綜采工作面支架倒架的危害及處理方法的研究

關鍵詞：支架倒架 倒架危害 倒架處理方法

1國內外現狀

支架倒架是國內外綜采工作面經常出現的一種問題，具有普遍性的特征，具體表現在，常常會因為客觀的及人為的因素造成液壓支架的傾倒，致使頂板管理失控，引發漏冒頂，工作面減產，甚至停產，嚴重時危及人身安全甚至釀成死亡事故，

2支架倒架的危害

2.1出現工程質量問題影響生產

支架倒架倒架與工程質量是息息相關的，工程質量差可以導致支架倒架，支架倒架也可以影響工程質量，引發工程質量事故。采高過大，生產期間為了最大化提高回采率，超采高采煤，引發漏頂，初撐力達不到導致倒架支架上方，空翻頂問腸煤層中夾殲的存在降低了煤體的整體抗壓強度由于頂煤松軟后經過一段時間，受支承壓力前移影響頂梁及前梁上部煤體壓酥碎裂產生架上架前冒空為將支架落在實底上支護好頂板支架逐步升高更易出現倒架頂梁前高后低的高射炮現象使支架防片幫板失去對煤壁的護幫作用遇到周期來壓引起煤壁大量片幫跨落出現漏頂導致支架前支撐效果差引發倒架。

支架的正確操作是綜采工作面質量標準化的重要保證，但操作不當是否會引起工作面支架的倒架呢？顯然不能一概而論。當工作面傾角小于15°時，支架自身穩定性好，操作不當可能會引起個別支架倒架，是局部性的，并且很快會得到糾正。當工作面傾角大于15°時，支架自身穩定性大大降低，操作不當就可能會引起嚴重的倒架事故。特別是第一組支架要采取防倒措施，否則第一架一倒，再加上操作不當，后面的支架跟著倒，發生連鎖反應，就可能演變為嚴重的倒架事故了。

2.2支護效果差引發安全隱患

支架倒架容易導致支架支護效果差，支護效果差就容易漏矸，嚴重的情況下可導致冒頂，也可引發人員傷亡。

2.3漏矸影響煤質影響經濟效益

支架倒架引發的漏矸嚴重影響煤質，具2017五月份數據每噸煤提升100大卡熱量可提高10元的效益。

2.4損壞設備

綜采過程中倒架現象的發生會導致局部頂板失去或降低其應有的支撐力，進而出現頂板下沉、破碎等不良現象。另外，煤壁片幫等現象，會使破碎矸石從架間落下時造成人員傷亡。液壓支架的頂梁與頂板正常情況下的面接觸會變成倒架而變成線接觸，致使液壓支架處于非正常受力狀態，液壓支架的頂梁與前梁和掩護梁，掩護梁和四聯桿及與底座的聯結銷軸在受力不均時會上下竄動，進而導致受損，液壓支架的側護板也會因為液壓支架頂粱的咬啃而受損。落下的碎矸、碎煤可能會擠壞控制管路。而大塊矸石，則可能導致采煤機發生卡鏈、斷鏈，使刮板輸送機的磨損加劇。冒落的大塊矸石也會損傷支架立柱及千斤頂的鍍鉻層，進而使支架壽命縮短。

3支架倒架處理方法

做好地形提前預判。依據以往地質勘測結果，結合超前探測，對回采面前部地質構造加以預判，一旦遭遇斷層而出現機頭、機尾高差偏大的現象，應當現場資料的收集和觀察，數據整理分析支架工作阻力理論計算值與實測值相差不大，工作阻力能滿足基本頂來壓時對頂板管理的要求，同時就目前為止該支架能適應工作面傾角、高差的變化。查找倒架的原因，從調整采煤的循環入手，期間以強扶的方法作輔助，最終達到支架立正的目的。

3.1充分研究地質因素，

由于地質條件的限制，工作面沿傾斜方向布置，沿煤層走向方向推進即傾斜長壁開采，造成工作面上、下端頭落差加大，沿工作面排列的液壓支架傾斜角度自然加大，液壓支架自然傾斜，非人為造成，盡量減小工作面的傾斜角度，使工作面偽傾斜開采，防止運輸機竄動，保證偽傾斜開采掌握到合適的程度。

3.2考慮設備因素

綜采工作面設備的連接結構。我們都知道，支架的推移千斤頂絞接于支架的底座上，推移千斤頂又與推移導桿相絞接，推移導桿通過萬向接頭與工作面輸送機相絞接。推移導桿沿工面傾斜方向有300-600毫米的擺動間隙，支架架間正常時的最大間隙為120毫米，工作面輸送機中部槽之間，設計時考慮到推移時的彎曲度，其最大間隙可在0-30毫米內變化。隨著工作面的向前推進，工作面偽斜的變化，必然導致工作面輸送機中部槽及支架架間間隙的變化。如果工作面偽斜適當，輸送機平直，推移導桿走正，支架架間間隙正常，就不會發生倒架現象。

