浅谈综采工作面两端底煤回采支护技术

张振华

（吕梁市煤矿通风与瓦斯防治中心,山西 吕梁 033000）

工作面支架是平衡工作面顶板压力的一种结构物：从整体来看，由工作面支架所支护的工作空间这一小结构，必须与开采后上覆岩层(主要是裂隙带岩层)所形成的大结构相适应。由实际综采工作面液压支架使用情况可知，上作面支架必须具备两个特点：其一，必须具有一定的可缩性；其二，支架的可缩量与其支撑力量必须有良好的配合关系[1]。支架是处在对上覆岩层“煤壁——支架——采空区已冒落的矸石”的支撑体系中，相对来说，煤壁的可缩量很小，采空区已冒落的矸石则有较大的可缩量，而支架处于两者之间。

1 综采工作面端头支护的重要性

1.1 端头支护的重要性

工作面端头是指工作面与两巷的交接处。端头处的悬顶面积大、时间长，机械设备多，又是进(出)材料和人员的交通口，所以必须采取措施加强支护。特别是工作面端头处的顶板事故约占工作事故的1/4～1/3，故搞好工作面两端头处的支护管理是十分重要的。

1.2 端头支护方式的选择原则

确定端头支护方式时，主要考虑端头悬顶面积的大小、顶板压力的大小及其稳定性(稳定程度)、回采巷道原用支护方式、工作面与两巷的联系特点、工作面生产工艺特点，端头设备布置形式等因素[2]。

综采、综放工作面端头及顺槽单体支柱支护时存在普遍问题，尤其是综放面沿空轨道顺槽端头及超前单体支柱支护时，因应力状态最复杂、巷道变形最为严重，致使支护难度大、用工耗时多、安全状况差，同时因超前支护距离长、劳动强度大、工作环境差，导致生产率低下、工作面单产降低。虽然综采、综放工作面的装备水平很高，但是单体支柱为主的支护方式制约了端头及两顺槽超前区的机械化水平。

2 综采工作面支护的技术

综采工作面支护质量监测是一种属于新奥法的生产监测，即在生产过程中进行设备运行的工况监测，并根据监测结果随时调整设备的运行参数，它是一种先进、科学、量化的生产管理方法。

综采设备的使用，实现了采煤的现代化和生产的高效，基本上保证了人身的安全。但是对顶板的控制并没有得到完全解决，管理不善反而影响采煤的高产高效，使生产过程更为复杂。综采矿井的发展历史及生产现状表明：造成低产的原因通常有自然条件、支架及管理三个方面。其中自然条件主要表现为顶板破碎、煤层赋存不稳定、工作面沿倾斜方向受构造影响，沿推进方向多次变坡、两道布置不当，巷道应力集中，断面收缩变形严重，直接制约着工作面的推进速度；“三软”煤层，煤体松软、节理、裂隙发育、顶板破碎，极易发生片帮、冒落等。支架方面主要表现为：支架结构损坏严重，无充足的配件供应、管路、阀组串液、漏液严重，直接影响支护系统的支护强度；对破碎顶板元伸缩前梁、顶梁端部结构不够合理，调架装置不适应煤层倾角变化等；管理上主要表现为：工人操作不当，人为造成支架受力状态不合理；支架接顶不实，一次移架移不到位，人为导致梁前空顶等[3]。

3 综采工作面回采巷道常用的加强支护方式

3.1 锚杆支护巷道

（1）打靠帮点柱。对采用锚杆支护的矩形巷道，顶板完整且压力不大时，可采用单体液压支柱打靠帮点柱的方式加强支护。（2）架金属棚子。对于采用锚杆支护的矩形或类矩形巷道，顶板局部较破碎且顶板压力较大时，可在巷道内架设以单体液压支柱作腿、矿用工字钢作梁的金属棚子加强支护。

