淺述大采高支架復(fù)雜條件下的倒架事故處理

劉冠男

（冀中能源集團(tuán)冀中股份有限公司東龐煤礦綜采一隊(duì)，河北 邢臺(tái)054201）

淺述大采高支架復(fù)雜條件下的倒架事故處理

劉冠男

（冀中能源集團(tuán)冀中股份有限公司東龐煤礦綜采一隊(duì)，河北 邢臺(tái)054201）

液壓支架是綜采回采的重要設(shè)備之一，它的數(shù)量眾多，安全性和可靠性直接影響采煤面的推進(jìn)進(jìn)度，保持良好的支架支護(hù)狀態(tài)是工作面正常回采的必要條件。工作面倒架是綜采回采過程中出現(xiàn)的重大事故的一種，其發(fā)生原因往往是多方面結(jié)合產(chǎn)生的，事故處理周期長、處理緩慢，同時(shí)倒架事故的發(fā)生造成頂板的支護(hù)狀況惡化，極易發(fā)生頂板冒頂事故，增加處理倒架的難度。隨著液壓支架的采高加高，支架重量變大，支架倒架事故的處理周期也在增加，本文結(jié)合東龐礦21213工作面6.5米高架回采工作面倒架處理情況，簡要總結(jié)大采高液壓支架倒架事故的處理方式，為從業(yè)人員提供參考。

倒架；大采高工作面；扶架

0 工作面概況

21213工作面位于東龐礦-480水平12采區(qū)，西南到-480北翼皮帶巷二期，東北到十二采區(qū)軌道巷。采面主采2#煤，采面標(biāo)高-520～-610米。工作面傾斜長220m，走向長1153～1161米，工作面布設(shè)ZY10800-30/65D支架131臺(tái)，配套端頭支架2臺(tái)。該面采用一次采全高走向長壁后退式全部跨落法的綜合機(jī)械化采煤。12采區(qū)煤層沉積穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層中發(fā)育一層夾矸，厚度變化較大。上層煤厚度為1～3.1m，平均為2.2m；下層煤厚度0.9～1.5m，平均為1.2m；夾矸為粉細(xì)互層，厚度為0.3～2.6m，平均為1.6m；煤層總厚度3.1～6.5m，平均5m。工作面煤層傾角為8～16°，平均12°。根據(jù)實(shí)際采出情況，工作面傾角成下低上高的指數(shù)型趨勢，機(jī)頭側(cè)傾角在8°左右，逐漸向機(jī)尾延伸，傾角加大，最大到20°。

1 支架倒架原因分析：

1.1 工作面傾角

一般認(rèn)為，單一條件下工作面傾角小于15°時(shí)，工作面對支架的狀態(tài)影響較小，基本不予考慮；當(dāng)工作面傾角大于15°時(shí)，支架向傾斜方向上的分力大于與底板之間的摩擦力，會(huì)導(dǎo)致支架發(fā)生下滑；同時(shí)，受采高和傾角共同影響，當(dāng)支架的重力作用線超出支架下邊緣時(shí)，支架開始發(fā)生傾倒；支架受頂?shù)装鍋韷汉统袎悍较虿灰恢聦?dǎo)致的作用力合力超過支架下邊緣，導(dǎo)致的支架傾倒。發(fā)生倒架事故的工作面，絕大多數(shù)主要原因中具備工作面傾角大的因素，可以認(rèn)為是倒架事故發(fā)生的主要原因之一。

1.2 支架超高

總體來講，支架超高并不能在單一條件下造成支架局部倒架，支架自身側(cè)護(hù)板的鎖死機(jī)制和自身穩(wěn)定性可以有效防止支架因局部超高初撐力并不足倒架，但過高的采高造成的支架重心上移，配合一定的工作面傾角，會(huì)使支架重心不穩(wěn)，支護(hù)狀態(tài)極差造成倒架并導(dǎo)致扶正困難；同時(shí)支架超高造成支架初撐力不足，造成頂板來壓引起片幫冒頂，會(huì)嚴(yán)重影響支架扶架的工作，顯著提高事故處理的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，是支架倒架后事故處理的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

1.3 落差大的斷層影響

在錯(cuò)差不超過2/3的情況下，側(cè)護(hù)板可以有效的調(diào)整支架的支護(hù)狀態(tài)，但是在斷層落差大或工作面頂板劇烈變化的情況下，側(cè)護(hù)板往往起不到應(yīng)有的調(diào)節(jié)作用，加上頂板來壓情況，容易造成支架向受力方向傾倒。