綜采工作面的刮板輸送機及液壓支架在前移過程中，由于自身重力的原因，勢必產生向下方的蠕動，而且貫穿生產過程的始終，蠕動到一定程度后即發生竄動，運輸機竄量過大就會別倒支架，因此，控

制設備因素是控制倒架的又一方面。綜采工作面設備的選型配套與地質條件的復雜多變之間的矛盾導致液壓支架選型既不能過輕也不能過重，過重造成財力浪費，投入加大，成本增高；過輕造成有效支撐高度降低，煤炭資源嚴重丟失，所以支架選型應基本保證適當。即使如此，仍然無法解決全工作面跟頂跟底采煤的難題。

保證工作面的采高掌握適當，嚴禁超高采煤。防止運輸機前后竄，一方面控制運輸機及支架因自重引起的下滑。增設放倒防滑裝置。所采煤層雖傾角不大，但考慮周邊巖層破碎性強，必須針對支架設計專用的防倒裝置，包括斜拉千斤頂、底座調節千斤頂、平衡調節千斤頂、運輸機與支架錨固機構等，進而確保支架同其它工作面設備之間構成整體、穩定的放倒防滑系統，最大化增強其穩定性；

3.3架型調整

及時調整架型，左右傾斜角不超過±5度，仰角不超過±7度。回采作業時，增強對回采面工程質量的監管力度，確保循環作業及支架調整的依規進行。確保回采面“三直兩平”，避免出現局部的超前或滯后現象；加強刮板輸送機管理，避免發生上竄與下滑現象

3.4安裝防倒裝置

當工作面偽斜角度過大時，工作面輸送機從機頭開始上竄，上竄時輸送機溜槽處于受壓狀態，間隙變小，一般為10毫米以下，擠得緊時為0-5毫米。輸送機上竄后帶動推移導桿向機尾方向偏斜，拉架時偏斜后的導桿牽著支架也往機尾方向偏移，支架偏移后再次推

溜時，又加速輸送機上竄。當輸送機上竄超過600～800毫米，機頭段的推移導桿嚴重扭斜后，就撇著支架底座，由于支架在上竄過程中架間間隙早已消失，活動側護板全部收完，這時再拉移支架，頂梁已不能往機尾方向偏移，而支架底座在導桿的強迫作用下往機尾偏移，頂梁不走底座走，于是支架不得不倒了。

防倒的安裝與支架整備質量大，單一支架的整備質量達到好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，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。

4處理倒架的方法

處理倒架的方主要的方法有：主要從預防倒架和倒架后的即時科學處理兩個方面進行研究。利用支架自身的條件或單體液壓支柱強扶傾倒支架。

4.1用側護法

利用支架側護板進行調整，一般支架倒架方向為側護板活動側。扶倒架時，先尋找側護板有行程的支架，從有側護板有行程的倒架處開始調整，先將倒的支架降下，再將相鄰支架降下，操作相鄰支架伸出側護板，將傾倒的支架扶正后，然后升緊相鄰支架和被扶正的支架。

例如：在拉架過程中，6，7，8，9，10號支架，其中8，9號支架向10號支架方向傾倒，扶倒架時，兩支架工配合要好，操作人員分別站在6，9號支架上，分別操作7，8號支架，6號支架內操作人員將7號架，收回側護板，9號架內人員降8號架伸出側護板，兩人配合扶正支架，拉架后升緊支架達初撐力。

4.2單體或煤機

處理支架傾倒現象時，作業人員首先應當將支架四周的浮煤、浮矸等固體雜物徹底清除，并在鄰近煤壁的一側使用單體支柱與方木進行臨時支護。隨后，從前、后側護板保持張開狀態的支架起進行扶架，并在支架頂梁同齒條相對處及支架立柱下側和鄰近支架底座間分別布設一根單體支柱，使用斜拉千斤頂將支架頂梁同鄰近支架底座相連。最后對單體支柱進行遠距離注液增壓并拉緊千斤頂，實現支架的逐步扶正。此外還需注意的是，進行拉架作業時應當以頂梁對大板與經緯網進行支撐，待支架扶起后及時升起支撐立柱并注液增壓，使其達到支撐壓力。

此過程中支架受力分析如下圖1所示。F3.輸送機竄動對支架產生的拉力；F1.頂板對頂梁的壓力；F2.底板對支架底座的支撐力；H.采高；H1.支架重心高。

F3.輸送機竄動對支架產生的拉力；F1.頂板對頂梁的壓力；F2.底板對支架底座的支撐力；H.采高；H1.支架重心高度。

如果支架倒架嚴重無法使用側護板扶倒架時，采用單體液壓支柱扶倒架，從側護板有行程的支架開始調整，先將需接液槍的支架截止閥關閉并卸壓，接好液槍后，打開截止閥，降低支架，將單體支撐在倒架一側的頂梁上，升起單體扶正支架，升緊支架，取下單體；如果條件不具備使用單體時，可使用采煤機牽引推拉支架將扶倒架。

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作者簡介：胡斌（1982.7.17）男，陜西西安人，西安理工大學本科，助理工程師，研究方向：機電、采煤、生產管理，單位：神華神東煤炭集團哈拉溝煤礦。