淺述大采高支架復雜條件下的倒架事故處理

劉冠男

（冀中能源集團冀中股份有限公司東龐煤礦綜采一隊，河北 邢臺054201）

淺述大采高支架復雜條件下的倒架事故處理

劉冠男

（冀中能源集團冀中股份有限公司東龐煤礦綜采一隊，河北 邢臺054201）

液壓支架是綜采回采的重要設備之一，它的數量眾多，安全性和可靠性直接影響采煤面的推進進度，保持良好的支架支護狀態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的重大事故的一種，其發生原因往往是多方面結合產生的，事故處理周期長、處理緩慢，同時倒架事故的發生造成頂板的支護狀況惡化，極易發生頂板冒頂事故，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，簡要總結大采高液壓支架倒架事故的處理方式，為從業人員提供參考。

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，西南到-480北翼皮帶巷二期，東北到十二采區軌道巷。采面主采2#煤，采面標高-520～-610米。工作面傾斜長220m，走向長1153～1161米，工作面布設ZY10800-30/65D支架131臺，配套端頭支架2臺。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械化采煤。12采區煤層沉積穩定，結構復雜，煤層中發育一層夾矸，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°。根據實際采出情況，工作面傾角成下低上高的指數型趨勢，機頭側傾角在8°左右，逐漸向機尾延伸，傾角加大，最大到20°。

1 支架倒架原因分析：

1.1 工作面傾角

一般認為，單一條件下工作面傾角小于15°時，工作面對支架的狀態影響較小，基本不予考慮；當工作面傾角大于15°時，支架向傾斜方向上的分力大于與底板之間的摩擦力，會導致支架發生下滑；同時，受采高和傾角共同影響，當支架的重力作用線超出支架下邊緣時，支架開始發生傾倒；支架受頂底板來壓和承壓方向不一致導致的作用力合力超過支架下邊緣，導致的支架傾倒。發生倒架事故的工作面，絕大多數主要原因中具備工作面傾角大的因素，可以認為是倒架事故發生的主要原因之一。

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，支架自身側護板的鎖死機制和自身穩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，會使支架重心不穩，支護狀態極差造成倒架并導致扶正困難；同時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，會嚴重影響支架扶架的工作，顯著提高事故處理的時間和經濟成本，是支架倒架后事故處理的重點與難點。

1.3 落差大的斷層影響

在錯差不超過2/3的情況下，側護板可以有效的調整支架的支護狀態，但是在斷層落差大或工作面頂板劇烈變化的情況下，側護板往往起不到應有的調節作用，加上頂板來壓情況，容易造成支架向受力方向傾倒。

1.4 人機管理

（1）工作面偽斜。工作面偽斜如果控制不好，會造成工作面運輸機的上竄下滑，極易造成支架導向桿與支架底腳方向不一致，由于支架兩腳間隙較小，造成導向桿前出和拉架過程中持續給底腳側移的力，如果不及時調整支架，就會造成支架向底腳受力反方向傾倒。

（2）支架完好率。支架應及時檢修，更換支護備件，保證支架完好率，便于調整支護狀態。尤其是在現在煤炭形勢不樂觀的環境下，更應該保證支架各部件完好率，減少不必要的事故發生。

2 21213工作面推進過程中出現的倒架原因

工作面推進過程中，在工作面95-115架出現煤層頂板變化，采高出現異常變化：94架處采高控制在4.5米，在100-113架處起溜不及時出現最高采高7米的超高情況；上下兩層煤的煤層厚度超出預期，上下煤層最厚處超過3米，最厚達到4米，造成工作面超高，支架僅保證前梁挑平衡接頂進行頂板控制；同時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架出現落差3米的正斷層，造成頂板來壓方向使支架向機頭方向傾倒，同時側護板因前梁錯差大失去調節作用。在113架向機頭方向傾倒后，下部支架因超高缺少初撐力造成103-115倒架、94-102架擠架，最大傾倒度數達到16°，同時造成超高處的106-108處出現片幫冒頂，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超過15°，屬于嚴重倒架情況，同時伴隨頂板冒頂壓溜，處理難度大周期長，原地調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

