楊莊煤礦大傾角工作面重型支架歪架預防及處理

朱學鋒 薛華俊 王成剛 侯 健 韓宗芳

(1.淮北礦業(集團)有限公司楊莊煤礦，安徽淮北 235025; 2.中國礦業大學(北京)力學與建筑工程學院，北京 100083)

1 工程概況

楊莊煤礦Ⅲ532綜采工作面煤層為Ⅲ53采區5號煤，煤層平均厚度2.6 m，平均傾角為26°，屬于大傾角綜采工作面。煤層處于褶曲的一翼，斷層發育。工作面直接頂為深灰色泥巖，厚0 m～2.1 m，平均0.8 m，裂隙發育，厚度不穩定;基本頂為淺灰色閃長玢巖，厚12 m～18.2 m，平均16 m，現晶質，主要由角閃石及斜長石組成，下部有少量天然焦，厚度極不穩定;直接底為淺灰色塊狀泥巖，厚3.5 m ～11.8 m，平均7.5 m，含植物化石，上部、下部有少量砂巖。

2 工作面生產裝備

根據以往的施工經驗，楊莊煤礦Ⅲ532綜采工作面在回采過程中，配備的主要機械設備如表1所示。

表1 主要施工機械設備

其中:ZZ9600/24.5-40型支架為四柱式，支撐高度2.5 m～3.8 m，寬度 1.44 m ～1.61 m，支護強度 1.29 MPa～1.32 MPa，對底板比壓 1.5 MPa～2.6 MPa，初撐力 7 752 kN，額定工作阻力9 600 kN，支架重量 31.5 t。

3 存在的問題和原因分析

3.1 存在的問題

楊莊煤礦采場條件隨著礦井的不斷延深越來越復雜，突出表現為褶曲、斷層十分發育，頂板破碎，傾角大;而目前綜采支架選型多選用工作阻力5 000 kN以上、重量18 t以上的重型支架。如Ⅲ532工作面使用的ZZ9600/24.5-40型支架，工作阻力9 600 kN，重量31.5 t。生產過程中由于工作面傾角大，歪架、倒架時有發生，影響生產，危及安全。

3.2 歪架原因分析

1)ZZ9600/24.5-40型支架為支撐掩護式支架，整體頂梁重量大，頂梁前端及伸縮梁、防片幫均較長，該支架重達31.5 t，頂梁長度 4.518 m，頂梁重量 9.391 t，最小高度 2.4 m，最大高度 4 m，重心靠前，和其他支架相比穩定性較差，一旦出現煤層片幫、冒頂現象，若不及時處理，支架前梁升不上勁，造成空頂，易發生歪架、倒架現象。

2)工作面直接頂為平均0.8 m厚的松軟泥巖，而基本頂為平均16m厚且極為堅硬的閃長玢巖，當直接頂厚度大于0.8m，直接頂和煤層總厚度大于支架最大高度的時候，有時頂板處理不及時、支架升不上勁，支架因下滑分力而出現歪架、倒架。

3)直接底為塊狀泥巖，遇水膨脹松軟，底板對支架底座支承力不均造成歪架、倒架。

4)由于工作面傾角較大，機巷布置低于回風巷，有時運輸機下滑會帶動支架下滑，嚴重時會造成支架調斜、歪架。

4 歪架預防和處理措施

4.1 預防措施

為防止綜采支架歪架、倒架，必須采取以下預防措施:

1)控制采高，嚴禁支架超高。

2)加強頂板管理，嚴禁工作面發生冒頂事故，一旦發生片幫、頂板離層現象，及時穿插梁控制頂板，一架兩棚，一梁一柱。頂板壓力大，片幫嚴重時，應一梁兩柱并增加挑棚加強支護。

