大傾角綜采工作面擠架歪架處理技術(shù)

摘 要：分析了大傾角“三軟”煤層綜采工作面支架倒架的原因，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)提出了針對(duì)性的支架調(diào)整方案，解決了大傾角工作面回采支架倒架的關(guān)鍵技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：大傾角；綜采工作面；擠架；歪架；處理技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.006

1 概況

3206工作面開采3#煤層，煤厚平均3.5m，傾角23～39°，f=0.15，直接頂為1.3m灰色泥巖，老頂為5.2m粉砂巖，頂板整體強(qiáng)度低，隨采隨冒；直接底為1.5m泥巖，巖性軟弱，老底為細(xì)砂巖，屬典型大傾角“三軟”煤層。工作面埋深870m，斜長(zhǎng)182～196，平均191m，走向長(zhǎng)度1190m，根據(jù)掘巷和物探資料，回采期間將揭露18條斷層，落差在0.3m～5.0m之間，對(duì)正常生產(chǎn)將造成不同程度影響。切眼掘進(jìn)期間遇到F10和F9斷層，其中F10斷層對(duì)回采影響顯著。

采煤工作面配置了ZY8000/20/43型兩柱掩護(hù)式液壓支架、MG400/930-WD型大傾角交流電牽引采煤機(jī)、SGZ800/500型刮板輸送機(jī)、SGZ800/250型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、PLM2000型錘式破碎機(jī)、DSJ100/100/3×250型膠帶輸送機(jī)一部，BRW315/31.5型乳化液泵、BPW125/31.5型噴霧泵及整套泵站電氣設(shè)備等，機(jī)械化水平較高。

工作面安裝期間由于切眼巷道底板起伏，造成多數(shù)支架側(cè)護(hù)板不能打開，運(yùn)輸機(jī)與支架未能全部連接，給工作面初采帶來了很大困難。3206工作面作為主力采煤面，生產(chǎn)任務(wù)重，在不完全具備開采條件的情況下，自2013年6月底試生產(chǎn)以來，工作面處于邊生產(chǎn)邊調(diào)架狀態(tài)，推進(jìn)速度極慢。為了盡快扶正支架、恢復(fù)工作面正常生產(chǎn)，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)支架調(diào)研和實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)工作面移架困難的原因進(jìn)行了初步分析，并制定調(diào)整措施，取得了較好的效果。

2 現(xiàn)場(chǎng)原因分析

2013年9月10日，對(duì)3206工作面的支架狀況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，經(jīng)統(tǒng)計(jì)69#以下支架，僅19組支架側(cè)護(hù)板打開，平均中心距1526mm，其余支架側(cè)護(hù)板基本沒有伸出，長(zhǎng)度累計(jì)10199cm。70組支架對(duì)應(yīng)刮板輸送機(jī)長(zhǎng)度10350cm，支架寬度較刮板輸送機(jī)縮短了151cm，平均每組支架縮短了2.2cm，因此支架平均傾斜角度9度。可知，從5～56#間支架向下傾斜較為嚴(yán)重，錯(cuò)茬在30cm以上的支架有11架，這些支架的傾斜角度較大。主要原因分析：

（1）工作面上部偽斜控制不當(dāng)：因溜子上竄而未及時(shí)調(diào)整支架狀態(tài)，造成工作面倒架；刮板輸送機(jī)上竄，帶動(dòng)底座。

（2）受斷層影響：大傾角綜采工作面過斷層、地質(zhì)異常區(qū)遇頂板破碎或斷層面，極易引起片幫冒頂。從局部冒頂?shù)攸c(diǎn)開始，上方支架架頂碎矸受重力作用下竄至下方支架架前空頂區(qū)域冒落，形成大面積空頂。支架一旦失去支撐，側(cè)護(hù)板形成臺(tái)階，即發(fā)生擠架、咬架，進(jìn)而發(fā)展為倒架事故。支架在頂板的壓力P、支架自重W、上下鄰架擠靠力Ps，Px，初撐力Q、底板反力R作用下處于平衡狀態(tài)。支架在重力W和頂板壓力P作用下，有沿底板坡度下滑的趨勢(shì)，保證它不下滑的條件是抗滑力大于等于滑動(dòng)力，即：

