端頭支架、超前支護(hù)支架在桃園煤礦綜采工作面的應(yīng)用

王漢化 朱慎強(qiáng)

（淮北礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司桃園煤礦 安徽 宿州 234116）

1 桃園煤礦71煤層地質(zhì)概況

桃園礦71煤層屬二疊系下石盒子組。所開采的7135工作面煤層厚度為 0.5－2.2m，平均 1.6m。煤層傾角 10°－30°，平均為 22°。煤層結(jié)構(gòu)普遍含有一層夾矸，夾矸厚度平均為0.4m，煤層頂板為泥巖或細(xì)砂巖，底板為泥巖。該面上方為7133工作面采空區(qū)，下至71煤層-500底板等高線，南以三采區(qū)邊界為界，北至南三回風(fēng)上山。工作面走向1355m，斜長155m。工作面機(jī)、風(fēng)巷均采用U型棚支護(hù)，原設(shè)計(jì)支護(hù)高度為3120mm，寬度4600mm。

該面主要充水因素為：頂、底板砂巖裂隙水，采空區(qū)活水和鉆孔水三個(gè)方面。

1.1 頂、底板砂巖裂隙水：從工作面掘進(jìn)過程來看，頂、底板砂巖裂隙水富水性較強(qiáng)，一般涌水量5－15m3/h。

1.2 采空區(qū)活水：工作面掘進(jìn)期間已采用風(fēng)巷探放水和機(jī)巷施工放水孔相結(jié)合的方式，對上方7133工作面采空區(qū)積水進(jìn)行了疏放，但工作面回采期間采空區(qū)內(nèi)仍有3m3/h左右的活水，受工作面采動的影響裂隙增大，將會以淋、滲水的形式進(jìn)入工作面，屆時(shí)工作面的涌水量將增大。

2 端頭支架、超前支護(hù)支架的概況

我礦7135綜采工作面使用的端頭支架型號為：ZTZ21000/17/32。該端頭支架主要適用于水平或緩傾斜煤層沿底板一次性開采長壁冒落回收頂煤的綜采工作面下出口的支護(hù)。對采區(qū)要求：煤層傾角≤15°。對巷道要求：凈高度不小于3.4m，凈寬度不小于3.2m，必要時(shí)可提前替棚擴(kuò)幫支護(hù)。該端頭支架支撐高度范圍是1.7m－3.2m，支護(hù)寬度為：2.4m－2.74m。初撐力為16248kN。工作阻力為21000kN。支護(hù)強(qiáng)度為0.79MPa。對底板平均比壓為1.71MPa。泵站壓力為31.5MPa。

該型端頭液壓支架是在總結(jié)國內(nèi)端頭支架研究與使用的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合桃園礦的地質(zhì)條件，為解決工作面下出口的支護(hù)與維修困難和保證安全生產(chǎn)，提高工作效率，減少工人的勞動強(qiáng)度而設(shè)計(jì)的一種端頭支架。

該組支架的主要用途是：支護(hù)工作面下出口頂板，隨著工作面向前推移，做到相互交替移架和及時(shí)支護(hù)，實(shí)現(xiàn)工作面的連續(xù)生產(chǎn)，提高推進(jìn)速度。

該端頭支架為兩架一組，兩架對稱布置，與工作面液壓支架配套使用。后部采用四連桿機(jī)構(gòu)，高度變化小。拉端頭支架時(shí)要保持與工作面液壓支架頂板大致齊平，工作面液壓支架超前端頭支架1.6m左右，再拉端頭支架。端頭支架兩架支架頂梁由防倒千斤頂連接，起調(diào)節(jié)架間距作用。控制系統(tǒng)均采用國產(chǎn)定型閥，其中操作閥有400L/min的大流量操縱閥片，用來操縱立柱及推移缸，操作簡單，維修方便，配件供應(yīng)有保障。