图1 锚杆支护巷道

3.2 梯形金属支架加打加强中柱支护巷道

（1）加打加强中柱。对于采用梯形金属支架支护的巷道，顶板完整、压力不大时，可在金属梁下加打1根单体液压支柱加强支护。（2）补充支架加强支护。对于采用梯形金属支架支护的巷道，若顶板较破碎且顶板压力较大时，可在原支架间补充支架，加强支护[4]。

3.3 拱形金属支架间套架木棚支护巷道

（1）套架木棚。对于拱形支架支护的巷道，为了支架的架设、回撤方便，可采用在金属支架间套架木棚加强支护，套棚周边必须用木板背紧。顶板破碎时，加用金属网。（2）替棚加密支架支护。有时为了便于配合工作面端头支护，可以提前用木棚替出原拱形金属支架。显然木棚支架间距应减小，以增强支护强度。要背紧替棚周边背板。（3）特殊支架支护巷道。对于拱形金属支架支护的巷道，也可采用由十字顶梁、铰接短梁和单体液压支柱组成的特殊支架增强支护强度。做法是：在两架间适当位置处设置十字铰接顶梁，下打一根单体液压支柱，在十字顶梁上铰接4根短梁，分别托住前后两架支架的梁和支架间的空顶，用水平楔楔紧[5]。

图2 梯形金属支架加打加强中柱支护巷道

综放工作面沿空侧端头应以控制水平位移、保证足够的无立柱空间为重点：单体支柱为主的支护方式对水平位移没有控制作用，设计专用的端尾支架能够有效的控制水平位移，从而保证足够的无立柱空间。单体支柱为主的支护方式对顶板不能实现均匀控制：单体支柱为主的支护方式对顶板提供的是点载荷，至多在采用顶梁时变为线载荷，不能均匀控制顶板。设计液压支架支护时，可以容易的通过顶梁实现支架对顶板的面接触，并提供均匀的支护强度。单体支柱为主的支护方式难以保证足够的工作面巷道出口高度：有效控制垂直位移以保证一定的巷道出口高度，是对工作面端头及两顺槽超前液压支架支护强度的更高要求，单体支柱为主的支护方式难以提供足够的支护强度[6]。单体支柱为主的支护方式达到支护长度60m，效率低：支架的使用将实现长壁开采工作面端头及顺槽超前支护的机械化，实现整体迈步自移，既提高工作效率，又可取消繁重的体力劳动。

单体支柱为主的支护方式同工作面其他设备间不能合理配套[7]：单体支柱为主的支护方式制约了综放工作面的总体机械化水平，设计支架在结构上创新，可以适应工作面端头及两顺槽超前区的客观条件，实现端头支架与工作面大功率装备的全面配套[8]。

4 结论

单体支柱为主的支护方式操作工艺复杂，安全状况差，设计支架结构简单、性能可靠、动作灵活轻便，还可以降低煤机端部进刀的等待时间，经济社会效益显著。因此，探寻适合于端头及两顺槽超前区支护的机械化、高效率、更安全的途径，进行综采、综放工作面端头及两顺槽超前液压支架支护技术的研究是必要的。

[1]张雷磊，张伟. 综采放顶煤回采工艺下特厚煤层顶板特性浅析[J].科技风，2014(08):74.

[2]张强.提高综采工作面回采率的技术措施[J].中小企业管理与科技(中旬刊)，2014(06):106-107.

[3]王彬彬.煤矿综采工作面过断层技术分析与方法研究[J].技术与市场，2014(10):83-84.

[4]范文胜.大采高综采工作面两端头割煤工艺优化[J].煤矿开采，2014(05):26-28.

[5]陈苏社.特殊地质条件下综采工作面顶板控制技术[J].煤炭科学技术，2014(02):124-128.

[6]惠本利.深部矿井厚煤层超大采高综采技术研究展望[J].煤炭科学技术，2014(04):1-4+8.

[7]陈苏社.特殊地质条件下掘进工作面顶板控制技术[J].煤炭科学技术，2014(04):121-125.

[8]常志坚.提高煤矿综采工作面回采效率的技术措施[J].技术与市场，2014(05):193-194.