Fkh=[（W+P）cosα+Q]f≥Fh=（W+P）sinα+（Ps-Px）

當(dāng)工作面38～58#支架上方發(fā)生嚴(yán)重漏頂后，局部形成空洞，支架頂梁上方冒落矸石沿傾向方向無法形成具有一定承載能力的鉸接結(jié)構(gòu)，沿傾斜方向的分力全部作用在支架頂梁上，下滑力變大，而支架初撐力Q無法滿足要求，抵抗下滑力變小，這也是造成支架下滑的重要原因之一。

3 調(diào)架處理方案

3.1 扶正支架

自工作面上頭125#支架開始，利用側(cè)護(hù)板和單體支柱配合，將支架頂梁向上調(diào)出間隙并依次向下傳遞至歪架嚴(yán)重的58#支架以下，將支架頂梁上調(diào)，逐步扶正支架，反復(fù)此程序，逐步依次將支架扶正。

3.2 虛旋轉(zhuǎn)中心法調(diào)斜

調(diào)整支架同時(shí)，按虛旋轉(zhuǎn)中心法調(diào)整運(yùn)輸機(jī)下滑，帶動(dòng)支架底座下移，輔助扶正支架。

（1）先把夾死的支架，調(diào)整側(cè)護(hù)板間的間隙（如37、38#架可以向下調(diào)整37#架也可以向上調(diào)整38#架，調(diào)整時(shí)需要單體柱）；

（2）下竄溜子時(shí)，必須從機(jī)尾方向擺幫（如100#架至機(jī)尾割一刀、從80#架至機(jī)尾割一刀、60#架至機(jī)尾割一刀、40#架至機(jī)尾割一刀、20#架至機(jī)尾割一刀；

（3）最關(guān)鍵是先把工作面割一個(gè)通刀，然后不要推100#架以下的溜子，讓煤幫先成空幫（可以移支架），給溜子留一個(gè)前后活動(dòng)的空間，對(duì)下竄溜子有好處；

（4）最后從20#架擺完幫后，從機(jī)尾到機(jī)頭推移溜子，整個(gè)工序算一輪，如果沒有效果再用同樣的方式進(jìn)行處理。

3.3 斷層區(qū)域鋪網(wǎng)或注漿加固處理

在工作面過斷層、地質(zhì)構(gòu)造帶期間，必須加強(qiáng)斷層影響范圍內(nèi)頂、幫、斷層面的管理。具體措施為在受斷層影響頂板異常破碎區(qū)段，支架上方敷設(shè)10#5m×1m單層菱形金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)搭接不得小于200mm，用雙股12#鐵絲扭緊固定，網(wǎng)扣間距不得大于200mm，如圖1；金屬網(wǎng)下方架頂挑4.5m礦用11#工字鋼，如圖8，工字鋼橫跨3架，搭茬3m，形成人工假頂，相鄰支架發(fā)生歪斜，可以在支架降柱后騰出調(diào)架空間，及時(shí)調(diào)整支架狀態(tài)。或?qū)敯迤扑閲?yán)重區(qū)域，可注高分子材料使破碎頂板膠結(jié)成一體。

4 結(jié)語

生產(chǎn)中工作面運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行重點(diǎn)順平，保證每組支架側(cè)護(hù)板均能正常打開，能防止支架擠架。工作面過斷層、地質(zhì)構(gòu)造帶期間，液壓支架采用帶壓擦頂移架，盡量減少頂板松動(dòng)，事先逐步降低采高，增加支架穩(wěn)定性及減少破巖，液壓支架隨采煤機(jī)割煤立即移架。

作者簡(jiǎn)介：張存杰（1977-），男，主要從事采礦專業(yè)技術(shù)工作。