綜采工作面端頭抬棚支護應用探討

張宏偉

（陽泉煤業集團公司 一礦，山西 陽泉 045008）

陽煤一礦位于山西省陽泉市，是陽煤集團所屬現代化主力礦井之一。礦井采用主斜、副立、副平硐等綜合開拓方式，礦井核定生產能力7.5 Mt/a，主采3#、12#、15#煤層。工作面布置方式采用一進、一回高、低位抽采巷的布置方式，工作面支護方式采用液壓支架全覆蓋支護，工作面進風端頭為實體煤側巷道，巷道斷面大，煤體、圍巖強度高，采用超前液壓支架支護，工作面回風巷多為采空側巷道，煤體、圍巖破碎，強度低，采用單體液壓支護+抬棚進行支護。

過溜抬棚支護方式作為陽泉礦區工作面端頭支護的重要方式之一，是工作面行人、運煤的咽喉。因此，端頭的管理和支護設計是否科學合理，是決定工作面能否正常運轉和評價工作面安全程度的關鍵；同時加強和完善工作面端頭作業管理，才能夠減少端頭作業強度，提高端頭作業效率，從而更好地發揮綜采設備的生產能力，保證工作面高產高效。

1 端頭支護現狀及抬棚支護現狀

隨著端頭支護技術的不斷發展，端頭自移式液壓支架強度大、機械化程度高、生產效率高等優點，自移式液壓支架形式在綜采工作面端頭得到普遍應用，主要為實體煤巷道進風端頭。通過生產實踐同時發現，端頭自移式液壓支架適應性不足，僅能在端頭底板強度高、作業空間大的條件下發揮作用，對于巷道移近量大、底板松軟的相鄰采空側巷道，端頭液壓支架容易出現頂板接頂性差刀架、支架鉆底等現象，導致工作面端頭維護、生產困難，仍需依靠傳統的抬棚支護進行支護。陽煤一礦相鄰采空側巷道占生產工作面的一般，且所采用的抬棚支護規格、形式、支護方式和邁步方式層次不齊，經常過溜支護期間出現懸臂梁、抬棚下單體柱無法支設造成支護形式不合理和支護強度不夠，給安全生產造成嚴重隱患，因此制定科學合理的抬棚長度、支護方式和邁步方式，是陽煤一礦工作面端頭安全管理和高效生產的關鍵所在，對工作面安全、高效生產有著重要意義。

2 抬棚長度及邁步方式

抬棚端頭支護的關鍵在于過溜抬棚尺寸的確定和抬棚的邁步方式。一礦抬棚端頭支護主要使用單體柱+木梁或π型梁支護維護順槽端頭頂板。其中：3#、12#煤端頭支護為三趟過溜抬棚+單體柱維護，柱間距0.6 m；15#煤端過溜護方式為兩趟過溜抬棚+單體柱維護，柱間距0.6～0.8 m。下面重點介紹3#、12#煤、15#煤過溜抬棚尺寸的計算及邁步方式。

2.1 3#、12#煤端頭支護過溜抬棚邁步方式及參數

（1）抬棚邁步方式

3#、12#煤工作面煤層厚度平均1.8 m，巷道斷面4.0 m×2.3 m。綜采工作面進、回風超前支護為單體液壓支柱+柱帽支護，工作面端頭僅安裝有工作溜機頭或機尾設備。由于端頭斷面空間狹小，不適應端頭液壓支架支護，多年來，端頭支護方式采用三趟過溜抬棚進行支護，一梁四柱，端頭邁步方式為交錯邁步前移，交錯步距0.6 m。即每拉一次機頭或者機尾前，先回撤緊靠工作溜前面一側的單體柱，再進行拉機頭或機尾作業，然后補打緊靠工作溜后面一側的單體柱，要求單體柱支設時距工作溜之間必須留設0.2 m以上的富余空間。為了降低抬棚移動頻率，降低工人勞動強度，同時保證邁步循環有序，要求工作溜每次前移0.6 m后，過溜抬棚按順順序每次前移1.2 m。三根過溜抬棚的邁步順序和交錯方式見圖1：A→B→C→A。

（2） 抬棚長度

根據抬棚的邁步方式和端頭支護要求，工作面端頭過溜抬棚的長度計算公式如下：L=a+2b+2c，見圖2。

3#、12#煤工作面溜型號為SGZ-764型，過溜尺寸a取2.3 m，則L=2.3+2×0.6+2×0.2=3.9 m。

考慮到單體柱支設時距工作溜之間必須留設足夠的富余空間，目前我礦井下3#、12#煤端頭支護過溜抬棚均使用4.4 m定制規格π型梁，可滿足生產使用要求。

圖1 3#、12#煤工作面過溜抬棚邁步順序及交錯方式

圖2 3#、12#煤工作面過溜抬棚尺寸

2.2 15#煤端頭支護過溜抬棚邁步方式及參數

（1）抬棚邁步方式

15#煤工作面煤層厚度平均6.5m，巷道斷面5m×3 m。由于回風巷多為相鄰采空側動壓巷道，巷道移近變形量達50%，回風端頭無法使用端頭液壓支架。綜采放頂煤工作面回風超前支護為單體液壓支柱+木梁支護，工作面端頭安裝有前、后溜機頭或機尾設備。端頭過溜支護方式采用兩趟過溜抬棚進行支護，半梁交錯。工作面端頭每拉一次機尾前，先回撤緊靠工作溜前面一側的單體柱，再進行拉機頭或機尾作業，然后補打緊靠工作溜后面一側的單體柱，要求單體柱支設時距工作溜之間必須留設0.2 m以上的富余空間。考慮到木梁質量重、體積大，邁步時上、下梁支設困難，為了降低端頭維護勞動強度，保證安全生產，兩趟過溜抬棚可利用原有超前支護工作面側幫兩趟超前支護木梁進行支護，從而實現超前木梁抬棚替代過溜抬棚邁步維護落山端頭，最后只需將落山抬棚進行撤換回收，見圖3。

圖3 15#煤工作面過溜抬棚邁步順序及交錯方式

目前我礦井下15#煤工作面端頭支護過溜抬棚尺寸使用木梁抬棚半梁交錯支護方式，無需邁步，拉機頭（機尾）過程中，始終要求有一根完整抬棚支護在機頭（機尾）上方。因此抬棚交錯步距采用半梁交錯。

（2） 抬棚長度

根據抬棚的交錯方式和端頭支護要求，工作面端頭過溜抬棚的長度計算公式如下：L=a+2b+2c，見圖4。

圖4 15#煤工作面過溜抬棚尺寸

以SGZ-800型設備為例，過溜尺寸a取3 m，則:L=a+2b+2c=3.0+2×0.8+2×0.2=5 m

由此可以得出，工作面端頭過溜抬棚尺寸不得小于5 m。目前該礦井下15#煤端頭支護過溜抬棚均使用5 m木梁，交錯步距2.5 m，可滿足生產使用要求。