配套使用的超前支護(hù)支架的型號為ZT2×3200/16/32。該型號支架是根據(jù)綜采工作面運(yùn)輸機(jī)及機(jī)巷鏈板輸送機(jī)推進(jìn)，將巷道永久支護(hù)替換為臨時(shí)超前支護(hù)的具體條件而設(shè)計(jì)的。適用矩形或位于超前支護(hù)段受壓由拱形變?yōu)榫匦涡杼媾锏南锏馈Ｖёo(hù)巷道受采動影響的超前支護(hù)段的頂板，由于支護(hù)強(qiáng)度大，能自移，所以該型支架與巷道工字鋼梁或木棚配合使用更安全可靠，大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高回采效率。

該支架為兩架成一組使用，兩架之間由防倒千斤頂連接，每一架由前后兩節(jié)組成，前節(jié)的頂梁后部與后節(jié)的升縮梁相連。前架的底座后部與后架的底座前部通過連接頭、移架千斤頂相連，前后架相互依托，達(dá)到移架目的。

3 端頭支架、超前支護(hù)支架的安裝要求

機(jī)巷端頭支架安裝時(shí)，U型棚支護(hù)寬度約為4200mm，高度為3100mm。考慮到機(jī)巷的安裝條件不夠充分（起吊高度不充裕，巷道空間較小，大件過多，不利于運(yùn)輸、起吊），原設(shè)計(jì)的端頭支架及超前支護(hù)支架每架上部各有一塊弧形填充塊未下井安裝，這樣端頭支架及超前支護(hù)支架與U型棚接頂時(shí)中間有一段空隙，移架時(shí)用木料接實(shí)過頂。安裝前，從切眼下口U型棚取中，將巷道中線拉好。并將機(jī)巷雜物清理干凈，底板整平。安裝時(shí)：按先端頭支架后超前支護(hù)支架、先下幫后上幫的大致順序按巷道中線兩側(cè)安裝。安裝前，必須打設(shè)起吊錨桿或加固棚梁，先安裝支架底座，再安裝頂梁。安裝時(shí)必須保證支架底座和頂梁的平直，機(jī)巷底板必須提前清理平整。在對接立柱橫銷和連接塊時(shí)，必須先調(diào)好眼孔，嚴(yán)禁用鐵錘或重物強(qiáng)行敲打。

4 端頭支架、超前支護(hù)支架在使用過程中遇到的問題及相應(yīng)的解決方案

4.1 端頭支架與工作面支架有落差：原運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭安裝到端頭支架上幫一架的正下方，但隨著巷道壓力的顯現(xiàn)和工作面煤層的變化（工作面下段煤層有向頂板走的趨勢，機(jī)巷巷道底板比工作面底板低）,若運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭段剎底，至少剎底600mm以上，因支架的采高的限制，工作面頂部的煤割不到，資源浪費(fèi)較大。

針對工作面支架與端頭支架的落差問題，端頭支架抬底或底板挑頂困難太大，且不利于安全，主要是運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭段剎底，盡量減少落差，保證端頭支架降架時(shí)不壓運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭。

4.2 隨著工作面的推移，機(jī)巷端頭支架、超前支護(hù)支架有往底板下陷的趨勢，工作面下段機(jī)巷頂板壓力加大。由于運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭在端頭支架的下方，因上部的空間距離不夠，每次拉移端頭支架降頂梁時(shí)，頂梁圧運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭，導(dǎo)致端頭支架頂梁降不到規(guī)定要求，拉移支架困難。

因端頭支架往底板下陷，與工作面支架的落差達(dá)到1m以上，單純靠工作面剎底并不能解決端頭支架圧運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭的問題。主要方法是將運(yùn)輸機(jī)頭向工作面拉800mm，這樣端頭支架與工作面液壓支架之間就有800mm的間隙。針對這個(gè)間隙，使用2根爬行梁接半圓木過頂，保證頂板的支護(hù)完好，也保證了下口作業(yè)人員的安全。工作面運(yùn)輸機(jī)下口加設(shè)一塊溜煤槽至端頭支架架檔的鏈板機(jī)外沿，依靠運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭與鏈板機(jī)的落差和溜煤槽減少運(yùn)輸機(jī)拉回頭煤。