3)確保支架初撐力符合要求，班班要兩次升柱，移架后手把在升柱位置停留5 s以上，立柱升不動時手把再打到零位。

4)保證支架直平，支架頂梁間高低差不得超過側護板的2/3，做到支架不擠、不咬，支架間距符合要求，架間間隙小于200 mm。

5)工作面偽斜開采，標高低的一端超前高的一端。

6)推移輸送機自下向上進行。

7)運輸機頭打兩根防滑戧柱，防止運輸機下滑。

8)在機頭排頭架處安裝放倒千斤頂，防止排頭架倒架。

9)沿機頭第1架側護板處打2架一梁三柱走向挑棚，梁用半圓木，柱用單體支柱，防止支架歪倒及下滑。

10)發現支架有歪、斜傾向時，移架時配合側護板及底調千斤頂或單體支柱及時調整支架狀態，防止事態進一步擴大。

4.2 處理措施

工作面出現歪架、倒架，需采取如下措施進行處理:

1)支架前方一梁兩柱架棚，一架兩棚，棚檔750 mm，若頂板破碎、壓力大，應適當增加挑棚，保證降架，扶架時頂板不松動、不掉頂。

2)將支架內、底座前方以及兩側浮煤、浮矸清理干凈。

3)自上而下順序扶架，用缸徑100 mm，行程800 mm千斤頂、鏈條，將千斤頂拴在上方支架頂梁下，通過鏈條拴在被扶支架頂梁下，若支架歪斜嚴重，可配合2個千斤頂在支架的前梁下及四連桿處各拴一個，同時配合2根單體支柱，在支架頂梁下及后側護板處各打1根(如圖1所示)。

4)為減少漏矸，拉架時伸本架側護板，收上架側護板。若架間間隙大，頂板破碎，漏矸多，應用半圓木，板皮或大笆護頂。

5)拉架時，伸縮梁及時伸出，拉一點伸縮梁收一點，以減小煤幫端面距。

圖1 大傾角大采高重型支架倒架處理

6)若本架倒架同時又調斜向下甩頭，拉架時伸前護幫板，上架伸底調千斤頂，伸出后側護板。

7)拉架時，上下架應同時操作，并派專人觀察頂板、支架前方以及側護板兩側情況，防止支架刮卡或憋勁。

8)支架操作人員及千斤頂、單體支柱操作人員必須精力集中，聽清信號，有專人統一指揮。

9)如果爬架、咬架嚴重，可操作兩架或三架同時拉架。

10)上方的支架合理控制采高，一般在2.6 m～2.8 m，以利于單體支柱扶架。

11)已歪倒支架盡量升上勁，如果升不上勁時，必須用木料接實頂，并在歪倒支架和其上方支架下側支設戧柱，防止支架松動，避免歪架、倒架范圍進一步擴大。

12)由于扶架期間進度慢，工作面液壓支架初撐力必須符合要求。且伸縮梁，護幫板伸出，防止煤層片幫，掉頂。

13)扶架時鏈條及單體附近嚴禁站人，單體支柱用鐵絲或繩拴牢，防止倒柱傷人［1-4］。

5 結語

綜采工作面控制歪架、倒架理想措施是確保支架支撐狀態良好，初撐力、工作阻力滿足要求。但由于客觀、主觀等方面的原因，生產過程中往往達不到理想要求，應根據不同的歪架原因，制定不同的預防處理措施。上述歪架、倒架預防及處理技術簡單實用，可操作性強，多次成功處理了楊莊礦Ⅲ532，Ⅳ528，WⅢ5110，WⅢ518等大傾角綜采工作面歪架、倒架事故，大大提高了工作面出煤效率，保證了現場作業人員的生命安全。

［1］王利偉，符如康.大傾角工作面液壓支架倒架原因分析及處理［J］.中州煤炭，2007(5):46-48.

［2］莫慶軍.淺談綜采工作面防倒架［J］.科技創新導報，2009(12):52-53.

［3］張志強，郭海濤.綜采工作面液壓支架倒架處理方法［J］.黑龍江科技信息，2007(22):80.

［4］冉星仕.綜采工作面液壓支架倒架的原因及對策［J］.煤礦機械，2005(10):135-137.