破碎顶板切眼扩帮安架同步新工艺技术应用

田 磊

（山西西山煤电股份有限公司西铭矿，山西 太原 030052）

良好的采掘接续是确保矿井安全高效生产的必要前提[1-3]。备用工作面需提前一段时间掘进完毕，施工初期切眼断面较小，需在回采设备安装前进行二次扩帮[4-6]。传统的切眼一次扩帮，随后对回采设备进行有序安装的施工工艺极大延迟了工作面投产时间，降低了生产效率[7-8]。基于西铭矿49407综采工作面实际生产地质条件，提出了扩帮安架同步新工艺技术，显著降低了切眼支护工作量、降低了掘进工期，确保了工作面良好的采掘接续，为工作面安全高效生产奠定了基础。

1 工程概况

西铭矿目前主采9#煤层，49407综采工作面东部为南四采区轨道巷，西部为南四大尾巷，南为49409采空区，北为49405综采工作面。8#煤层位于9#煤层上部，现已回采完毕。8#与9#煤层间距为1.10～4.05 m，平均间距为2.88 m。受49405综采工作面采动影响，49407综采工作面及两巷压力较大。传统的扩帮安架技术，工作面切眼一次掘进成巷宽度为6.0 m，采用单体支柱和6 m长圆木进行支护。由于9#煤层为下位层煤，顶板压力较大，9#煤从巷道掘进形成系统直至工作面安装综采设备，有效控制顶板一直都是管控的上难点，也给安全生产带来了巨大的安全隐患。

2 所用设备及安装顺序

2.1 工作面设备安装顺序

工作面扩帮设备布置情况见图1。具体安装顺序为：工作面铺设2 m轨距轨道→组装液压起重机→组装液压支架安装叉车→安装中部槽起重车→运转载机和破碎机组件至49407皮带巷→通过中部槽起重车将转载机和破碎机进行组装→在49407综采工作面内组装滑移式临时支护系统→组装桥式转载机和矿用挖掘式装载机→组装40T小刮板输送机→进行扩帮施工同时完成液压支架的安装→拆除扩帮所用机械和设备 （矿用挖掘式装载机、桥式转载机、滑移式临时支护装置、650皮带机）→将切眼扩帮时支护顶板的液压支架回收并完成叉车安装→在49407综采工作面内铺设轨距为600 mm的轨道→安装刮板运输机和采煤机→安装使用绞车。

图1 工作面扩帮设备布置

2.2 扩帮支护及安装液压支架方法

（1）扩帮支护安装顺序

工作面扩帮设备支护情况见图2，具体安装顺序为：工作面机头扩刷位置组装：滑移式临时支护装置→桥式转载机→矿用挖掘式装载机→调试运转→扩帮支护→出煤→推移滑移式临时支护装置→延长排煤皮带系统→安装液压支架→扩帮支护→出煤。

图2 工作面扩帮设备支护

（2）工作面扩帮支护方法

①扩帮方法：使用矿用挖掘式装载机截割出深×高×宽=1.0 m×3.5 m×2.6 m的半断面，从而使49407综采工作面断面宽度达到7 m。

②支护方法：扩帮时使用滑移式临时支护系统进行支护，其顶梁宽为3.6 m，并确保顶梁始终有1 m的宽度对工字钢棚搭接支撑。该滑移式临时支护装置为交叉迈步式快速掘进临时支护装置，可进行任意移动，确保了工字钢棚一直保持护顶状态，从而实现了对顶板的有效控制。

③滑移式临时支护系统推移方法：首先将1#支护立柱下降至脱离工字钢棚位置，并通过推移缸将滑移式临时支护系统前推1 m后升起1#支护立柱至与工字钢棚紧贴位置，然后将1#支护架前伸缩梁伸出； 其次在1#支护立柱重新接顶后以同样的步骤完成2#支护立柱的操作。进行相同进尺的两次循环操作后，滑移式临时支护系统后为安装液压支架准备了2 m宽的安装空间，随后进行液压支架的安装。

（3）液压支架安装方法

首先，回收滑移式临时支护系统工作面侧的部分单体支柱，以留有足够的空间方便液压支架调向；其次，利用回柱绞车将装液压支架的平板车将液压支架平稳地牵引至安装叉车上，并利用安装叉车完成液压支架的调向，再通过机头和机尾绞车硐室内的绞车将液压支架运送至安装位置； 然后，将液压支架在安装叉车旋转调向90°，使其前伸缩梁伸入滑移式临时支护系统2#支护架伸缩梁下方，安装叉车前部铲板降低、伸出缓冲装置并缓慢推下液压支架，在液压支架落地后将液压管路接通并升架，并在支架顶梁与滑移式临时支护装置相接时收回临时支护装置伸缩梁，随后将液压支架升实并完成接顶；最后，将液压支架前护帮板于液压支架安装完成后打出，并在护帮板下方按800 mm×1 000 mm的间排距打设四根树脂锚杆，以维护巷帮稳定，防止片帮事故发生。

注意事项：在安装液压支架时，确保其中心距为1.5 m，并每十架对中心距尺寸进行一次校验，以确保液压支架和刮板输送机的准确对接；在对本架临时供液进行拆除时，确保液压支架进、回液供液系统处于完善连接状态； 每安装两架液压支架后，分别回收和铺设一节长度为3 m和1.5 m的轨道。

3 扩帮安架同步新工艺技术优点

1）扩帮安架新工艺技术的应用改变了49407综采工作面切眼掘进施工工艺，一次掘进4.4 m宽贯通成巷，二次扩帮2.6 m，最终使切眼宽度达到7.0 m，二次扩帮与液压支架安装同步完成，使得工期缩短了20天，为工作面接续赢得了充足时间。

2）扩帮安架新工艺技术所采用的滑移式临时支护装置中的液压支架和工字钢棚始终保持护顶状态，杜绝了漏顶现象的发生，减少了单体使用数量，降低了单体租赁费用和工字钢投入成本，消除了传统安架期间人工回柱过程中的安全隐患，降低了职工劳动强度，确保了职工作业安全。

3）扩帮安架新工艺技术降低了切眼支护工作量，更新了现有支护方式和增强了支护强度，有效提高了工作面顶板管理水平。

4）液压叉车的使用，改变了传统液压支架安装工艺流程，杜绝了切眼巷道回柱绞车拉移支架过程中负荷大，拉断钢丝绳现象；提高了液压支架安装效率，降低了钢丝绳使用的成本。

4 结语

2019年8月，该扩帮安架同步新工艺技术在西铭矿9#煤层首次采用，相较于传统扩帮安架技术，避免了49407综采工作面切眼巷道大断面施工，消除了破碎顶板安全隐患，降低了职工劳动强度和支护成本，有效解决了工作面接续紧张的问题，为工作面安全高效回采提供了保障。