4.3 由于機(jī)巷為U型棚支護(hù)，端頭支架和超前支護(hù)支架均為兩架一組，按巷道中線兩側(cè)并排安裝，在端頭支架拉移操作時(shí)同一組的兩架不能同時(shí)拉移，所以在升端頭支架的一側(cè)支架時(shí)，支架頂梁與巷道U型棚是點(diǎn)接觸，當(dāng)支架初撐力加大時(shí)，支架頂梁就順著U型棚的弧度向上滑動。這就導(dǎo)致了端頭支架不能按直線拉移，機(jī)巷下幫的端頭支架底座往下幫滑動。間接導(dǎo)致端頭支架的掉斜，端頭支架的拉移千斤頂與連接頭蹩勁，拉不動支架，甚至導(dǎo)致折斷千斤頂（拉移千斤頂只能徑向拉移）。

針對端頭支架掉斜的問題處理有兩點(diǎn)：一是在拉移支架時(shí)，配合使用防倒千斤頂，降端頭支架的兩側(cè)頂梁控制在巷道中線位置；二是在端頭支架底座邁步時(shí)，必須清理干凈兩架底座之間的煤矸等雜物，收縮立柱抬底時(shí)用單體將已偏離中線位置的支架底座抵輝中線位置。保證端頭支架沿巷道中線拉移。

4.4 在回采中，工作面、采空區(qū)均有巖隙水流向機(jī)巷，導(dǎo)致機(jī)巷底板積水。由于機(jī)巷底板為泥巖，長時(shí)浸水導(dǎo)致底板松軟，支架的來回伸縮、拉移使支架底座陷入底板泥巖中，更增加了支架的拉移難度。松軟的底板也使端頭支架達(dá)不到規(guī)定的初撐力，從而不能很好的支護(hù)頂板，使頂板的下沉速度加快，給后期的巷道支護(hù)埋下了隱患。

水患的處理就是將出水引到超前支護(hù)支架外段，減小水浸泡破壞底板的程度，具體的做法是沿機(jī)巷下幫挖設(shè)一條水溝，并鋪上鐵質(zhì)流水槽，外段挖設(shè)水倉，用風(fēng)泵排出機(jī)巷。

4.5 由于我礦71煤巷道壓力大，頂板、底板均比較破碎，隨著回采的時(shí)間加長，巷道的壓力越來越大，巷道變形比較嚴(yán)重。原U型棚支護(hù)寬度約為4200mm，高度為3100mm，在回采2個(gè)月之后，巷道的凈寬度只有3400mm，高度只有2600mm，并且部分段巷道變形，棚腿跐出。這顯然已不滿足端頭支架的使用條件。

對巷道提前改棚是必須的，具體的措施是：一、將機(jī)巷的U型棚拿掉，向上挑頂500mm，用3200mm的工字鋼配合單體替棚，實(shí)行一梁四柱支護(hù)方式：二、機(jī)巷臥底、整平，保證巷道凈高度不小于3400mm。

5 結(jié)束語

通過這些舉措，基本上保證了端頭支架的正常使用。原計(jì)劃使用端頭支架，機(jī)巷的U型棚不予回收，物資消耗太大，機(jī)巷的提前替棚也使U型棚得到回收，大大節(jié)約資源，巷道的超前支護(hù)也得到了加強(qiáng),保證了巷道的支護(hù)強(qiáng)度，為工作面的開采提升了必需的空間環(huán)境，提高了安全系數(shù)。

［1］朱真才，韓振鐸，等.采掘機(jī)械與液壓傳動[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005，2.