综采工作面端头抬棚支护应用探讨

张宏伟

（阳泉煤业集团公司 一矿，山西 阳泉 045008）

阳煤一矿位于山西省阳泉市，是阳煤集团所属现代化主力矿井之一。矿井采用主斜、副立、副平硐等综合开拓方式，矿井核定生产能力7.5 Mt/a，主采3#、12#、15#煤层。工作面布置方式采用一进、一回高、低位抽采巷的布置方式，工作面支护方式采用液压支架全覆盖支护，工作面进风端头为实体煤侧巷道，巷道断面大，煤体、围岩强度高，采用超前液压支架支护，工作面回风巷多为采空侧巷道，煤体、围岩破碎，强度低，采用单体液压支护+抬棚进行支护。

过溜抬棚支护方式作为阳泉矿区工作面端头支护的重要方式之一，是工作面行人、运煤的咽喉。因此，端头的管理和支护设计是否科学合理，是决定工作面能否正常运转和评价工作面安全程度的关键；同时加强和完善工作面端头作业管理，才能够减少端头作业强度，提高端头作业效率，从而更好地发挥综采设备的生产能力，保证工作面高产高效。

1 端头支护现状及抬棚支护现状

随着端头支护技术的不断发展，端头自移式液压支架强度大、机械化程度高、生产效率高等优点，自移式液压支架形式在综采工作面端头得到普遍应用，主要为实体煤巷道进风端头。通过生产实践同时发现，端头自移式液压支架适应性不足，仅能在端头底板强度高、作业空间大的条件下发挥作用，对于巷道移近量大、底板松软的相邻采空侧巷道，端头液压支架容易出现顶板接顶性差刀架、支架钻底等现象，导致工作面端头维护、生产困难，仍需依靠传统的抬棚支护进行支护。阳煤一矿相邻采空侧巷道占生产工作面的一般，且所采用的抬棚支护规格、形式、支护方式和迈步方式层次不齐，经常过溜支护期间出现悬臂梁、抬棚下单体柱无法支设造成支护形式不合理和支护强度不够，给安全生产造成严重隐患，因此制定科学合理的抬棚长度、支护方式和迈步方式，是阳煤一矿工作面端头安全管理和高效生产的关键所在，对工作面安全、高效生产有着重要意义。

2 抬棚长度及迈步方式

抬棚端头支护的关键在于过溜抬棚尺寸的确定和抬棚的迈步方式。一矿抬棚端头支护主要使用单体柱+木梁或π型梁支护维护顺槽端头顶板。其中：3#、12#煤端头支护为三趟过溜抬棚+单体柱维护，柱间距0.6 m；15#煤端过溜护方式为两趟过溜抬棚+单体柱维护，柱间距0.6～0.8 m。下面重点介绍3#、12#煤、15#煤过溜抬棚尺寸的计算及迈步方式。

2.1 3#、12#煤端头支护过溜抬棚迈步方式及参数

（1）抬棚迈步方式

3#、12#煤工作面煤层厚度平均1.8 m，巷道断面4.0 m×2.3 m。综采工作面进、回风超前支护为单体液压支柱+柱帽支护，工作面端头仅安装有工作溜机头或机尾设备。由于端头断面空间狭小，不适应端头液压支架支护，多年来，端头支护方式采用三趟过溜抬棚进行支护，一梁四柱，端头迈步方式为交错迈步前移，交错步距0.6 m。即每拉一次机头或者机尾前，先回撤紧靠工作溜前面一侧的单体柱，再进行拉机头或机尾作业，然后补打紧靠工作溜后面一侧的单体柱，要求单体柱支设时距工作溜之间必须留设0.2 m以上的富余空间。为了降低抬棚移动频率，降低工人劳动强度，同时保证迈步循环有序，要求工作溜每次前移0.6 m后，过溜抬棚按顺顺序每次前移1.2 m。三根过溜抬棚的迈步顺序和交错方式见图1：A→B→C→A。

（2） 抬棚长度

根据抬棚的迈步方式和端头支护要求，工作面端头过溜抬棚的长度计算公式如下：L=a+2b+2c，见图2。

3#、12#煤工作面溜型号为SGZ-764型，过溜尺寸a取2.3 m，则L=2.3+2×0.6+2×0.2=3.9 m。

考虑到单体柱支设时距工作溜之间必须留设足够的富余空间，目前我矿井下3#、12#煤端头支护过溜抬棚均使用4.4 m定制规格π型梁，可满足生产使用要求。

图1 3#、12#煤工作面过溜抬棚迈步顺序及交错方式

图2 3#、12#煤工作面过溜抬棚尺寸

2.2 15#煤端头支护过溜抬棚迈步方式及参数

（1）抬棚迈步方式

15#煤工作面煤层厚度平均6.5m，巷道断面5m×3 m。由于回风巷多为相邻采空侧动压巷道，巷道移近变形量达50%，回风端头无法使用端头液压支架。综采放顶煤工作面回风超前支护为单体液压支柱+木梁支护，工作面端头安装有前、后溜机头或机尾设备。端头过溜支护方式采用两趟过溜抬棚进行支护，半梁交错。工作面端头每拉一次机尾前，先回撤紧靠工作溜前面一侧的单体柱，再进行拉机头或机尾作业，然后补打紧靠工作溜后面一侧的单体柱，要求单体柱支设时距工作溜之间必须留设0.2 m以上的富余空间。考虑到木梁质量重、体积大，迈步时上、下梁支设困难，为了降低端头维护劳动强度，保证安全生产，两趟过溜抬棚可利用原有超前支护工作面侧帮两趟超前支护木梁进行支护，从而实现超前木梁抬棚替代过溜抬棚迈步维护落山端头，最后只需将落山抬棚进行撤换回收，见图3。

图3 15#煤工作面过溜抬棚迈步顺序及交错方式

目前我矿井下15#煤工作面端头支护过溜抬棚尺寸使用木梁抬棚半梁交错支护方式，无需迈步，拉机头（机尾）过程中，始终要求有一根完整抬棚支护在机头（机尾）上方。因此抬棚交错步距采用半梁交错。

（2） 抬棚长度

根据抬棚的交错方式和端头支护要求，工作面端头过溜抬棚的长度计算公式如下：L=a+2b+2c，见图4。

图4 15#煤工作面过溜抬棚尺寸

以SGZ-800型设备为例，过溜尺寸a取3 m，则:L=a+2b+2c=3.0+2×0.8+2×0.2=5 m

由此可以得出，工作面端头过溜抬棚尺寸不得小于5 m。目前该矿井下15#煤端头支护过溜抬棚均使用5 m木梁，交错步距2.5 m，可满足生产使用要求。