過斷層期間液壓支架倒架原因分析及預防

韓 鵬

（晉能控股煤業集團雁崖煤業大同有限公司，山西 大同 037031）

1 8307工作面概述

雁崖煤業公司三盤區8307工作面位于三盤區西翼，工作面東部、南部、西部為實煤區，北部為盤區西翼回風巷、皮帶巷、輔運巷。8307工作面設計走向長度為1 028 m，傾向長度為228 m，工作面回采煤層為山西組4號煤層，本煤層屬復雜結構煤層，總厚度為2.00~3.60 m，平均厚度為2.80 m，利用厚度為1.80~3.30 m,煤層中普遍含有1層夾石，局部含有2層夾石，煤層平均傾角為4°。

8307工作面開采方式為后退式走向長壁采煤法，采用兩巷布置方式，8307工作面兩條順槽相互平行，兩條順槽與西翼盤區巷道的夾角為85°，2307巷作為運輸、進風順槽，5307巷作為運料、回風順槽。工作面切巷位于三盤區西翼南部，與順槽夾角為90°，工作面順槽大致沿煤層走向布置，切巷沿煤層傾向布置。2307巷、5307巷、8307工作面切巷沿山4號煤層見頂起底掘進。

8307工作面回采回采至550 m處時位于9號—24號支架前方煤壁揭露一條逆斷層F3，斷層落差為2.2 m，傾角為43°，受斷層影響，該區域工作面煤壁、頂板破碎現象，從而導致9號—24號支架移架困難，架間頂板漏煤現象嚴重，局部支架出現倒架，嚴重威脅著工作面安全高效回采[1-3]。

2 液壓支架倒架原因

1）回采角度影響。由于受F3斷層影響，導致斷層兩側煤體出現空間上位移，斷層上盤煤體上移，與下盤煤體落差達2.2 m,工作面回采時采用俯斜回采工藝，俯斜回采長度達20 m，回采角度為18°，導致俯斜區域支架中心偏離底座中心，當支架中心偏離底座最大重心臨界值時，支架出現失穩現象，導致支架倒架、歪架事故發生。

2）支護高度大。通過現場觀察發現，工作面在過斷層期間端面頂板出現嚴重破碎現象，煤壁片幫嚴重，局部區域出現冒漏現象，在該區域支架支護最大高度達3.6 m，從而降低了支架自身穩定性，隨著支架支護高度增加，支架中心也隨之升高，同時支架重心升高同時，支架所受的水平側向力加大，當水平力大于支架自身重力的分力時，支架向兩側出現傾倒現象。

3）支護阻力低。工作面過斷層期間由于頂板破碎嚴重，導致支架在該區域支護阻力達不到設計值的70%,支架支護效果降低，支架與頂板之間存在支護間隙，無法對破碎頂板起到有效的控制作用，當應力加大時，頂板出現蠕動變形現象，造成支架產生推垮型破壞作用，從而導致支架倒架現象。

4）操作不規范。由于工作面過斷層期間煤壁割煤后存在“留肚”現象，以及留底煤嚴重，造成工作面刮板輸送機不平直，移架后支架之間存在錯位，同時操作人員在移架時操作不規范，支架及刮板輸送機向一個方向移架，會使輸送機和支架向一個方向擠壓收縮，很容易出現支架小范圍的倒架、擠架現象。

3 防倒架預防措施

1）圍巖注漿加固。由于工作面過斷層期間煤壁及頂板出現嚴重破碎現象，在破碎區進行回采時不僅回采難度大、回采率低，而且回采期間圍巖穩定性差不利于安全移架，所以當工作面過斷層區圍巖破碎嚴重時可采用注漿加固，注漿材料采用馬麗散與催化劑質量配比為1∶1的混合材料，采用深孔注漿施工，孔深為8.0 m，孔間距為5.0 m。

2）側護板扶架。在過斷層期間若支架未發生倒架，僅僅出現歪架時可利用支架側護板進行扶架，具體扶架工序如下：工作面割煤后拉架時采用從斷層下盤向上盤進行拉架，在拉本組支架時，將相鄰的下組支架側護板打開，從而保證本組支架拉架時能夠受側護板向上的傾斜推力，同時可采用道木墊在支架底座下方，從而有效防止支架傾架、歪架現象。

3）單體柱扶架。在過斷層區若支架倒架嚴重時，可采用單體柱進行扶架，具體施工工序如下：當一組支架出現倒架時，采用兩根長度為3.0 m單體柱進行扶架，支架頂端支設在本組支架前后立柱柱窩下方，支架底座支設在下端頭側支架底座上，單體柱采用護繩進行捆綁；單體柱扶架時采用鄰近支架作為支點，向傾斜支架戧設單體柱，并利用液槍對單體柱進行供液，從而防止支架倒架現象。

4）安裝防倒架裝置。為了提高過斷層期間支架移架穩定性，在仰斜段支架安裝防倒架裝置，如圖1所示，具體操作工序如下：首先將防倒架裝置安裝在仰斜段液壓支架小梁下方，并將直徑為100 mm的進回液管與裝置抬高千斤頂操作手把以及千斤頂進回液孔上；裝置安裝后在拉架時從下盤向上盤方向拉，將機尾裝置防倒千斤手把收回，將機頭方向千斤手把達到升位，然后進行垃架，垃架到位后再將手把打到零位，依次類推逐一拉架到位[4-5]。

圖1 液壓支架防倒架裝置結構示意圖

4 結語

截止2020年7月19日8307工作面已回采至670 m且完全過F3斷層應力區，通過對過斷層區液壓支架倒架原因進行分析，并采用合理有效的防倒架措施后，工作面在后期過斷層時未出現倒架、歪架現象，大大提高了工作面回采效率，保證了工作面回采安全，取得了顯著應用成效。