11煤柱綜采工作面端頭與超前支護研究淺析

李秋禮 明萬慶 張永全

摘 要：采煤工作面端頭及超前巷道懸頂面積大，設備集中，受采動壓力影響大，維護困難，是影響采煤面生產的主要環節之一，也是工作面事故多發點之一，在頂板破碎的綜采工作面，這個問題更為突出，龍山煤礦11煤柱綜采工作面的端頭與超前支護，一直嚴重影響著生產、安全和經濟效益，成為綜采生產中的一大難題，值得工程技術人員進行研究。

關鍵詞：11煤柱；綜采工作；超前支護

1 概況

1.1 11煤柱工作面概況 11煤柱綜采工作面位于11采區三條上山上部，北部及南部為11采區兩翼工作面采空區，西部為11采區上車場及回風井保護煤柱，東部為-220大巷保護煤柱。工作面平均傾斜長度為395m，工作面平均長度141m，工作面煤層厚度最小為1.6m，最大為8.2m，平均煤層厚度為6.1m。工作面煤層傾角為4°～10°，平均為7°，工作面運輸順槽采用U36型鋼支護，巷寬4.5m以上；軌道順槽采用U29型鋼支護，巷寬4.5m以上。

頂底板巖性：工作面無偽頂，直接頂是黑色泥巖，平均厚度2.3m，破碎易冒落；直接頂是泥巖，砂質泥巖，平均厚度8.2m；根據工作面掘進期間收集的地質資料，工作面回采期間將會受到5條斷層影響（延伸到工作面內的斷層），這5條斷層均為正斷層，最大落差為8m，最小落差約為2m。

由以上可知，11煤柱工作面頂板破碎易冒落，底板較松軟，端頭及超前支護比較困難。

1.2 11煤柱順槽超前壓力的分布規律 根據11煤柱工作面回風順槽超前及端頭的礦壓觀測資料和各采煤面順槽的實際觀察，得出正常推進采煤面順槽頂板支撐力分布規律，該分布規律說明，順槽距煤壁1～2m段為急增壓區，2～5m左右為支撐壓力峰值區，5～15m段為增壓區，15～30m為緩增壓區，30～50m為壓力影響區。所以正常推進工作面順槽超前支護的重點是加強工作面15m以內的支護強度，對2～5m的壓力峰值區應該格外重視；超前支護的距離不能少于20m。

2 綜采工作面端頭與超前支護演變過程

前后木垛支護——后木垛與抬棚支護——四對八根工字鋼梁支護——超前液壓支架支護。①第一代前后木垛支護，因木垛初撐力較小，交替前移造成頂板下沉量大，破碎速度加快。②第二代是后木垛抬棚支護，這種支護增加了運輸機前的頂板初撐力，減少了頂板下沉量。③第三代是四對八根工字鋼梁支護。④第四代是超前液壓支架支護。

3 煤柱工作面端頭及超前支護設計

3.1 “超前支架”支護形式 ①上順槽超前支護0～14m采用四組“超前支架”支護，每組“超前支架”由兩架長度為3.4m，寬度為0.5m的單架組成，每組“超前支架”兩個頂梁之間使用兩根液壓千斤頂作為連接，起穩固頂梁的作用。每個單架“超前支架”共有大立柱4個，前后各一對，頂梁與底座之間使用“三連桿”連接，位于前后大立柱之間，使移架時頂梁與底座能夠同步前進。每組支架兩個單架之間凈寬度為1.0～1.2m，作為行人通道，“超前支架”偏上順槽上幫側打設。組與組之間使用兩個推拉千斤頂連接，用于拉移支架。②下順槽端頭（安全口處）采用一組“超前支架”作為端頭支架加強支護，端頭支架單架長度為4.3m，寬度為0.5m，下端頭向外采用三組“超前支架”支護，支架形式與上順槽“超前支架”形式相同。四組“超前支架”靠工作面煤墻側跨下順槽40T刮板輸送機打設。③上、下順槽“超前支護”由里向外方向，1#組、2#組支架前后兩個單架分別使用一組液壓操作閥組進行控制操作，3#組、4#組支架前后兩個單架分別使用一組液壓操作閥組進行控制操作，每組操作閥組共有7個操作手柄，分別控制前、后單架之間的推拉千斤頂、前單架的前、后大立柱、后單架的前、后大立柱以及連接頂梁的前、后頂梁千斤頂。④超前液壓支架實物圖。