整體頂梁組合懸移液壓支架在邊角煤區域設計工作面中的應用

車根根

（華陽一礦機電工區，山西 陽泉 045000）

1 概況

華陽一礦80620 工作面在布置時，為躲避斷層構造區以及受兩側采空區影響，設計成梯形工作面。該工作面走向長1 553 m，傾斜長160～79 m，回采至520 m 處時，工作面開始逐漸縮短為梯形工作面，如圖1 所示。

圖1 80620 工作面平面布置Fig.1 80620 working face layout

80620 工作面所采煤層為15 號煤，平均厚度6.65 m，煤層結構為0.30（0.08）3.77（0.10）2.40 m，屬于復雜結構煤層，含夾石2～4 層，較穩定夾石有2 層，一層距煤層頂板0.3 m 左右，厚0.08 m，另一層距煤層底板2.5 m 左右，厚約0.10 m，夾石巖性為泥巖。老頂為灰黑色砂質泥巖，厚約4.60 m，直接頂為深灰色泥巖，性脆，厚約2.6 m；老底為灰黑色砂質泥巖，含植物化石，厚約1.00 m，直接底為黑色泥巖，厚約0.80 m。工作面兩側為采空區，上部12 號煤未開采，層間距44.5 m，煤層傾角0～16°，平均8°。

2 工作面支護形式

工作面支護采用ZH2000/18/28Z 型整體頂梁組合懸移液壓支架，兩端頭支護采用10 號π 型鋼梁配合單體液壓支柱設2 排跨溜棚支護。兩落山角均采用雙排切頂密柱，里排密柱支在鋼帶下，排距0.4 m，柱距0.3 m，密柱支設成一條直線，戴專用木柱帽，柱帽方向垂直于工作面。兩順槽超前支護使用3.2 m 長的л 型梁，一梁三柱交錯邁步支設順巷棚，交錯長度1.6 m，排距0.3 m，支設長度不低于20 m。

3 ZH2000/18/28Z 型整體支架優缺點

3.1 優點

（1）實施移架作業時，僅需操縱集控閥組將前后4 柱同時提起前移即可，操作簡單、速度快、勞動強度低。

（2）支架穩定好，不倒架。所有支架通過托梁系統進行有效連接，大幅提升了支架的穩定性及安全性。某個支架頂部出現空頂或支撐不牢靠，相鄰支架將輔助該支架支護頂板。

（3）護頂有效面積大，放頂煤時無須鋪網。支架為整體箱式結構，護頂面積高達95%，實現頂板全封閉管理。避免出現漏頂現象，且不會發生分體式支架的網兜現象。

（4）支架適應性強。針對堅硬底板工況時，可直接使用；針對中軟底板工況時，可兩前柱/后柱同用一底盤；若底板特別松軟，支架前后4 柱共用一個底盤，有效避免支柱穿底現象。

3.2 缺點及解決措施

（1）因整體頂梁懸移支架護頂面積大，極少用到金屬頂網，理論上可以有效提高工作面頂煤回收率，然而一旦支架后方流矸涌入工作面可能會發生人員受傷事件。

解決措施。依照煤層傾角優化布置，優先采用仰采方式。該方式可有效防止放頂煤和移架作業中上方矸石的涌入，此外還能防止采空區冒落矸石對支架造成的沖擊；禁止在放煤口捅煤，如遇大塊煤僅可臨時提起1 根后柱，禁止兩后柱同時提升，避免煤矸涌入；可適當采取防串矸遮擋措施，流入采場的大塊矸石盡可能的存于采空區；移架時通過鄰架進行操控，支架5 m 范圍內不得隨意逗留。

（2）該支架為整體頂梁懸移支架，作業面所有支架與托梁有效連接，成為一個整體。支架橫向穩定性良好，但支架組合梁上下、水平彎曲受限。若遇作業面坡度變化大、頂板參差不齊、地質構造變動時，易出現局部空頂不實現象。

解決措施。回采作業中如遇地質構造時，盡可能保持工作面坡度一致性，可采用局部地段留底煤或破底板推進；布置仰斜回采時，作業面兩順槽巷道與切眼巷道布置須按照煤層傾角選擇合理的偽斜角，防止支架和刮板輸送機上竄下滑。

4 回采工藝

工作面回采至520 m 時，逐漸變為梯形工作面。當工作面長度縮短時，最后一架支架進入回風順槽代替跨溜棚正常支護（其余支護與正常回采相同），當相鄰支架壓住回風順槽鋼帶240 mm 時，拆除支架，如圖2 所示。支架拆除后，在該位置加一對3.2 m 長的π 型梁，一梁三柱，對梁六柱，并補齊切頂密柱，同時準備短節溜槽以保證工作溜與后溜縮槽后采煤機能割透尾輪，以此方法逐一拆除最后一架支架，直到推進到停采線。

圖2 支架拆除示意Fig.2 Scaffold removal schematic

5 結論

根據華陽一礦80620 工作面整體頂梁組合懸移液壓支架使用情況來看，該支架是最適合邊角煤區域和梯形工作面回采的支架。

（1）根據現有工作面地質條件、工作面長度、工作面有梯形段等情況，使用組合懸移支架與運輸機、采煤機配套設備可行性高，從技術上可行、經濟上合理、安全上可靠。

（2）組合懸移支架重量輕，可以分解運輸，運輸期間對巷道高度、寬度要求小，安全系數高；遇梯形工作面，拆、安支架方便，可實現拐彎連續開采；支架有整體托梁，穩定性較好，不出現咬架、歪架、倒架，工作面坡度大時優勢明顯。

（3）工作面支架拆除、安裝搬家快捷，一個采區內的工作面搬家、拆除、安裝同時進行一個月內即可完成；支架可重復使用，投入較小，經濟性好。

（4）組合懸移支架操作簡單、空間大，操作人員作業方便。

（5）支架支護強度大，對于工作面初采、末采、初次來壓、周期來壓都能有效控制。

（6）支架結構簡單、緊密、牢固、乳化液不外泄，支柱不倒柱。

（7）支架投資小、安裝、回撤靈活，尤其適宜邊角煤快段短壁工作面回采技術要求。