陳天勇

[摘要]回采工作面頂板控制設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：選擇采場(chǎng)支護(hù)形式、選擇采空區(qū)頂板的處理辦法、決定控頂距離、選擇支護(hù)形式、制定工作面日常頂板管理方案等。因此，主要對(duì)采煤工作面支護(hù)方式選擇、支護(hù)參數(shù)確定以及相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)做探討。

[關(guān)鍵詞]采煤工作面自護(hù)參數(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號(hào)：TB1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7597(2009)1020119--01

一、采煤工作面支護(hù)方式

合理支護(hù)強(qiáng)度確定之后，合理支護(hù)方式的選擇對(duì)于回采工作面的頂板管理起若非常重要的作用。根據(jù)回采工作面的不同地點(diǎn)支護(hù)方式一般分為基本支護(hù)和特殊支護(hù)兩類?；局ёo(hù)要求支架在頂板不發(fā)生特殊情況時(shí)，能支和護(hù)住頂板。特殊支護(hù)要求支架在頂板出現(xiàn)懸頂、滑動(dòng)、沖擊等隱患時(shí)，能防止頂板事故的發(fā)生。

在單體液壓支柱支護(hù)的回采工作面，基本支護(hù)方式一般采用單一支護(hù)方式和棚梁支護(hù)方式。單一支護(hù)方式一般用于下位直接頂較堅(jiān)硬完整的采場(chǎng)。棚梁支護(hù)方式一般采用金屬鉸接頂梁，棚梁支護(hù)的基本內(nèi)容主要有：掛梁方向、掛梁方式及護(hù)項(xiàng)方式。掛梁方式及護(hù)頂方式：掛梁方式在一般情況下均采用齊粱齊柱式或齊梁錯(cuò)柱式。各主采煤層的工作面采用齊粱齊柱式支護(hù)，以及煤壁處較破碎的頂板加支金屬鋼梁，對(duì)于改善項(xiàng)板管理的狀況起到了重要作用。特殊支護(hù)主要用來防止頂板事故，它是基本支護(hù)的加強(qiáng)補(bǔ)充。特殊支護(hù)一般用于回采工作面薄弱環(huán)節(jié)區(qū)，即放頂線、端頭、煤壁處及局部構(gòu)造處。目前大部分礦井回采工作面的上下端頭已全部采用“四對(duì)八梁”支護(hù)，并取得了較好的效果。煤壁處的特殊支護(hù)主要是防止項(xiàng)板在刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)道處的冒落，保持刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)道的頂板完整。

二、采煤工作面支護(hù)參數(shù)

在普采工作面工藝設(shè)計(jì)中，除了合理選擇支架布置方式外，還要正確確定工作面支護(hù)密度和排距、柱距。

支柱的排距小于0.8m時(shí)，工作面行人困難，會(huì)降低生產(chǎn)效率。鉸接項(xiàng)粱長(zhǎng)度有0.8m、1.0m、1.2m三種規(guī)格，采煤機(jī)的截深多為0.6m、0.8m、1.0m和1.2m，因此支柱的排距主要有0.8m、1.0m和1.2m三種規(guī)格。按照采煤作業(yè)的需要，最少需要3排支柱，在工作面形成3條道：機(jī)道、人行道和堆放支柱、頂梁及其他材料的材料道。當(dāng)排距小或工作面所需支護(hù)材料較多時(shí)，一條材料道不能滿足需要，工作面就需要4排柱，即最小控頂距為4排。

支護(hù)密度是控頂范圍內(nèi)單位面積頂板所支設(shè)的支柱數(shù)量。支護(hù)密度既是支護(hù)參數(shù)，又是確定生產(chǎn)組織管理方式和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的重要參數(shù)。

支護(hù)密度：n＝P/NR

P為工作面支護(hù)強(qiáng)度，R為支柱額定工作阻力，N為支柱額定工作阻力實(shí)際利用系數(shù)。

一般金屬摩擦支柱n=0.4～0.5，單體液壓支柱n=0.85。

工作面支柱的合理承載能力就是控制頂板的合理支護(hù)強(qiáng)度，應(yīng)當(dāng)保證工作面來壓前后，有支柱所控制的結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，處于合理的平衡條件之下。要避免工作面發(fā)生大面積的切頂跨場(chǎng)事故，為此支柱的承載能力除必須承受直接頂?shù)膸r重外，還要盡可能避免基本頂運(yùn)動(dòng)的沖擊。要把來壓完成時(shí)刻的最大頂板下沉量，控制在支柱下縮量及保持必要工作空間所允許的范圍內(nèi)。要盡可能保持直接頂板完整。

