破碎頂板切眼擴幫安架同步新工藝技術應用

田 磊

（山西西山煤電股份有限公司西銘礦，山西 太原 030052）

良好的采掘接續是確保礦井安全高效生產的必要前提[1-3]。備用工作面需提前一段時間掘進完畢，施工初期切眼斷面較小，需在回采設備安裝前進行二次擴幫[4-6]。傳統的切眼一次擴幫，隨后對回采設備進行有序安裝的施工工藝極大延遲了工作面投產時間，降低了生產效率[7-8]。基于西銘礦49407綜采工作面實際生產地質條件，提出了擴幫安架同步新工藝技術，顯著降低了切眼支護工作量、降低了掘進工期，確保了工作面良好的采掘接續，為工作面安全高效生產奠定了基礎。

1 工程概況

西銘礦目前主采9#煤層，49407綜采工作面東部為南四采區軌道巷，西部為南四大尾巷，南為49409采空區，北為49405綜采工作面。8#煤層位于9#煤層上部，現已回采完畢。8#與9#煤層間距為1.10～4.05 m，平均間距為2.88 m。受49405綜采工作面采動影響，49407綜采工作面及兩巷壓力較大。傳統的擴幫安架技術，工作面切眼一次掘進成巷寬度為6.0 m，采用單體支柱和6 m長圓木進行支護。由于9#煤層為下位層煤，頂板壓力較大，9#煤從巷道掘進形成系統直至工作面安裝綜采設備，有效控制頂板一直都是管控的上難點，也給安全生產帶來了巨大的安全隱患。

2 所用設備及安裝順序

2.1 工作面設備安裝順序

工作面擴幫設備布置情況見圖1。具體安裝順序為：工作面鋪設2 m軌距軌道→組裝液壓起重機→組裝液壓支架安裝叉車→安裝中部槽起重車→運轉載機和破碎機組件至49407皮帶巷→通過中部槽起重車將轉載機和破碎機進行組裝→在49407綜采工作面內組裝滑移式臨時支護系統→組裝橋式轉載機和礦用挖掘式裝載機→組裝40T小刮板輸送機→進行擴幫施工同時完成液壓支架的安裝→拆除擴幫所用機械和設備 （礦用挖掘式裝載機、橋式轉載機、滑移式臨時支護裝置、650皮帶機）→將切眼擴幫時支護頂板的液壓支架回收并完成叉車安裝→在49407綜采工作面內鋪設軌距為600 mm的軌道→安裝刮板運輸機和采煤機→安裝使用絞車。

圖1 工作面擴幫設備布置

2.2 擴幫支護及安裝液壓支架方法

（1）擴幫支護安裝順序

工作面擴幫設備支護情況見圖2，具體安裝順序為：工作面機頭擴刷位置組裝：滑移式臨時支護裝置→橋式轉載機→礦用挖掘式裝載機→調試運轉→擴幫支護→出煤→推移滑移式臨時支護裝置→延長排煤皮帶系統→安裝液壓支架→擴幫支護→出煤。

圖2 工作面擴幫設備支護

（2）工作面擴幫支護方法

①擴幫方法：使用礦用挖掘式裝載機截割出深×高×寬=1.0 m×3.5 m×2.6 m的半斷面，從而使49407綜采工作面斷面寬度達到7 m。

②支護方法：擴幫時使用滑移式臨時支護系統進行支護，其頂梁寬為3.6 m，并確保頂梁始終有1 m的寬度對工字鋼棚搭接支撐。該滑移式臨時支護裝置為交叉邁步式快速掘進臨時支護裝置，可進行任意移動，確保了工字鋼棚一直保持護頂狀態，從而實現了對頂板的有效控制。

③滑移式臨時支護系統推移方法：首先將1#支護立柱下降至脫離工字鋼棚位置，并通過推移缸將滑移式臨時支護系統前推1 m后升起1#支護立柱至與工字鋼棚緊貼位置，然后將1#支護架前伸縮梁伸出； 其次在1#支護立柱重新接頂后以同樣的步驟完成2#支護立柱的操作。進行相同進尺的兩次循環操作后，滑移式臨時支護系統后為安裝液壓支架準備了2 m寬的安裝空間，隨后進行液壓支架的安裝。

（3）液壓支架安裝方法

首先，回收滑移式臨時支護系統工作面側的部分單體支柱，以留有足夠的空間方便液壓支架調向；其次，利用回柱絞車將裝液壓支架的平板車將液壓支架平穩地牽引至安裝叉車上，并利用安裝叉車完成液壓支架的調向，再通過機頭和機尾絞車硐室內的絞車將液壓支架運送至安裝位置； 然后，將液壓支架在安裝叉車旋轉調向90°，使其前伸縮梁伸入滑移式臨時支護系統2#支護架伸縮梁下方，安裝叉車前部鏟板降低、伸出緩沖裝置并緩慢推下液壓支架，在液壓支架落地后將液壓管路接通并升架，并在支架頂梁與滑移式臨時支護裝置相接時收回臨時支護裝置伸縮梁，隨后將液壓支架升實并完成接頂；最后，將液壓支架前護幫板于液壓支架安裝完成后打出，并在護幫板下方按800 mm×1 000 mm的間排距打設四根樹脂錨桿，以維護巷幫穩定，防止片幫事故發生。

注意事項：在安裝液壓支架時，確保其中心距為1.5 m，并每十架對中心距尺寸進行一次校驗，以確保液壓支架和刮板輸送機的準確對接；在對本架臨時供液進行拆除時，確保液壓支架進、回液供液系統處于完善連接狀態； 每安裝兩架液壓支架后，分別回收和鋪設一節長度為3 m和1.5 m的軌道。

3 擴幫安架同步新工藝技術優點

1）擴幫安架新工藝技術的應用改變了49407綜采工作面切眼掘進施工工藝，一次掘進4.4 m寬貫通成巷，二次擴幫2.6 m，最終使切眼寬度達到7.0 m，二次擴幫與液壓支架安裝同步完成，使得工期縮短了20天，為工作面接續贏得了充足時間。

2）擴幫安架新工藝技術所采用的滑移式臨時支護裝置中的液壓支架和工字鋼棚始終保持護頂狀態，杜絕了漏頂現象的發生，減少了單體使用數量，降低了單體租賃費用和工字鋼投入成本，消除了傳統安架期間人工回柱過程中的安全隱患，降低了職工勞動強度，確保了職工作業安全。

3）擴幫安架新工藝技術降低了切眼支護工作量，更新了現有支護方式和增強了支護強度，有效提高了工作面頂板管理水平。

4）液壓叉車的使用，改變了傳統液壓支架安裝工藝流程，杜絕了切眼巷道回柱絞車拉移支架過程中負荷大，拉斷鋼絲繩現象；提高了液壓支架安裝效率，降低了鋼絲繩使用的成本。

4 結語

2019年8月，該擴幫安架同步新工藝技術在西銘礦9#煤層首次采用，相較于傳統擴幫安架技術，避免了49407綜采工作面切眼巷道大斷面施工，消除了破碎頂板安全隱患，降低了職工勞動強度和支護成本，有效解決了工作面接續緊張的問題，為工作面安全高效回采提供了保障。