过断层期间液压支架倒架原因分析及预防

韩 鹏

（晋能控股煤业集团雁崖煤业大同有限公司，山西 大同 037031）

1 8307工作面概述

雁崖煤业公司三盘区8307工作面位于三盘区西翼，工作面东部、南部、西部为实煤区，北部为盘区西翼回风巷、皮带巷、辅运巷。8307工作面设计走向长度为1 028 m，倾向长度为228 m，工作面回采煤层为山西组4号煤层，本煤层属复杂结构煤层，总厚度为2.00~3.60 m，平均厚度为2.80 m，利用厚度为1.80~3.30 m,煤层中普遍含有1层夹石，局部含有2层夹石，煤层平均倾角为4°。

8307工作面开采方式为后退式走向长壁采煤法，采用两巷布置方式，8307工作面两条顺槽相互平行，两条顺槽与西翼盘区巷道的夹角为85°，2307巷作为运输、进风顺槽，5307巷作为运料、回风顺槽。工作面切巷位于三盘区西翼南部，与顺槽夹角为90°，工作面顺槽大致沿煤层走向布置，切巷沿煤层倾向布置。2307巷、5307巷、8307工作面切巷沿山4号煤层见顶起底掘进。

8307工作面回采回采至550 m处时位于9号—24号支架前方煤壁揭露一条逆断层F3，断层落差为2.2 m，倾角为43°，受断层影响，该区域工作面煤壁、顶板破碎现象，从而导致9号—24号支架移架困难，架间顶板漏煤现象严重，局部支架出现倒架，严重威胁着工作面安全高效回采[1-3]。

2 液压支架倒架原因

1）回采角度影响。由于受F3断层影响，导致断层两侧煤体出现空间上位移，断层上盘煤体上移，与下盘煤体落差达2.2 m,工作面回采时采用俯斜回采工艺，俯斜回采长度达20 m，回采角度为18°，导致俯斜区域支架中心偏离底座中心，当支架中心偏离底座最大重心临界值时，支架出现失稳现象，导致支架倒架、歪架事故发生。

2）支护高度大。通过现场观察发现，工作面在过断层期间端面顶板出现严重破碎现象，煤壁片帮严重，局部区域出现冒漏现象，在该区域支架支护最大高度达3.6 m，从而降低了支架自身稳定性，随着支架支护高度增加，支架中心也随之升高，同时支架重心升高同时，支架所受的水平侧向力加大，当水平力大于支架自身重力的分力时，支架向两侧出现倾倒现象。

3）支护阻力低。工作面过断层期间由于顶板破碎严重，导致支架在该区域支护阻力达不到设计值的70%,支架支护效果降低，支架与顶板之间存在支护间隙，无法对破碎顶板起到有效的控制作用，当应力加大时，顶板出现蠕动变形现象，造成支架产生推垮型破坏作用，从而导致支架倒架现象。

4）操作不规范。由于工作面过断层期间煤壁割煤后存在“留肚”现象，以及留底煤严重，造成工作面刮板输送机不平直，移架后支架之间存在错位，同时操作人员在移架时操作不规范，支架及刮板输送机向一个方向移架，会使输送机和支架向一个方向挤压收缩，很容易出现支架小范围的倒架、挤架现象。

3 防倒架预防措施

1）围岩注浆加固。由于工作面过断层期间煤壁及顶板出现严重破碎现象，在破碎区进行回采时不仅回采难度大、回采率低，而且回采期间围岩稳定性差不利于安全移架，所以当工作面过断层区围岩破碎严重时可采用注浆加固，注浆材料采用马丽散与催化剂质量配比为1∶1的混合材料，采用深孔注浆施工，孔深为8.0 m，孔间距为5.0 m。

2）侧护板扶架。在过断层期间若支架未发生倒架，仅仅出现歪架时可利用支架侧护板进行扶架，具体扶架工序如下：工作面割煤后拉架时采用从断层下盘向上盘进行拉架，在拉本组支架时，将相邻的下组支架侧护板打开，从而保证本组支架拉架时能够受侧护板向上的倾斜推力，同时可采用道木垫在支架底座下方，从而有效防止支架倾架、歪架现象。

3）单体柱扶架。在过断层区若支架倒架严重时，可采用单体柱进行扶架，具体施工工序如下：当一组支架出现倒架时，采用两根长度为3.0 m单体柱进行扶架，支架顶端支设在本组支架前后立柱柱窝下方，支架底座支设在下端头侧支架底座上，单体柱采用护绳进行捆绑；单体柱扶架时采用邻近支架作为支点，向倾斜支架戗设单体柱，并利用液枪对单体柱进行供液，从而防止支架倒架现象。

4）安装防倒架装置。为了提高过断层期间支架移架稳定性，在仰斜段支架安装防倒架装置，如图1所示，具体操作工序如下：首先将防倒架装置安装在仰斜段液压支架小梁下方，并将直径为100 mm的进回液管与装置抬高千斤顶操作手把以及千斤顶进回液孔上；装置安装后在拉架时从下盘向上盘方向拉，将机尾装置防倒千斤手把收回，将机头方向千斤手把达到升位，然后进行垃架，垃架到位后再将手把打到零位，依次类推逐一拉架到位[4-5]。

图1 液压支架防倒架装置结构示意图

4 结语

截止2020年7月19日8307工作面已回采至670 m且完全过F3断层应力区，通过对过断层区液压支架倒架原因进行分析，并采用合理有效的防倒架措施后，工作面在后期过断层时未出现倒架、歪架现象，大大提高了工作面回采效率，保证了工作面回采安全，取得了显著应用成效。