抬棚支架在巷道支護中的應用

吳延賓　陳東海　李猛運

摘要：義馬煤田主力礦井千秋煤礦、躍進煤礦和常村煤礦采深已接近和超過800m，沖擊地壓已經顯現并成為礦井的重要災害，防治此危害的最好方式是采用抬棚支架。文章介紹了ZD2200/20/39型抬棚支架結構、技術參數、支護方式以及使用注意要求。

關鍵詞：抬棚支架；巷道支護；支架結構；技術參數；劫掠方式；煤礦開采 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD82 文章編號：1009-2374（2015）14-0068-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.033

1 概述

隨著開采深度的不斷增加，沖擊地壓已經成為制約義煤集團中、東部礦井發展的最大的安全隱患，ZD2200/20/39抬棚支架是借鑒義煤集團各礦防治沖擊地壓經驗，綜合考慮義煤集團各礦的井下使用特點，為加強井下巷道支護能力，由河南南車重型裝備有限公司支護研究所專門設計的煤礦井下的支護設備。

2 礦井概況及巷道支護存在的問題

義馬煤田含煤地層為侏羅系，煤田基本構造形態為單斜構造。地層產狀比較平緩，煤層傾角8°～25°，走向較東西、傾向南，現主采區域煤層條件比較好，煤層直接頂為泥巖和砂質泥巖、煤田煤層瓦斯含量低、煤層具有沖擊傾向性。義馬煤田主力礦井千秋煤礦、躍進煤礦和常村煤礦采深已接近和超過800m，沖擊地壓已經顯現并成為礦井的重要災害。近年來，公司生產礦井發生比較明顯的沖擊地壓已有10余次。

近年來，生產礦井煤巷的支護方式多采用的是U型棚和錨網的綜合支護方式，在一般正常的巷道基本能夠滿足支護要求。但是，在皮帶機機頭部區域或者是應力相對集中的區域容易發生沖擊地壓，進而影響整個礦井的生產。而且在維修U型棚時也會發生沖擊地壓的傷人事故，尤其是在皮帶機機頭部設備體積大，從而要求巷道斷面也比較大，受壓變形后的液壓支架作業空間變小，對人身安全構成很大威脅。為改善這些不利的因素，便出現了在U型棚下添加多個單體液壓支柱來加強支護的辦法，即使這樣也不能滿足支護要求。

后來便采用防沖大立柱來代替單體液壓支柱支護的辦法，并且液壓立柱缸底配有柱靴來加強穩定性，采用礦用工字鋼來支撐巷道交叉點，這些改善起到了明顯的作用。在一定程度上保證了礦井的各種要求，但在隨后礦井實地使用后的經驗總結時發現，雖然改善后防沖大立柱基本可以滿足要求，但礦用工字鋼梁的強度遠遠不能滿足需求，沖擊地壓發生后出現工字鋼嚴重變形、損壞的現象，但大液壓立柱并沒有被破壞。

3 抬棚支架結構、技術參數

3.1 結構

ZD2200/20/39抬棚支架是各礦借鑒防沖經驗，為加強井下巷道支護能力，分別提出的支護設備，支架立柱缸徑為Φ200，機械加長桿結構，同其他抬棚支架立柱完全互換，立柱總高度為3600mm。

抬棚支架由頂梁、底梁、立柱、銷軸及液壓系統組成。支架的液壓元件主要有液壓立柱、液壓控制元件（立柱液控單向閥、安全閥等）、液壓輔助元件（膠管、彎頭、三通等）等。雖然結構相對比較簡單，但需要采取相應措施把液壓立柱的自由度合理地限制起來，不能讓液壓立柱活動空間過大，以免使液壓立柱過于靈活，造成抬棚支架不夠穩定、無法正常使用的情況，甚至造成事故的隱患。因此抬棚支架采用柱筒形式限位，結構簡單可靠。

3.2 特點

（1）抬棚支架沒有專有的穩定機構，可利用頂梁中部設置的耳板采取穩定措施。抬棚支架是在和原有的巷道支護系統相互結合使用，另外增加的巷道的支護設備，這樣有效地提高了頂板的穩定性；（2）支護強度較高，大大提高了支護效果；（3）支架輕便可拆移式，在整個支撐段內只需要進行尾首之間的倒換，最大限度地減少了對頂板的支頂次數，有利于頂板的

