摘要：煤礦采煤工作面的安全穩(wěn)定性直接關(guān)系到生產(chǎn)的安全性，在煤礦施工活動中，工作面的質(zhì)量將對煤礦的開采工作產(chǎn)生最為直接的影響，必須對采煤工作面進(jìn)行科學(xué)合理的支護(hù)設(shè)計，以充分地保障煤礦工作面支護(hù)系統(tǒng)的安全性，為煤礦資源的正常開采創(chuàng)造有利條件，從而更好地為實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益服務(wù)。

關(guān)鍵詞：中小型煤礦；采煤工作面；支護(hù)設(shè)計

中圖分類號：TD355 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0104-02

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)前中小型煤礦的采煤工藝很多已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，采用機(jī)械采煤技術(shù)可以大大提高生產(chǎn)的安全性和作業(yè)的效率。采用機(jī)械采煤技術(shù)同樣對工作面的支護(hù)提出了新的要求。由于機(jī)械作業(yè)的振動相對較大，要充分保障施工中機(jī)械作業(yè)的穩(wěn)定性，就必須要對采煤區(qū)的相應(yīng)位置進(jìn)行支護(hù)。通常情況下，在進(jìn)行工作面的支護(hù)時采取的是整體式液壓支架系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)支護(hù)工作的。采取機(jī)械化的支護(hù)方式來與機(jī)械化的采煤方式相配套，可以更好地保障工作面的穩(wěn)定工作。由于采煤過程中不同煤層頂板的厚度及其穩(wěn)定性的差異，在進(jìn)行具體支護(hù)方式的優(yōu)選時也有一定的差異，同時還要結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況來進(jìn)行綜合分析，要充分保障工作面的安全穩(wěn)定性就應(yīng)當(dāng)對其支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計。

1 中小型煤礦工作面液壓支架的優(yōu)選

在煤礦的采煤工作面運(yùn)用液壓支架實(shí)現(xiàn)支護(hù)，按照所使用的液壓支架的形式不同可以將其大致分為三種類型，包括以支撐的形式實(shí)現(xiàn)支護(hù)的、通過掩護(hù)的形式實(shí)現(xiàn)支護(hù)以及通過支撐與掩護(hù)的有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)支護(hù)等。在進(jìn)行液壓支架的使用過程中，應(yīng)當(dāng)參照工作面所對應(yīng)的煤層特征來進(jìn)行具體分析，同時還要綜合考慮煤層的頂板厚度、對應(yīng)的壓力大小以及所處的地址狀況等因素，在進(jìn)行詳細(xì)分析研究后擇優(yōu)確定相應(yīng)的液壓支護(hù)

形式。

另一方面，在完成了液壓支架的類型選取后，還要對其大小規(guī)格、工作阻力等進(jìn)行比選，選出最適合的規(guī)格用于工作平臺的支護(hù)。主要涉及到的工作包括分析考慮工作面的工作條件特征，由于不同類型的液壓支架適用于不同的工作條件，例如對于那些煤層頂板較為完整壓力較大并且巷道中瓦斯?jié)舛认鄬Ρ容^高的工作面采用支撐式的液壓支架更為適合；而對于壓力相對較小，巷道中瓦斯?jié)舛容^低且煤層所處的工作面不是很寬時，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采取掩護(hù)式的液壓支架進(jìn)行支護(hù)；兼具以上兩者部分特性的工作面則可考慮采取支撐式與掩護(hù)式相結(jié)合的形式進(jìn)行工作面的支護(hù)。在進(jìn)行液壓支護(hù)時，工作面阻力大小，要通過煤層頂板類型對壓力進(jìn)行分析，依據(jù)壓力的大小選配適宜阻力值的液壓支架，特別要注意在選配時必須保證液壓支架可以承受的壓力高于煤層具有的壓力，這樣才能確保支護(hù)的安全可靠性。在確定液壓支架規(guī)格的大小時，要依據(jù)工作面煤層具有的厚度來進(jìn)行分析，由于液壓支架的規(guī)格大小也有一定的限制，因而，在確定規(guī)格大小時不能超越了其限值的范圍。

2 中小煤礦工作面巷道側(cè)面支護(hù)設(shè)計

通過機(jī)械化作業(yè)在工作面進(jìn)行開采時，機(jī)械設(shè)備在工作過程中會對巷道的兩側(cè)面產(chǎn)生較大的影響，特別是產(chǎn)生的振動作用極易造成巷道側(cè)面產(chǎn)生滑坡情況，對采煤工作造成重大影響，因此要盡可能地防止由于振動對工作面造成的不利影響，這就需要在采煤作業(yè)還未開采的巷道側(cè)面和振動產(chǎn)生影響較小巷道部位要預(yù)先采取支護(hù)，這樣通過提前采取預(yù)防措施來保障采礦作業(yè)能夠順利進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)采礦作業(yè)的安全生產(chǎn)。我國在相關(guān)法律法規(guī)中也對煤礦巷道內(nèi)作業(yè)的安全性要求進(jìn)行了明確的規(guī)定，對于采煤工作面的全部出口，要求和巷道的連接處至少有二十米的距離，同時必須對這段區(qū)域采取加強(qiáng)支護(hù)的措施，以保證出入口的安全性。在開采工作面的工作部位，需要保證巷道的高度大于1.6m，在其余的部位要求巷道的高度為1.5m以上。同時必須配置專門的作業(yè)維護(hù)人員，在出現(xiàn)巷道頂柱斷裂或是巷道產(chǎn)生變形時，應(yīng)第一時間進(jìn)行維護(hù)，當(dāng)采煤工作面處于工作狀態(tài)時應(yīng)當(dāng)依照生產(chǎn)的實(shí)際來對巷道的超前支護(hù)距離進(jìn)行確定，通常而言，支護(hù)的距離一般是在20～30m的范圍，在出現(xiàn)支護(hù)面壓力較大或較復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境時，原設(shè)置的支護(hù)不能滿足工作要求則應(yīng)將超前支護(hù)進(jìn)行適當(dāng)加大，支護(hù)距離的確定和現(xiàn)場的施工環(huán)境密不可分，要以此作為確定超前支護(hù)距離的重要依據(jù)。在進(jìn)行巷道超前支護(hù)時常采用的形式主要有拱形金屬支架式、梯形木棚式以及雙向鉸接頂梁式支護(hù)等。

