大倾角综放工作面防止支架下滑、倒架研究及运用

文/郝明 李秀川

河南煤化工集团公司鹤煤公司二矿综采队从2000年5月份起进行大倾角综放开采，2003年该队在3802（南）工作面成功开采最大坡度49°，平均坡度46°大倾角综放工作面，并杜绝了轻伤以上事故，创造了煤炭综采开采史一个奇迹。通过多年的防止支架下滑、倒架技术管理的分析研究论证，总结出一系列实践经验，并取得了显著效果，对今后大倾角综放开采具有十分重要的意义。

一、大倾角综放工作面支架下滑倒架原因分析

液压支架倒架、支架下滑是大倾角综放工作面面临的最大技术难题，如果工作面液压支架在施工过程中发生下滑倒架现象，将严重威胁到施工中职工生命安全，影响到原煤生产任务的完成。

1.二矿大倾角综放开采已进入退采阶段，大倾角综放工作面多数为煤柱开采，周边都已开采过，受动压影响顶板松软，煤墙片帮严重，顶板难以控制易造成支架下滑、倒架。

2.由于开采工作面倾斜坡度都超过36°，且沿地板推进开采，受支架自重及地板光滑影响容易造成支架下滑、倒架。

3.在放煤过程中采空区采用全部垮落法，受坡度影响老塘放煤时压力全部指向液压尾部，受压力影响容易造成支架尾部下滑。

4.目前使用国产ZF2800/16/24轻型综放液压支架，该支架支护强度低，稳定性差，对于大倾角工作面控制顶板能力相对低下，因而容易造成煤墙片帮严重，顶板控制存在很大难度，易造成支架下滑、倒架的事故发生。

5.由于受重力分布的作用，支架后部底座箱在移架过程中极易歪斜，易造成支架下滑。

6.由于工作面倾角较大支架侧护板弹簧抵抗能力不足以抵抗支架的下滑力，降架移架时侧护间隙在支架下滑力的作用下被压缩减小，易造成支架顶梁向下倾倒，出现倒架。

7.二矿大倾角综放工作面受条件限制无法正常使用端头支架，1#、2#液压支架顶梁及座箱因而无一个支撑点，受倾角大影响在移架推进过程中容易从下向上逐架出现下滑、倒架。

8.受大倾角及仰采开采影响，在移架过程中，液压支架阻力增大，容易造成顶板破碎和支架尾梁下滑。

二、防止支架下滑、倒架的技术创新

1.对工作面液压支架进行技术改造，利用后部运输机铲煤板链孔加设固定装置，在液压支架座箱上加设固定装置，将液压千斤顶分别连接在后部大槽及液压支架座箱的固定装置上，移架时松开调架千斤顶，使其处于自由状态，移架过程中利用液压千斤顶配合支架侧护对支架状态进行调整，采取从下向上逐架移架的办法，移上一组支架时利用调架千斤顶和支架的侧护板来调整下一组支架状态，使支架始终处正常状态。此项创新能够有效调整支架状态，防止支架下滑、倒架，提高工效和安全系数。

2.由于工作面倾角较大且支架侧护板弹簧抵抗能力不足以抵抗支架的下滑力，降架移架时侧护间隙在支架下滑力的作用下被压缩减小，易造成支架顶梁向下倾倒，故在起采前对支架侧护千斤顶液压系统进行了技术改造，在每组支架侧护千斤顶液压系统中加装一组液压锁，液压锁能够有效地控制支架侧护千斤顶闭合，增加千斤顶支撑力度。此项改造对于控制支架防止顶梁倾倒起到了显著效果。

3.在初采前对高压乳化泵、支架液压系统和部分阀件以及初撑力保持阀进行了技术革新，并自主研发了支架液压系统过滤沉淀器，该过滤器能够有效将液压系统中的杂质进行过滤沉淀，保证液压系统正常工作避免造成液压元件损坏，保证了进、回液闭合系统足够的流量，减少了工作面压力损失，使支架工作压力不低于规定值85%以上，保证支架移架后的额定初撑力；为保证支架工作压力正常检测，每15组支架上安装了矿压测力表，对支架进行全天候检测并做好压力数据记录。

4.在1号支架下方增加2对移架滑道，移架时移架滑道对支架的顶梁及座箱进行了强有力支撑，移架后支架状态稳定正常，有效地防止了支架的下滑。

5.针对大倾角及仰采影响，在移架过程中液压支架阻力增大，容易造成顶板破碎和支架尾梁下滑，工人在移架过程中进行了技术创新，使用了移架助力器，提高了液压能量，使液压支架达到了少降快移的目的，有效防止顶板破碎和支架尾梁下滑。

三、采煤工艺的改进及顶板管理

1.在开采过程中顶板压力大，造成煤墙酥松片帮严重。为增加煤墙的稳定性，采取跟机移架、超前移架、单架依次顺序式移架等方式，单架依次顺序式移架方式虽然速度慢，但卸载面积小，顶板下沉量相对小，移架困难时使用助力器增加移架速度防止顶板下沉。有效地防止因顶板下沉顶板破碎造成流煤现象的发生，确保煤墙的稳定性。

2.为防止架前空顶，采取中下部斜切进刀，先将中下部煤墙割完后，煤机返空刀至入刀处，快速将下半趟自前部槽机头开始向上推槽，煤机割上半趟煤墙时，前部槽跟着向上推槽，每割一组煤后，坚持跟机移架，防止片帮冒顶，推槽后下半趟煤墙如果片帮随后移第二趟支架，针对出现片帮走向长度超过300mm的地点，采取架顺山棚的方式维护煤墙及顶板，防止片帮延深。

3.受仰采坡度影响，下行割煤时利用下滚筒割底刀煤，上行割煤时利用上滚筒割底刀煤等办法来控制底板的高度一致，为减少推前部大槽的阻力，割煤时严格要求禁止丢底煤，割底板。

4.严格控制好工作面采高，以确保支架的稳定性，控制高度在2±0.1m。

四、预防支架下滑、倒架措施

1.为保证支架的稳定性，移架时采取先将支架伸缩梁伸出，顶牢煤壁，同时将邻架侧护撑紧，然后再采取带压擦顶的移架措施，移架时同时慢慢收伸缩梁，这样改变了支架的受力状态，从而达到制止支架的倾倒和下滑。

2.采取单向割煤单向推槽方法，开采时采煤机向下割煤，返机后从下向上移架、推槽，使前部大槽向上有较小的移近量，从而带动支架向上方位移，减少正常开采期间支架的下滑量。

3.移1号架时，除采用带压擦顶移架外，适当收回2号架侧护板，减少移架架间摩擦力，1号架移到位后立即升紧前后立柱，必须使其达到设计初撑力的要求。

4.在开采过程中，为防止支架整体下移，随工作面推进采取伪斜开采的方法，调整超前状态，即使下端超前上端6m左右，对支架、运输机进行调整，使前部大槽及1号、2号架位于腰矸以上，以增加1号、2号架的稳定性，同时此段坡度变小，防止了支架及工作面大槽下滑。

5.在放顶煤过程中采取低位多轮间隔管理办法，缓冲减少了放煤时压力，防止了支架尾部下滑。

五、结论

通过以上支架下滑、倒架原因分析研究论证，总结出一系列实践经验，解决了支架下滑、倒架技术管理难题，创新出了大倾角综采防止支架下滑倒架技术措施及管理办法，从2000年开采大倾角综放工作面至今达到生产正常循环率95%以上，煤炭回采率达到92%以上，11年来该队杜绝轻伤以上事故的发生，对实现安全生产提高煤炭产量具有十分重要意义。