综采工作面仰采支架防倒技术应用

文 / 卞学东 王庆国

新疆赛尔六矿A4021综采工作面，因材料道穿越F3断层面，区域顶板破碎，工作面仰采坡度18°，开采期间溜尾段支架因漏顶导致支架失稳歪斜，严重影响出口安全。矿井技术人员通过对支架受力分析，找出支架失稳的原因，总结出A4021综采工作面在仰采时支架防倒的相应措施，确保了矿井安全作业。

一、 工作面概况

A4021综采工作面为六矿西二采区A4煤层回采面，位于F3断层与A4019工作面之间，沿倾斜布置，巷道倾角在+6°～ +15°～ -18°之间变化，煤层平均厚度2.7m，工作面倾斜长580m，工作面长158m，面内倾角-12°，顶板为炭质泥岩，底板为炭质泥岩+粉砂岩。采用单一倾斜长壁综合机械化开采，全部垮落法控制顶板，初次来压步距18m，周期来压步距6m。

图1 F3 断层面图在巷道内波动情况

图2 支架受力分析图

A4021工作面两道顺槽断面均为3.8×2.6㎡，均沿煤层顶、底板掘进，采用锚、梁、网、索联合支护，顶锚采用Φ18mmL=2000mm左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，支护间排距800×800mm，每排布置5根；锚索采用Φ15.24mmL=5200mm钢绞线，锚索间排距1600×2400mm，每排布置2根。在掘进材料道至430m后煤层倾角由+15°转为下山，坡度最大-18°，材料道从下山位置起至切眼巷道倾斜长150m，F3断层自495m起沿倾向切入巷道。F3断层面在巷道内的波动情况见图1所示。

A4021工作面装设ZZ4600/14/29型综采支架106架，两道超前支护采用金属铰接顶梁（L=1000mm）+DZ31.5型单体液压支柱支护，巷道内沿倾向扶2排，在出口沿煤壁加扶10m加强支护，切断线处增加密集点柱、戗柱，溜头使用双楔梁支护。

二、工作面支架歪倒原因分析

1.支架受力情况分析

支架受力情况见图2所示。

图中：M-顶板对支架的压力

G-支架自身的重力

F1-支架在仰采时的下滑力

F2-工作面内倾角给予支架的侧向力

2.支架失稳歪斜的原因分析

（1）从受力分析可以看出，影响支架稳定性的主要因素为顶板对支架顶梁的压力或支架初撑力，支架工作阻力越大产生的摩擦阻力越大，采高越小，支架越稳定；其次是支架受巷道倾角和工作面内倾角的影响，巷道倾角造成支架存在向老塘的下滑力，工作面内倾角使支架重心偏离支架底座中心，使支架稳定性降低，存在失稳歪斜的隐患。

（2）受切入巷道内F3断层的影响，工作面沿断层面的顶板破碎，工作面在推进41m处，采煤机切割后，溜尾段3架范围内的直接顶冒落400～600mm，现场采取在支架前梁处用道木接顶，但充填接顶不实，工作面的支架未能有效接顶，是造成支架失稳歪斜的主要原因之一。

（3）煤层沿工作面内为上山，工作面仰采，支架受自身重力G和顶板岩层作用在支架上的重力M沿煤层倾向的分力之和大于支架底座与底板间的摩擦力F时，支架会向下滑动，同时工作面有-12°倾斜，导致支架重心偏移，推移杆与底座方向不一致，拉架时顶梁与底座行走方向相别，是导致支架失稳歪斜的另一个原因。

（4）支架工作业时操作不当，移架前对顶板冒落接顶不实，同时没有有效地使用支架侧护板及时调整支架，溜尾第一架在出现轻微歪斜时，未能及时采取针对性措施，致使1～2架顶漏空，造成溜尾段多架连续发生失稳歪斜。

三、采取措施

1.工作面调成伪斜开采

为防止在推进时支架、溜子上窜下滑，减少支架受力的不均衡，将工作面调成倾斜开采，使溜头超前、溜尾滞后，控制面内的倾角在2°左右，机尾滞后溜头12～14m，工作面在进行移架和推溜时，减少面内倾角对支架的侧推力，并有效控制溜子的上窜下滑现象，减少仰采支架向老塘侧的滑力。

2.对F3断层面顶板超前控制

为有效防止切割后架前掉顶，超前对F3断层滑面两侧补打锚索，采用Φ15.24mmL=5200mm钢绞线，间排距600×800mm，每侧打3根；同时切割后从煤壁向工作面内5m范围打锚杆控顶，使用Φ18mmL=2000mm左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆+钢带+网。间排距0.8×0.6m，在采取控顶措施后，受F3断层面波动影响段，在开采期间未发生架前冒顶的现象，确保支架的接顶有效。

3.工作面支架防倒措施

（1）坚持由下向上移架，采煤机上行割煤时，采取由下向上追机移架。

（2）采煤机切割时，对煤壁和顶板控制，确保顶板平直无台阶，拉架时控制相邻支架顶梁高差，防止咬架。

（3）为防止倒架，在回采期间拉架时，使用侧护板，调架单体，对支架进行调整或辅助移架。

（4）溜尾配长度0.6m、1.5m及2.0m调架单体。

（5）溜尾支架移架时，为防止打滑难以移架，在材料道安设32T回柱机辅助牵引。

（6）严格控制工作面采高不超过2.7m。

四、结论

1. 采用伪倾斜开采，将工作面内角度由-12°控制到2°左右，使溜尾滞后溜头12～14m，能减少支架重心偏移量，同时能防止溜子支架的上窜下滑。

2. 溜尾段4～6架留0.2m左右护顶煤，采取锚杆索超前支护，加固顶板的完整性，杜绝架前掉顶，使支架上下受力平衡。特别是溜尾段第一个支架必须采取防倒措施。

3. 工作面支架移架须分段由下向上每移必调，利用侧护板和底调及时调整支架间距，保持支架与输送机垂直，移架时采用带压擦顶移架，防止支架挤、咬、倒架情况发生。

4. 新疆赛尔六矿通过对A4021综采工作面溜尾断层段顶板控制，采取综合移架防倒架措施，杜绝了支架咬架、歪斜、倒架的情况发生，循环作业由每班2个循环增加到6个，实现了安全高效开采。