綜采工作面上機尾過渡支架支護技術革新

陳立軍　孟凡林　胡鵬飛

【摘 ?要】綜采設備的選型必須適應礦井工作面條件，當支架安裝使用后可能有些缺陷，但要想提高效率，減輕職工勞動強度，對設備進行改造勢在必行。

【Abstract】The type selection of fully mechanized mining equipment must adapt to the conditions of mine working face. There may be some defects after the support is installed and used. However， in order to improve the efficiency and reduce the labor intensity of workers， it is necessary to transform the equipment.

【關鍵詞】側護板;改造;革新

【Keywords】side guard board; transform; innovation

【中圖分類號】TD355 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2020）07-0180-02

1 引言

近幾年隨著礦井綜采裝備的不斷更新、升級，智能化和自動化工作面不斷涌現和發展，河南能源化工集團新疆投資控股有限公司（簡稱河南能源新疆公司）各礦井加大了對采煤工作面的綜采設備投入和使用，但根據礦井地質條件和采掘工作面的布置影響，采用綜采設備的方式不同，采煤工作面支護形式也不同。

2 工作面概況

河南能源新疆公司天欣煤礦1E1302綜采工作面位于B13煤層東翼，該工作面東至采礦證邊界保護煤柱，西為+1360m水平及+1400m水平巷道揭露B13煤層位置，南鄰老窯采空區保護煤柱，北面為未采實體煤。工作面切眼中心高度3.3m，平均坡度31°，切眼長度165m，平均煤厚4.3m，沿煤層頂板施工。1E1302綜采工作面B13煤層基本頂為粗砂巖與粉砂巖互層，厚度14.8m，直接頂為砂質泥巖，厚度7.3m，偽頂為泥巖，厚度0.3m;直接底為泥巖，厚度2.87m。

3 工作面前期上機尾支護情況及施工要求

3.1 前期上機尾支護情況

1E1302工作面為一次采全高綜采工作面。上機尾采用ZYG6800/21/45型液壓過渡支架支護頂板，上機尾最后一架（即111架）與煤墻上幫空頂面積大，上機尾111#液壓支架距煤墻上寬下窄，打設單體柱配合“π”型梁對棚支護頂板支架底座寬度不夠，現上機尾支護方式為單體柱配合鉸接梁支護頂板。

3.2 施工要求

①工作面111#液壓支架距煤墻距離超過0.5m時，需采用4.2m單體液壓支柱配合鉸接梁（1m）支護，沿工作面走向方向布置，一梁一柱，每組打設的鉸接梁不少于4根。②上順槽4#超前液壓支架拉移后，及時在上端頭最前面一根鉸接梁上再接一根鉸接梁，然后再取掉連接在最后面一根鉸接梁，每次只能移1根鉸接梁，鉸接梁連接時先使用圓銷插入孔內連接固定，然后再使用水平銷把鉸接梁伸平伸直。③111#液壓支架距第一組鉸接梁超過0.6m時，需再增加一組鉸接梁支護頂板。④單體液壓支柱柱根接實底，頂梁接頂，單體支柱初撐力不小于11.5MPa，不得出現卸載支柱。⑤鉸接梁無法完全接頂時，在鉸接梁上部墊方木，確保鉸接梁能夠完全接頂。

4 工作面上端頭革新后支護方式

1E1302綜采工作面上機尾采用單體柱加鉸接梁的支護方式時，職工在操作時勞動強度大，由于工作面坡度較大，并且存在一定安全隱患，因此，通過該礦技術人員的不斷摸索，對支架進行了改造。

經現場研究對111#支架側護板進行改造，增加一級和二級護板對上機尾支架與煤墻超寬段進行支護。

護板裝置分為一級側幫板和二級側幫板。一級側幫板長3.7m，寬1m，伸開可與頂板平，也可向下翻轉53°（與頂板夾角），二級側幫板寬0.5m、長3.6m，可與一級側幫板打平，也可向下翻轉90°。在111號液壓支架（ZY6800/21/45）左側（面對煤壁）側護板上加工出4個直徑50mm孔和8個長孔，采用螺栓連接護板裝置。護板材質達到460MPa時產生素塑變。圖1、圖2分別為頂梁側護板和側幫板工作狀態示意圖、頂梁側護板和側幫板向下翻轉示意圖。

5 護板裝置支護頂板計算

①一級側幫板和二級側幫板當處于如圖3狀態下：

護板裝置支撐的力為5t（參數由廠家技術人員提供）。

護板裝置支護頂板面積：1.5×3.7=5.55m2

上機尾護板頂板壓力計算：5.55×10.6=58.9t

上機尾共計使用10根單體柱，其中切頂柱打設4根單體柱（柱壓11.5MPa），護板下方打設4根單體柱（柱壓4～6MPa），護板與4號超前架護板處打設2根單體柱（柱壓11.5MPa）。

護板下方單體柱4×4=16t，6×9=54t，16+54+5=75t，

上機尾頂板壓力與支護設計材料壓力對比：75t>58.9t。

單體液壓支柱每根柱壓不小于4MPa，同時考慮到護板裝置鋼板材質受力要求和油缸抗拉強度，單體液壓支柱每根柱壓最大不得超過6MPa。

當護板裝置全部支撐時，一級側幫板和二級側幫板下方需各打設2根單體柱支護，柱壓4～6MPa。

②一級側幫板和二級側幫板當處于如圖4狀態下：

護板裝置支撐的力為7t（參數由廠家技術人員提供）。

一級護板支護頂板面積：1×3.7=3.7m2

上機尾護板頂板壓力計算：3.7×10.6=39.3t

使用2根單體液壓支柱：4×2=8t，6×9=54t，7+8+54=69t，上機尾頂板壓力與支護設計材料壓力對比：69t>39.3t。

單體液壓支柱每根柱壓不小于4MPa，同時考慮到護板裝置鋼板材質受力要求和油缸抗拉強度，單體柱每根柱壓最大不得超過6MPa。

當護板裝置一級側幫板支撐時，一級側幫板下方需打設2根單體柱支護，柱壓4～6MPa。

通過以上兩種不同方式的驗算，在側護板下方打設單體支柱即可符合支護要求，保證了安全，減輕了工人的勞動強度。

6 結論

隨著礦井生產裝備水平的不斷提升，綜采設備也要通過設計、改造才能適合自身地質條件。我們自身通過不斷摸索與實踐，對上機尾進行改造，不但節約了費用，大大減少了工人的勞動強度，提高了工作效率，增加了工效，創造了較好經濟效益，為類似綜采工作面提供可靠、寶貴的經驗。

【參考文獻】

【1】王啟廣，楊寅威.液壓傳動與采掘機械[M].徐州：中國礦業大學出版社，2013.

【2】楊計先.厚煤層回采巷道掘進層位與支護方案優化分析[J].煤炭技術，2018，37（04）：4-6.