針對冒頂區頂板破碎、整體性差和采空區前壓掉渣的情況，制定了采用錨網支護和化學注漿加固相配合的方案：1、對冒頂區支架頂梁上的破碎頂板進行波雷因注漿加固，由支架頂梁間隙處施工注漿孔，每架2個，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域的頂板，建立支架調整區域，按正規錨網支護方式超前擴幫打頂錨桿和頂錨索配菱形金屬網和鋼帶梁，頂錨索為10.5米配以銅管注漿加固，槽鋼張拉，保證預緊力；3、為保證工作面推進后及時調架，應保證頂板在支架頂梁和掩護梁通過時整體性較好，所以在錨網支護完成后，順工作面方向在頂板上吊掛半圓木，為的是支架通過時可以升緊支架而不破壞頂板的錨網支護，不升斷金屬網和鋼帶、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，覆蓋維護全部區域，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架。

3.2 降低采高

支架采高過高導致支架的重心上移，降低了支架自身的穩定性，同時超高段支架應控制采高保證頂板支護及初撐力，因此應該及時降低支架采高。割煤時應及時起溜子，同時為配合短期調架需要，可以用千斤頂掛在護幫板上進行人工吊溜子，在煤壁處作業時應注意安全。

3.3 防倒的安裝與使用

本工作面安裝的6.5米支架整備質量大，單一支架的整備質量達到47.3噸，扶架過程中發現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從機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及時拉住防倒，拉架時錨固鏈向機尾方向拉支架頂梁，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支架回位；待全部支架拉完升緊后統一松錨固鏈。

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

3.4 偽斜的調整

工作面偽斜的調整也是一種調架手段，通過調整偽斜量，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扶正。本次倒架事故為機頭方向倒架，所以應控制溜子下滑讓導向桿扛支架下底腳，所以在工作面推進過程中應逐步減小偽斜量。但調整偽斜的效果顯現的較慢，因此僅作為輔助調節手段來進行。

3.5 單體支柱輔助拉架調架

單體輔助拉架調架是處理倒架事故時的重要手段，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，可在溜子機道內順工作面方向加單體反向頂支架，單體底跟頂在齒條或機組上，頂頭打在支架頂梁上，拉架時單體送液，配合防倒千斤頂拉緊，保證扶架效果。同時在支架擠架處應采用加單體的手段進行輔助拉架，防止擠架處支架推進困難。

3.6 側護板、底調的調整與使用

側護板的使用一般在支架前梁錯差較小后使用效果最好，扶架前期側護板因為支架側護板錯差大，側護板行千斤頂程短的問題，側護板基本起不到調節支架的作用，扶架后期，支架傾倒角度變小，支架頂梁錯差減小，側護板能夠保證穩定調架，此時配合單體支柱和防倒千斤頂輔助調架，可以極大加快扶正進度，節省時間。

底調千斤頂在調架初期會因為支架呈臺階狀，伸出時極易卡拌到相鄰支架的底座下方，造成支架難以扶正，因此底調千斤頂在初期調架時應及時收回；在扶架調架后期，支架扶正過程中容易出現支架擰勁：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，同時因為單體輔助調架一般在支架頂梁處進行，支架呈鋸齒狀，導致推移桿伸出困難。此時，就應當配合側護板、單體和底調千斤頂共同輔助調整支架狀態，扶正支架。

4 結語

工作面倒架作為工作面推進過程中出現的重大事故，應當予以及時的預防，在出現倒架征兆前及時控制工作面推進變量，若控制不及時造成倒架，希望本文所提供的方案能夠為今后倒架的事故處理提供參考。

［1］黃曉波，關志強.綜采工作面液壓支架倒架的原因及應采取措施［J］.煤炭技術，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防及處理技術［J］.煤礦開采，2008，13（03）：35-36.

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