割完后，煤機返空刀至入刀處，快速將下半趟自前部槽機頭開始向上推槽，煤機割上半趟煤墻時，前部槽跟著向上推槽，每割一組煤后，堅持跟機移架，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，針對出現片幫走向長度超過300mm的地點，采取架順山棚的方式維護煤墻及頂板，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，割煤時嚴格要求禁止丟底煤，割底板。

4.嚴格控制好工作面采高，以確保支架的穩定性，控制高度在2±0.1m。

四、預防支架下滑、倒架措施

1.為保證支架的穩定性，移架時采取先將支架伸縮梁伸出，頂牢煤壁，同時將鄰架側護撐緊，然后再采取帶壓擦頂的移架措施，移架時同時慢慢收伸縮梁，這樣改變了支架的受力狀態，從而達到制止支架的傾倒和下滑。

2.采取單向割煤單向推槽方法，開采時采煤機向下割煤，返機后從下向上移架、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，適當收回2號架側護板，減少移架架間摩擦力，1號架移到位后立即升緊前后立柱，必須使其達到設計初撐力的要求。

4.在開采過程中，為防止支架整體下移，隨工作面推進采取偽斜開采的方法，調整超前狀態，即使下端超前上端6m左右，對支架、運輸機進行調整，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、結論

通過以上支架下滑、倒架原因分析研究論證，總結出一系列實踐經驗，解決了支架下滑、倒架技術管理難題，創新出了大傾角綜采防止支架下滑倒架技術措施及管理辦法，從2000年開采大傾角綜放工作面至今達到生產正常循環率95%以上，煤炭回采率達到92%以上，11年來該隊杜絕輕傷以上事故的發生，對實現安全生產提高煤炭產量具有十分重要意義。