杨村煤矿薄煤层综采工作面快速增加设备技术应用

潘天伟，王 伟，高 波

（兖矿集团杨村煤矿，山东 济宁 272118）

1 工作面概况

6601工作面是六采区薄煤层机械化首采工作面，工作面标高-187m～-217m，平均-202m，切眼长度为75m，随回采工作面长度增加，推进210m时面长变为148m，每推进4.5m～5.0m需安装一组支架、一节溜槽，共增加48组支架和48节溜槽。该面煤层平均煤厚1.2m，直接顶为十下灰岩，直接底为铝质泥岩，使用ZY2600/6.5/16整体顶梁两柱掩护式液压支架支护顶板。

薄煤层综采工作面顺槽沿16煤顶板掘进，由于顺槽高度为2.3m，煤层厚度为1.2m，导致工作面底板与巷道底板存在高度1.0～1.2m的台阶，液压支架进入工作面进行安装有较大困难，同时，增加支架过程中，支架顶梁需整体脱离顶板，致使空顶面积较大，不利于端头顶板管理，6601工作面简图见图1。

图1 6601工作面简图

2 核心技术

本方案的核心技术：在轨顺端头安装2组垫底支架，并改造非工作面侧的垫底支架顶梁前端，顶梁前端铰接一块连杆（形成缓坡），方便拉移正常支架上台阶。控制垫底支架的支撑高度在1.0m左右，支架采用平移的方式自垫底支架移动到工作面，同时，在垫底支架后方增加两组切顶支架，配合垫底支架使用，控制端头顶板管理。

1）沿工作面推进方向自前向后依次包括垫底支架、切顶支架；两支架通过销轴连接，根据巷道宽度往往是两组并列安装使用。

垫底支架：为四柱四连杆结构，底座箱分前底板和后部底座箱两部分，前底板和底座箱通过销轴连接；垫底支架一般两组并列安装，之间由调整千斤顶连接；顶梁和底座之间由四棵立柱连接，掩护梁和底座之间通过四连杆连接。切顶支架：为两柱垛式结构，底座箱和顶梁之间由两棵立柱连接，切顶支架布置于升降架后部，对巷道进行滞后支护。

2）使用垫底支架做为安装支架的过渡平台，待安装支架使用稳车拉移到垫底支架上，再平移到工作面，支架上架效果图见图2。具体步骤如下：①固定铁滑车：使用φ18×64mm链条配合5/8链条卸扣将10T铁滑车连接在切顶支架立柱顶端的固定环上。②整改超前支护：轨道顺槽切眼外20m范围内采用双排单体液压支柱超前支护顶板，调整沿巷中支设的单体液压支柱，使顺槽靠下帮留有不小于2m的空间，确保支架运输空间。③支架拖拉至垫底支架处，将14T稳车钢丝绳通过回头铁滑车与待安装支架底座箱连接。④使用稳车将待安装液压支架拖拉到垫底支架上，再使用单体液压支柱将支架调正，确保待安装支架与垫底支架底座重心对正。⑤使用单体液压支柱顶推液压支架，将液压支架平移到靠工作面侧升降支架上，再平移到工作面。⑥使用同样方法将下组液压支架拖拉放在垫底支架上。⑦通知控制台司机停乳化液泵，支架工在关闭截止阀后，连接进回液管路。确保支架供液系统正常、临架操作方式，并升实支架。

图2 支架上架效果图

3）支架平移：支架安装采取一次性整体平移上台法：①工作面推进4.5～5.0m后，达到增加一组支架的空间后，根据溜尾顶板实际情况，提前在溜尾垫底支架及工作面最后一组中间架架后支设点柱（加完支架，及时回撤单体液压支柱）。②撤除一排单体液压支柱，然后降低待安装支架顶梁，再使用单体液压支柱顶住待安装支架底座箱，将支架推移到待安装位置摆正。根据溜尾顶板情况，可在溜尾最后1组中间架后打木垛支护顶板（此项施工，必须提前支设单体液压支柱，保证作业人员安全）。如果是双排单体液压支柱支护，待安装支架推移到第二排支柱前，先升实支架，然后回撤第二排单体液压支柱，再降低支架，再次使用单体液压支柱将待安装支架推移到位摆正。③在已摆正的支架顶梁上横向放置2-4根3.0m板棚，然后升实支架达到初撑力。④降低垫底支架（带有上架滑板）上方的待安装支架顶梁，横向放置2—4根3.5m板棚，一头搭在已摆正的工作面支架顶梁上，另一头（靠下巷下帮侧）下支设单体液压支柱。⑤使用不同规格的单体液压支柱将待安装支架由垫底支架（带有上架滑板）平移到工作面侧垫底支架上，升实支架达到初撑力。⑥拖拽下一组待安装支架到垫底支架上，升实支架达到初撑力。

4）垫底支架前移。①通过14T稳车拖拉前移。使用φ18×64mm链条配合5/8链条卸扣将14T稳车钩头与支架底座箱连接（根据现场情况，也可与支架推移框架鱼口连接）。②拖拉过程中，注意垫底支架与待安装支架相对位置，如果前后、左右位置发生错动，立即停车，使用单体液压支柱进行调整，确保两支架重心一致，避免待安装支架歪倒或从垫底支架上掉落。

3 现场应用情况

1）该设计的实施，减少了大量的加架时间，在正常条件下，使以往每4小时增加1组支架提高到每小时增加1组支架，工效提高300%，安全顺利实现了边回采边增加48组支架、48节溜槽等设备的生产任务。

2）安装期间加强顶板管理，认真执行敲帮问顶制度。重点抓了临时替柱的支设、机尾两侧顶板支护、封门柱与工作面支护相邻三角区的顶板管理。该技术的应用，大大降低了工作面端头顶板空顶时间，提高了顶板管理的可靠性，保证了安全生产。

3）此种方法操作简单、安全可靠，重点抓好人员操作、人员站位等管理，加强支架安装期间的起吊、拖拉、装车、封车、运输等方面的管理，加强规程措施在现场的落实。

4 应用效果分析与评价

1）经济效益。采用此种方法，比一次集中加支架的施工工艺方法，可多回收边角煤约1600t，按煤炭价格500元/t计算，创造效益约80万元。

2）社会效益。随着煤炭资源的开采，正规工作面越来越少，今后将会布置更多的不规则工作面，随采随增（减）设备的技术应用，具有广泛的推广价值。此种施工方法简单、操作方便、安全性高，我矿顺利实现工作面安装支架48台的生产任务，为薄煤层综采工作面边采边增加设备积累了经验。实现了工作面在加面期间的顶板有效支护，创新巷道端头支护技术。