煤礦綜采工作面支護技術問題探討

顧小林

(皖北煤電集團祁東煤礦采煤三區,安徽宿州 234000)

煤礦綜采工作面支護技術問題探討

顧小林

(皖北煤電集團祁東煤礦采煤三區,安徽宿州 234000)

煤礦綜采工作面支護工作是煤礦安全生產的基礎,如何科學有效支護則是現場管理人員首要思考的問題。本文主要采用文獻資料法和經驗總結法,對煤礦綜采工作面幾個常見的支護問題及解決方法進行分析和總結。本文研究表明,合理選擇支護工具和支護方式是科學有效支護的關鍵。

煤礦 綜采工作面 支護

綜合機械化采掘技術在我國發展方興未艾，大量應用于煤礦生產作業中。然而，如何在綜采工作面進行有效支護，確保人員的安全及生產過程的順利進行一直是綜采工作需著重考慮的問題。這其中涉及支護工具、支護方式的選擇問題。本文基于筆者十多年一線綜采工作經驗的總結，對煤礦綜采工作面支護主要問題進行探討。

1 液壓支架的分類

綜采工作面液壓支架按照結構來分一般有三種，即支撐式液壓支架、掩護式液壓支架和混合式液壓支架。三種液壓支架在機構設計及適用條件均有所區別。

1.1 支撐式液壓支架

支撐式液壓支架發展較早，在煤礦應用歷史也最為久遠。支撐式液壓支架的結構特點是頂梁長立柱多。一般用于綜采面的支撐式液壓支架的頂梁3-5米，立柱根數6-8根(如圖1所示)。

支撐式液壓支架的結構特點決定了這種支架可承載較大的垂直方向壓力，但其水平承壓能力較差，穩定性也較弱。支撐式液壓支架由于支撐力大，所以對頂板條件要求較高，一般用于穩定、非破碎頂板支撐。

圖1 一種常見支撐式液壓支架結構

圖2 一種常見掩護式液壓支架結構

1.2 掩護式液壓支架

區別于支撐式支架，掩護式液壓支架在前部有個寬大的掩護梁，起到采空區進行防護作用。在結構上，掩護梁立于頂梁和底座之間，上部采取鉸接結構，下部通過連桿形成四連桿結構。為保障作業區足夠空間，掩護式液壓支架一般立柱較少，多為1-2根。掩護式液壓支架同時在側面布置側翼護板，避免側面矸石進入(如圖2所示)。

與支撐式支架相對應，掩護式液壓支架可承載較大的水平推力，但垂直承壓較小，切頂性能弱。掩護式支架的頂梁短，局部抗壓強度大，能較好掩護作業面。一般來說，該液壓支架對頂板形態要求不高，可用于破碎頂板支護，但由于垂直支撐力不足，所以頂板來壓不能太大。

表1 液壓支架選擇方法

1.3 混合式液壓支架

混合式液壓支架在結構上兼具支撐式和掩護式支架特點，立柱較多且有掩護梁。圖3是一種典型的混合式液壓支架形式。

混合式液壓支架具有較好的水平和垂直承壓能力，但結構過于復雜，安裝維護繁瑣，成本也較高，現場支護應用還不普遍。

2 液壓支架的選擇

2.1 選擇的原則

液壓支架的選擇遵循兩個基本原則，即適用性和經濟性原則。適用性原則是支架選擇的首要原則，即所選支架應能滿足綜采工作面的支護要求，確保采掘工作的安全順利進行。經濟型原則則是強調在適用性原則的基礎上，以更低的成本、更經濟的方式實現有效支護。可采用單獨支撐或掩護式支架的不采用混合式，可采用小型支架的不采用中大型支架，可采用國產支架的不采用進口支架。

圖3 一種常見混合式液壓支架結構

2.2 選擇的方法

液壓支架選擇的主要依據是頂板條件，包括三種情況，即頂板破碎程度、垂直壓力情況和水平壓力情況。根據這三種頂板條件的不同組合，可以選擇不同的液壓支架進行支護(見表1)。

當然，支架的選擇還要結合作業工作面實際工作環境確定，小空間作業面頂板破碎度大且垂直壓較大情況下，也可采取多組小規格支撐式支架或支撐式與掩護式支架共用支護方式。

3 特殊工作面支護

3.1 懸空頂板支護

懸空頂板硬度高、面積大，是綜采工作面支護工作特別需要注意的。由于來壓不穩定，懸空頂板隨時有冒頂危險，給安全生產帶來隱患。對于懸空頂板支護，一般先采取事先放頂辦法，常用高壓注水或深孔爆破(低瓦斯環境下)。在放頂之后再根據頂板情況采取相應的液壓支架支護。對于不便放頂或瓦斯環境不允許情況，也可采取大噸位支撐式支架進行支護，但需時刻監控頂板變化，特別是來壓情況。

3.2 高度破碎頂板支護

頂板破碎程度較高時一般采用掩護式支架配合金屬網支護，一些高度破碎且來壓較大頂板，也可采取混合式支架配合金屬網支護。如果頂板破碎面積較大，可考慮在金屬網之上再增加走向梁支護，增加支護面積和強度。另外，走向梁的增加也有助于支架的帶壓移動。

3.3 片幫煤壁支護

煤質松軟或采高過大(大于2米)容易導致片幫煤壁，不及時處理則形成頂板裸露，造成冒頂事故。對于片幫煤壁需要采取提前支護，在采空區打貼幫支柱，同時及時對液壓支架進行前移，保護采空區頂板。對于嚴重片幫或已經形成部分塌落區域，則需要在貼幫支柱上方同時增加托梁，強化對頂板的支護。

4 結語

綜采工作面的支護工作是煤礦安全生產的重要內容，對于支護工具和支護方式的選擇，首先要在明確各液壓支架工作原理和適用環境下進行。科學合理的綜采面支護既保證了安全生產的順利進行，也降低了生產過程的整體成本，是煤礦管理精細化的重要體現。

[1]張寶琴,袁旭芳.液壓傳動與采掘機械[M].北京：北京交通大學出版社,2012(11).

[2]王國法.放頂煤液壓支架與綜采放頂煤技術[M].北京：煤炭工業出版社,2010.(7).

[3]尚彥亭.關于煤礦綜采工作面支護技術問題的探究[J].科協論壇,2013(7).

[4]張付全,張礦局,謝慶華.綜采工作面液壓支架選型[J].陜西煤炭,2012(4).