1.4 人機(jī)管理

（1）工作面?zhèn)涡薄９ぷ髅鎮(zhèn)涡比绻刂撇缓茫瑫?huì)造成工作面運(yùn)輸機(jī)的上竄下滑，極易造成支架導(dǎo)向桿與支架底腳方向不一致，由于支架兩腳間隙較小，造成導(dǎo)向桿前出和拉架過程中持續(xù)給底腳側(cè)移的力，如果不及時(shí)調(diào)整支架，就會(huì)造成支架向底腳受力反方向傾倒。

（2）支架完好率。支架應(yīng)及時(shí)檢修，更換支護(hù)備件，保證支架完好率，便于調(diào)整支護(hù)狀態(tài)。尤其是在現(xiàn)在煤炭形勢不樂觀的環(huán)境下，更應(yīng)該保證支架各部件完好率，減少不必要的事故發(fā)生。

2 21213工作面推進(jìn)過程中出現(xiàn)的倒架原因

工作面推進(jìn)過程中，在工作面95-115架出現(xiàn)煤層頂板變化，采高出現(xiàn)異常變化：94架處采高控制在4.5米，在100-113架處起溜不及時(shí)出現(xiàn)最高采高7米的超高情況；上下兩層煤的煤層厚度超出預(yù)期，上下煤層最厚處超過3米，最厚達(dá)到4米，造成工作面超高，支架僅保證前梁挑平衡接頂進(jìn)行頂板控制；同時(shí)中部夾矸層厚度變小，厚度僅在0.5米左右，缺少中部夾矸對上層煤體的支撐作用造成頂板來壓片幫；113-115架出現(xiàn)落差3米的正斷層，造成頂板來壓方向使支架向機(jī)頭方向傾倒，同時(shí)側(cè)護(hù)板因前梁錯(cuò)差大失去調(diào)節(jié)作用。在113架向機(jī)頭方向傾倒后，下部支架因超高缺少初撐力造成103-115倒架、94-102架擠架，最大傾倒度數(shù)達(dá)到16°，同時(shí)造成超高處的106-108處出現(xiàn)片幫冒頂，壓住溜子。

3 支架倒架后采取的基本措施

本次倒架事故傾倒度數(shù)超過15°，屬于嚴(yán)重倒架情況，同時(shí)伴隨頂板冒頂壓溜，處理難度大周期長，原地調(diào)架已不具備基本條件，所以制定了如下的扶架措施：

3.1 頂板的維護(hù)

針對冒頂區(qū)頂板破碎、整體性差和采空區(qū)前壓掉渣的情況，制定了采用錨網(wǎng)支護(hù)和化學(xué)注漿加固相配合的方案：1、對冒頂區(qū)支架頂梁上的破碎頂板進(jìn)行波雷因注漿加固，由支架頂梁間隙處施工注漿孔，每架2個(gè)，深度為不低于2米和4米，保證注漿效果；2、超前加固煤壁來壓區(qū)域的頂板，建立支架調(diào)整區(qū)域，按正規(guī)錨網(wǎng)支護(hù)方式超前擴(kuò)幫打頂錨桿和頂錨索配菱形金屬網(wǎng)和鋼帶梁，頂錨索為10.5米配以銅管注漿加固，槽鋼張拉，保證預(yù)緊力；3、為保證工作面推進(jìn)后及時(shí)調(diào)架，應(yīng)保證頂板在支架頂梁和掩護(hù)梁通過時(shí)整體性較好，所以在錨網(wǎng)支護(hù)完成后，順工作面方向在頂板上吊掛半圓木，為的是支架通過時(shí)可以升緊支架而不破壞頂板的錨網(wǎng)支護(hù)，不升斷金屬網(wǎng)和鋼帶、錨索，半圓木可選用4米長木頭吊掛；4、吊掛好半圓木后，在半圓木下方鋪雙層金屬網(wǎng)，覆蓋維護(hù)全部區(qū)域，為的是保證頂板破壞后能夠兜住渣塊，讓支架架間無雜物阻礙調(diào)架。

3.2 降低采高

支架采高過高導(dǎo)致支架的重心上移，降低了支架自身的穩(wěn)定性，同時(shí)超高段支架應(yīng)控制采高保證頂板支護(hù)及初撐力，因此應(yīng)該及時(shí)降低支架采高。割煤時(shí)應(yīng)及時(shí)起溜子，同時(shí)為配合短期調(diào)架需要，可以用千斤頂掛在護(hù)幫板上進(jìn)行人工吊溜子，在煤壁處作業(yè)時(shí)應(yīng)注意安全。