穩定。

3.3 技術參數

抬棚支架技術參數如表1所示：

4 支護方式及適用條件

4.1 支護方式

支架安裝支撐實現頂板支護，降柱拆遷實現移動。

支架通過巷道提供的供液接口接入支架的立柱進回液管路，采用手動操作控制方式實現初撐和降柱操作。

支架采用拆裝式移動結構，支架的移動需要將支架主體部件解體，人工轉移到使用地點后組裝完成。

4.2 適用條件

支架的設計是根據用戶所在的特定條件來進行設計，因此其使用場合也受到了一定的限制：（1）用于要求具有較高防護能力的巷道支護；（2）適用巷道高度為3.9m以下；（3）作用于整個支架上的頂板壓力不能超過2200kN；（4）適應巷道的傾角小于5°；（5）必須在支架兩側設置穩定防護裝置才能使用。

5 使用注意要求

抬棚支架主要是應用在采區煤層準備開采巷道的交叉點、設備相對集中或者是礦山壓力顯現比較明顯的地點。由于抬棚支架的特殊性，抬棚支架的安裝和拆卸是一個重要問題，特別是使用機械加長液壓立柱后會使問題變得更加復雜，所以要引起高度重視。

5.1 安裝前的準備

安裝前，清理影響安裝障礙，準備好液壓供液接口、單體支柱、鋼絲繩、導鏈等器物，在O形棚或其他地方選擇安裝起吊懸掛點。

5.2 安裝底座

在安裝現場將起吊底座移至安裝位置，并注意底座必須著地穩固。

5.3 安裝液壓立柱

將縮至最短的液壓立柱起吊裝入底座，裝上固定銷。

5.4 安裝頂梁

頂梁起吊至能和液壓立柱裝配位置，將液壓立柱和抬棚支架頂梁裝配，打入銷軸，在抬棚支架頂梁一側的連接耳座處連接鋼絲繩預備調整之用。

5.5 初撐

連接抬棚支架管路，將其接入液壓系統供液，使抬棚支架頂梁平衡上升，在上升過程中時刻注意抬棚支架頂梁的正確姿態，采取措施防止抬棚支架側向傾倒，若液壓立柱液壓行程能夠完成接頂，初撐完成；若不能接頂則需拔出接長桿。

拔出接長桿時將液壓立柱的液壓行程調整至合適位置停止供液，采取妥善方法將抬棚支架頂梁上提停留，拆除液壓立柱加長桿的卡鍵等連接，上提抬棚支架頂梁使液壓立柱柱頭伸出到合適位置，固定卡鍵點連接，使用液壓行程將頂梁接頂。

5.6 完善支架之間的橫向連接，填埋溝槽

在抬棚支架正確就位檢查達到支撐要求后，將抬棚支架之間用鋼絲繩或其他連接物進行連接，防止傾倒。

5.7 拆卸過程中應特別注意的事項

5.7.1 拆卸前應有更充分的準備。抬棚支架拆卸時有更多的影響因素，特別拆除環境的改變，必須有更充分的準備，懸吊點的位置和牢靠性應引起高度重視。

5.7.2 降柱時需特別注意頂梁的側向傾倒。抬棚支架頂梁下降前放松抬棚支架頂梁之間的橫向連接，在抬棚支架頂梁下降超出O形棚以外時，容易發生側向傾倒，抬棚支架頂梁的橫向連接不能拆除只能邊下降邊放松，否則必須采取妥善方法防止傾倒情況發生。

5.7.3 拆卸液壓立柱時應在液壓行程完全縮回后再收回接長桿。

5.7.4 拆除支架管路時必須在液壓立柱無液壓行程和液壓系統中無壓力的情況下進行；拆卸的管路接口應加封堵妥善處理，預防雜物進入系統影響工作。

5.7.5 支架用的各種閥類，以及各種液壓缸，均不允許在井下進行拆檢和調整，若有故障時，需有專人負責用質量合格、相同型號、規格的閥件或液壓缸進行整體更換，而且應確保所更換的液壓元件具有有效期內的安全標志證書。

6 結語

ZD2200/20/39型抬棚支架在義煤集團中東部礦井的應用，經過幾年的研究、試驗，基本解決了沖擊地壓區域或者應力相對集中的區段的礦井巷道支護的重大課題。在煤礦安全生產中，為加強煤礦巷道支護強度的方法上增加了新的辦法。

作者簡介：吳延賓（1976-），男，河南南陽人，河南理工大學工程碩士，河南南車重型裝備有限公司輸送機事業部副經理，工程師。

（責任編輯：秦遜玉）