在實(shí)施巷道的超前支護(hù)前，需在采煤工作面之前搭設(shè)替棚，搭建時應(yīng)當(dāng)與拱形金屬支架及十字鉸接頂梁緊密結(jié)合牢固，要求替棚的高度達(dá)到1.5m以上，長度控制在3～5m之間，必須確保作業(yè)人員有大于0.7m的側(cè)行寬度。當(dāng)實(shí)施巷道煤壁的支護(hù)且其在20m的范圍之內(nèi)時，應(yīng)在拱形金屬支架底部位置布置單排鉸接頂梁，將其跟單體液壓支柱一起進(jìn)行支護(hù)。或者是通過在拱形金屬支架下增設(shè)中柱，并將木頭塞入中柱頂部跟拱形金屬架的空隙內(nèi)，必須要對木頭采取可靠的加固措施，確保支柱的穩(wěn)定性和可靠性。當(dāng)采用梯形棚支護(hù)實(shí)施超前支護(hù)時，應(yīng)對煤壁與支護(hù)結(jié)構(gòu)的距離進(jìn)行考慮，來確定對應(yīng)的支護(hù)配套措施。在離煤壁10～20m的范圍時，應(yīng)采用單排鉸接頂梁與單體液壓支柱相互配合進(jìn)行。而在煤壁與支護(hù)距離為10m范圍之內(nèi)時，應(yīng)以梯形棚為基礎(chǔ)，同時使用雙排鉸接頂梁以及單體液壓支柱等進(jìn)行綜合支護(hù)。采用雙向鉸接頂梁式支護(hù)，因?yàn)槭猪斄捍嬖谙鄬^短的不足，在保證支護(hù)的安全性方面有一定的缺陷，并且十字頂梁存在過多的鉸接形式，在結(jié)構(gòu)承受較大壓力時容易出現(xiàn)脫焊開裂的問題，同時在運(yùn)輸時也不夠方便。雙向鉸接頂梁式是以十字頂梁式為基礎(chǔ)來進(jìn)行改造的，對十字頂梁支護(hù)有了進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，它的鉸接點(diǎn)大大減少了，同時對鉸接點(diǎn)布置的位置有了更科學(xué)的設(shè)計定位，較大地提升了鉸接點(diǎn)承載壓力的性能。在進(jìn)行支護(hù)時，雙向鉸接頂梁順著巷道的走向進(jìn)行布置，保證了頂梁能夠連續(xù)設(shè)置。需要沿著側(cè)向展開時又能很好地跟通常的鉸接頂梁可靠銜接，優(yōu)化了雙向鉸接頂梁的工作性能。

3 特殊工作面應(yīng)采取的措施

在實(shí)施采礦作業(yè)過程中，會有各種各樣的頂板條件存在，而不同類型的頂板會對采礦工作面產(chǎn)生不同的影響效果，要保證采礦作業(yè)的順利實(shí)施，就需要加強(qiáng)管理這些特殊工作面，這就要求為不同類型的頂板優(yōu)選最為合適的支護(hù)，避免對工作面造成影響。

當(dāng)開采過程中出現(xiàn)巷道頂板破碎問題，在對其采取支護(hù)加固時應(yīng)采取掩護(hù)式支架形式，這主要是掩護(hù)式支架適合在頂板壓力小并且頂板不完整的環(huán)境中使用。當(dāng)需要支護(hù)破碎的頂板時，要考慮頂板的破碎程度然后有針對性地進(jìn)行維護(hù)加固，例如可以將金屬網(wǎng)片鋪設(shè)在頂梁上對已經(jīng)破碎的頂板進(jìn)行防護(hù)。在中小煤礦頂板相對較硬時，可以通過采用適用于頂板較硬同時受到壓力較大頂板的支撐式支護(hù)方式。在實(shí)踐中，也可以依據(jù)頂板的具體硬度選擇其它的支護(hù)方式。當(dāng)開采中出現(xiàn)了煤壁片幫現(xiàn)象時，極易給開采工作面造成較大的影響，故而要對煤壁片幫開展有效地防治，避免其對工作面產(chǎn)生不利的影響。這就需要在進(jìn)行液壓支架的選擇時多加注意，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用那些端面較小且支護(hù)強(qiáng)的，合理配備防片幫的相關(guān)設(shè)施。在實(shí)際生產(chǎn)中超前支護(hù)必須及時完成，這樣可有效避免工作時出現(xiàn)煤壁片幫的現(xiàn)象。同時要最大限度地減小煤壁的暴露時間，對煤體也可進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚?，從根源上阻斷煤壁片幫現(xiàn)象的發(fā)生。

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作者簡介：趙建平，男，山西平遙人，太原煤炭氣化（集團(tuán)）公司生產(chǎn)技術(shù)管理部工程師，研究方向：煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理。endprint