3.3 防倒的安裝與使用

本工作面安裝的6.5米支架整備質(zhì)量大，單一支架的整備質(zhì)量達(dá)到47.3噸，扶架過程中發(fā)現(xiàn)單一防倒的安裝難以起到扶架作用，所以制定了單一支架配雙防倒的方案。有鑒于采高過高，安裝困難，所以配合起溜子的同時(shí)從機(jī)尾方向采高低處依次安裝防倒千斤頂配錨固鏈。要求拉架過程中降架時(shí)及時(shí)拉住防倒，拉架時(shí)錨固鏈向機(jī)尾方向拉支架頂梁，待支架升緊后依然保持錨固鏈緊固，防止拉下方相鄰支架時(shí)支架回位；待全部支架拉完升緊后統(tǒng)一松錨固鏈。

防倒必須起到對支架狀態(tài)的緊固作用，要求每拉完一排支架，要對所有防倒進(jìn)行緊固，保證每排拉架能夠達(dá)到最大扶正效果。

3.4 偽斜的調(diào)整

工作面?zhèn)涡钡恼{(diào)整也是一種調(diào)架手段，通過調(diào)整偽斜量，控制溜子的上下位置，通過扛支架下倒方向的底腳控制支架反方向自動(dòng)扶正。本次倒架事故為機(jī)頭方向倒架，所以應(yīng)控制溜子下滑讓導(dǎo)向桿扛支架下底腳，所以在工作面推進(jìn)過程中應(yīng)逐步減小偽斜量。但調(diào)整偽斜的效果顯現(xiàn)的較慢，因此僅作為輔助調(diào)節(jié)手段來進(jìn)行。

3.5 單體支柱輔助拉架調(diào)架

單體輔助拉架調(diào)架是處理倒架事故時(shí)的重要手段，在扶架過程中，單體打的位置越靠近前梁處，越有勁，扶正效果越明顯，可在溜子機(jī)道內(nèi)順工作面方向加單體反向頂支架，單體底跟頂在齒條或機(jī)組上，頂頭打在支架頂梁上，拉架時(shí)單體送液，配合防倒千斤頂拉緊，保證扶架效果。同時(shí)在支架擠架處應(yīng)采用加單體的手段進(jìn)行輔助拉架，防止擠架處支架推進(jìn)困難。

3.6 側(cè)護(hù)板、底調(diào)的調(diào)整與使用

側(cè)護(hù)板的使用一般在支架前梁錯(cuò)差較小后使用效果最好，扶架前期側(cè)護(hù)板因?yàn)橹Ъ軅?cè)護(hù)板錯(cuò)差大，側(cè)護(hù)板行千斤頂程短的問題，側(cè)護(hù)板基本起不到調(diào)節(jié)支架的作用，扶架后期，支架傾倒角度變小，支架頂梁錯(cuò)差減小，側(cè)護(hù)板能夠保證穩(wěn)定調(diào)架，此時(shí)配合單體支柱和防倒千斤頂輔助調(diào)架，可以極大加快扶正進(jìn)度，節(jié)省時(shí)間。

底調(diào)千斤頂在調(diào)架初期會(huì)因?yàn)橹Ъ艹逝_(tái)階狀，伸出時(shí)極易卡拌到相鄰支架的底座下方，造成支架難以扶正，因此底調(diào)千斤頂在初期調(diào)架時(shí)應(yīng)及時(shí)收回；在扶架調(diào)架后期，支架扶正過程中容易出現(xiàn)支架擰勁：支架頂梁上下扶正量較大而支架底座上下位置基本不移動(dòng)，同時(shí)因?yàn)閱误w輔助調(diào)架一般在支架頂梁處進(jìn)行，支架呈鋸齒狀，導(dǎo)致推移桿伸出困難。此時(shí)，就應(yīng)當(dāng)配合側(cè)護(hù)板、單體和底調(diào)千斤頂共同輔助調(diào)整支架狀態(tài)，扶正支架。

4 結(jié)語

工作面倒架作為工作面推進(jìn)過程中出現(xiàn)的重大事故，應(yīng)當(dāng)予以及時(shí)的預(yù)防，在出現(xiàn)倒架征兆前及時(shí)控制工作面推進(jìn)變量，若控制不及時(shí)造成倒架，希望本文所提供的方案能夠?yàn)榻窈蟮辜艿氖鹿侍幚硖峁﹨⒖肌?/p>

［1］黃曉波，關(guān)志強(qiáng).綜采工作面液壓支架倒架的原因及應(yīng)采取措施［J］.煤炭技術(shù)，2007，26（05）：131-132.

［2］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（05）：46-48.

［3］宋維德.大傾角大采高重型支架倒架預(yù)防及處理技術(shù)［J］.煤礦開采，2008，13（03）：35-36.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.086