工作面柱距：

其中，Ⅳ為工作面支柱排數(shù)，F(xiàn)為機(jī)道上方梁端至煤壁距離，S為每根支柱的支護(hù)面積，它是支護(hù)密度N的倒數(shù)。

三、采煤工作面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量是指產(chǎn)品或工作的好壞程度，標(biāo)準(zhǔn)是指用作衡量或依據(jù)的原則或規(guī)范，產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系到企業(yè)生存，而工作質(zhì)量，特別是一線的工作質(zhì)量不但與產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)系。而且還關(guān)系到自身和他人的生命安全，采煤工作面的支護(hù)質(zhì)量必須形成一定的標(biāo)準(zhǔn)并廣泛推廣。

采煤工作面大面積的支護(hù)是以單根支柱支護(hù)，頂板情況特殊處，采用特殊的支護(hù)形式，二者組成了一個(gè)支護(hù)整體，控制住頂板形成一個(gè)采煤的作業(yè)空間。就單根支柱的支護(hù)來講，支護(hù)的質(zhì)量有支柱的柱距、排距、排數(shù)、角度、初撐力、支柱的長(zhǎng)度、應(yīng)采用哪一種類別的支柱、選用的支護(hù)形式是否合理等，如果有不合格，則說明支護(hù)的質(zhì)量沒有達(dá)到要求，也即是留下了安全隱患。

支柱首先應(yīng)排在一條直線上，前提必須是工作面煤壁是直線，工作面的各處承受的壓力才均勻，才形成壓力集中點(diǎn)。壓力集中點(diǎn)的頂板的壓力將比其它地段的壓力增加數(shù)倍，頂板就有可能失去控制而冒落。如果支柱的排數(shù)少于規(guī)定排數(shù)，就降低了整個(gè)工作面支護(hù)的支撐力，而出現(xiàn)切工作面的情況。如果采煤的推進(jìn)度沒有按照《作業(yè)規(guī)程》推進(jìn)，排距就會(huì)與推進(jìn)度無法同步，造成排距過大或過小的情況。支柱的初撐力達(dá)不到要求，相當(dāng)于該支柱沒有受力項(xiàng)板會(huì)提前離層冒落。支柱的長(zhǎng)度不合適，如果是太短則初撐力達(dá)不到質(zhì)量要求，成為無效支柱，如果支柱過長(zhǎng)，支柱的角度則無法達(dá)到質(zhì)量要求，仍然成為無效支柱：當(dāng)支柱不夠長(zhǎng)時(shí)，有的工人簡(jiǎn)單地采用雙帽的形式，降低了支柱的穩(wěn)定性，遇軟底應(yīng)穿鞋。不然初撐力也達(dá)不到規(guī)定要求。支柱的柱距增大也會(huì)造成懸頂面積過大，兩支柱之間的頂板容易冒落，也就是所說的“漏檔”，而柱距過小也是不利于工人作業(yè)。支柱的角度沒有達(dá)到規(guī)定要求，該支柱受壓后就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)分力，承受的壓力相對(duì)小很多，而且受壓后容易倒伏。

支架要支得起頂板，支架在工作全過程都能夠支撐住項(xiàng)板所施加的壓力。這里包括支撐力和可縮量?jī)蓚€(gè)方面。如果支架支撐力不夠，支承不了頂板壓力而被損壞，就無法再支撐頂板，如果支架可縮量適應(yīng)不了頂板下沉而被損壞也無法支撐頂板。當(dāng)支架支不住頂板時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致壓垮型冒項(xiàng)。老頂來壓時(shí)，頂板施加在支架上的壓力比平時(shí)大得多，頂板下沉量也比平時(shí)大，因此，支得住頂板主要是針對(duì)老頂?shù)模壳懊旱V選用的是自移式液壓支架及單柱支柱。只要選型合適，密度合理，就能起到支架的有效作用。直接頂內(nèi)可能存在各種原生的以及采動(dòng)的裂隙，從而使直接頂比較破碎，甚至出現(xiàn)如鍋底石，驢槽石，將軍帽等游離巖塊。采煤后，如果不及時(shí)支護(hù)這類頂板，則可能導(dǎo)致這些游離巖塊冒落，當(dāng)放炮、移溜、翻打支架等工作不慎弄倒已支設(shè)好的支架時(shí)，也可能使這類游離巖塊冒落?；夭晒ぷ髅嬷Ъ軕?yīng)護(hù)得好頂板，一方面要求采場(chǎng)支架能控制住工作面空間的頂板，使其不要及時(shí)冒落。另一方面保證回柱工人在能支護(hù)的作業(yè)點(diǎn)回撤，而一方面要護(hù)頂，另一方面要護(hù)人，兩者缺一不可。采場(chǎng)支架要穩(wěn)得住頂板，要求支架是有抵抗來自層面方向的推力。一旦頂板要沿層面方向運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，支架能抵抗得住，不至于被推倒。實(shí)踐證明，應(yīng)用掩護(hù)式及支撐掩護(hù)式自移液壓支架的綜采工作面與應(yīng)用單體液壓支柱的高檔發(fā)工作面，如果初撐力大，就不易發(fā)生推垮型冒頂，其原因就是因?yàn)橹Ъ軐?duì)頂板能夠穩(wěn)定得住。