杨庄煤矿大倾角工作面重型支架歪架预防及处理

朱学锋 薛华俊 王成刚 侯 健 韩宗芳

(1.淮北矿业(集团)有限公司杨庄煤矿，安徽淮北 235025; 2.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083)

1 工程概况

杨庄煤矿Ⅲ532综采工作面煤层为Ⅲ53采区5号煤，煤层平均厚度2.6 m，平均倾角为26°，属于大倾角综采工作面。煤层处于褶曲的一翼，断层发育。工作面直接顶为深灰色泥岩，厚0 m～2.1 m，平均0.8 m，裂隙发育，厚度不稳定;基本顶为浅灰色闪长玢岩，厚12 m～18.2 m，平均16 m，现晶质，主要由角闪石及斜长石组成，下部有少量天然焦，厚度极不稳定;直接底为浅灰色块状泥岩，厚3.5 m ～11.8 m，平均7.5 m，含植物化石，上部、下部有少量砂岩。

2 工作面生产装备

根据以往的施工经验，杨庄煤矿Ⅲ532综采工作面在回采过程中，配备的主要机械设备如表1所示。

表1 主要施工机械设备

其中:ZZ9600/24.5-40型支架为四柱式，支撑高度2.5 m～3.8 m，宽度 1.44 m ～1.61 m，支护强度 1.29 MPa～1.32 MPa，对底板比压 1.5 MPa～2.6 MPa，初撑力 7 752 kN，额定工作阻力9 600 kN，支架重量 31.5 t。

3 存在的问题和原因分析

3.1 存在的问题

杨庄煤矿采场条件随着矿井的不断延深越来越复杂，突出表现为褶曲、断层十分发育，顶板破碎，倾角大;而目前综采支架选型多选用工作阻力5 000 kN以上、重量18 t以上的重型支架。如Ⅲ532工作面使用的ZZ9600/24.5-40型支架，工作阻力9 600 kN，重量31.5 t。生产过程中由于工作面倾角大，歪架、倒架时有发生，影响生产，危及安全。

3.2 歪架原因分析

1)ZZ9600/24.5-40型支架为支撑掩护式支架，整体顶梁重量大，顶梁前端及伸缩梁、防片帮均较长，该支架重达31.5 t，顶梁长度 4.518 m，顶梁重量 9.391 t，最小高度 2.4 m，最大高度 4 m，重心靠前，和其他支架相比稳定性较差，一旦出现煤层片帮、冒顶现象，若不及时处理，支架前梁升不上劲，造成空顶，易发生歪架、倒架现象。

2)工作面直接顶为平均0.8 m厚的松软泥岩，而基本顶为平均16m厚且极为坚硬的闪长玢岩，当直接顶厚度大于0.8m，直接顶和煤层总厚度大于支架最大高度的时候，有时顶板处理不及时、支架升不上劲，支架因下滑分力而出现歪架、倒架。

3)直接底为块状泥岩，遇水膨胀松软，底板对支架底座支承力不均造成歪架、倒架。

4)由于工作面倾角较大，机巷布置低于回风巷，有时运输机下滑会带动支架下滑，严重时会造成支架调斜、歪架。

4 歪架预防和处理措施

4.1 预防措施

为防止综采支架歪架、倒架，必须采取以下预防措施:

1)控制采高，严禁支架超高。

2)加强顶板管理，严禁工作面发生冒顶事故，一旦发生片帮、顶板离层现象，及时穿插梁控制顶板，一架两棚，一梁一柱。顶板压力大，片帮严重时，应一梁两柱并增加挑棚加强支护。

3)确保支架初撑力符合要求，班班要两次升柱，移架后手把在升柱位置停留5 s以上，立柱升不动时手把再打到零位。

4)保证支架直平，支架顶梁间高低差不得超过侧护板的2/3，做到支架不挤、不咬，支架间距符合要求，架间间隙小于200 mm。

5)工作面伪斜开采，标高低的一端超前高的一端。

6)推移输送机自下向上进行。

7)运输机头打两根防滑戗柱，防止运输机下滑。

8)在机头排头架处安装放倒千斤顶，防止排头架倒架。

9)沿机头第1架侧护板处打2架一梁三柱走向挑棚，梁用半圆木，柱用单体支柱，防止支架歪倒及下滑。

10)发现支架有歪、斜倾向时，移架时配合侧护板及底调千斤顶或单体支柱及时调整支架状态，防止事态进一步扩大。

4.2 处理措施

工作面出现歪架、倒架，需采取如下措施进行处理:

1)支架前方一梁两柱架棚，一架两棚，棚档750 mm，若顶板破碎、压力大，应适当增加挑棚，保证降架，扶架时顶板不松动、不掉顶。

2)将支架内、底座前方以及两侧浮煤、浮矸清理干净。

3)自上而下顺序扶架，用缸径100 mm，行程800 mm千斤顶、链条，将千斤顶拴在上方支架顶梁下，通过链条拴在被扶支架顶梁下，若支架歪斜严重，可配合2个千斤顶在支架的前梁下及四连杆处各拴一个，同时配合2根单体支柱，在支架顶梁下及后侧护板处各打1根(如图1所示)。

4)为减少漏矸，拉架时伸本架侧护板，收上架侧护板。若架间间隙大，顶板破碎，漏矸多，应用半圆木，板皮或大笆护顶。

5)拉架时，伸缩梁及时伸出，拉一点伸缩梁收一点，以减小煤帮端面距。

图1 大倾角大采高重型支架倒架处理

6)若本架倒架同时又调斜向下甩头，拉架时伸前护帮板，上架伸底调千斤顶，伸出后侧护板。

7)拉架时，上下架应同时操作，并派专人观察顶板、支架前方以及侧护板两侧情况，防止支架刮卡或憋劲。

8)支架操作人员及千斤顶、单体支柱操作人员必须精力集中，听清信号，有专人统一指挥。

9)如果爬架、咬架严重，可操作两架或三架同时拉架。

10)上方的支架合理控制采高，一般在2.6 m～2.8 m，以利于单体支柱扶架。

11)已歪倒支架尽量升上劲，如果升不上劲时，必须用木料接实顶，并在歪倒支架和其上方支架下侧支设戗柱，防止支架松动，避免歪架、倒架范围进一步扩大。

12)由于扶架期间进度慢，工作面液压支架初撑力必须符合要求。且伸缩梁，护帮板伸出，防止煤层片帮，掉顶。

13)扶架时链条及单体附近严禁站人，单体支柱用铁丝或绳拴牢，防止倒柱伤人［1-4］。

5 结语

综采工作面控制歪架、倒架理想措施是确保支架支撑状态良好，初撑力、工作阻力满足要求。但由于客观、主观等方面的原因，生产过程中往往达不到理想要求，应根据不同的歪架原因，制定不同的预防处理措施。上述歪架、倒架预防及处理技术简单实用，可操作性强，多次成功处理了杨庄矿Ⅲ532，Ⅳ528，WⅢ5110，WⅢ518等大倾角综采工作面歪架、倒架事故，大大提高了工作面出煤效率，保证了现场作业人员的生命安全。

［1］王利伟，符如康.大倾角工作面液压支架倒架原因分析及处理［J］.中州煤炭，2007(5):46-48.

［2］莫庆军.浅谈综采工作面防倒架［J］.科技创新导报，2009(12):52-53.

［3］张志强，郭海涛.综采工作面液压支架倒架处理方法［J］.黑龙江科技信息，2007(22):80.

［4］冉星仕.综采工作面液压支架倒架的原因及对策［J］.煤矿机械，2005(10):135-137.