顧小林

(皖北煤電集團(tuán)祁東煤礦采煤三區(qū),安徽宿州 234000)

煤礦綜采工作面支護(hù)技術(shù)問題探討

顧小林

(皖北煤電集團(tuán)祁東煤礦采煤三區(qū),安徽宿州 234000)

煤礦綜采工作面支護(hù)工作是煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ),如何科學(xué)有效支護(hù)則是現(xiàn)場管理人員首要思考的問題。本文主要采用文獻(xiàn)資料法和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法,對煤礦綜采工作面幾個常見的支護(hù)問題及解決方法進(jìn)行分析和總結(jié)。本文研究表明,合理選擇支護(hù)工具和支護(hù)方式是科學(xué)有效支護(hù)的關(guān)鍵。

煤礦 綜采工作面 支護(hù)

綜合機(jī)械化采掘技術(shù)在我國發(fā)展方興未艾，大量應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)作業(yè)中。然而，如何在綜采工作面進(jìn)行有效支護(hù)，確保人員的安全及生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行一直是綜采工作需著重考慮的問題。這其中涉及支護(hù)工具、支護(hù)方式的選擇問題。本文基于筆者十多年一線綜采工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，對煤礦綜采工作面支護(hù)主要問題進(jìn)行探討。

1 液壓支架的分類

綜采工作面液壓支架按照結(jié)構(gòu)來分一般有三種，即支撐式液壓支架、掩護(hù)式液壓支架和混合式液壓支架。三種液壓支架在機(jī)構(gòu)設(shè)計及適用條件均有所區(qū)別。

1.1 支撐式液壓支架

支撐式液壓支架發(fā)展較早，在煤礦應(yīng)用歷史也最為久遠(yuǎn)。支撐式液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是頂梁長立柱多。一般用于綜采面的支撐式液壓支架的頂梁3-5米，立柱根數(shù)6-8根(如圖1所示)。

支撐式液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了這種支架可承載較大的垂直方向壓力，但其水平承壓能力較差，穩(wěn)定性也較弱。支撐式液壓支架由于支撐力大，所以對頂板條件要求較高，一般用于穩(wěn)定、非破碎頂板支撐。

圖1 一種常見支撐式液壓支架結(jié)構(gòu)

圖2 一種常見掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu)

1.2 掩護(hù)式液壓支架

區(qū)別于支撐式支架，掩護(hù)式液壓支架在前部有個寬大的掩護(hù)梁，起到采空區(qū)進(jìn)行防護(hù)作用。在結(jié)構(gòu)上，掩護(hù)梁立于頂梁和底座之間，上部采取鉸接結(jié)構(gòu)，下部通過連桿形成四連桿結(jié)構(gòu)。為保障作業(yè)區(qū)足夠空間，掩護(hù)式液壓支架一般立柱較少，多為1-2根。掩護(hù)式液壓支架同時在側(cè)面布置側(cè)翼護(hù)板，避免側(cè)面矸石進(jìn)入(如圖2所示)。

與支撐式支架相對應(yīng)，掩護(hù)式液壓支架可承載較大的水平推力，但垂直承壓較小，切頂性能弱。掩護(hù)式支架的頂梁短，局部抗壓強(qiáng)度大，能較好掩護(hù)作業(yè)面。一般來說，該液壓支架對頂板形態(tài)要求不高，可用于破碎頂板支護(hù)，但由于垂直支撐力不足，所以頂板來壓不能太大。

表1 液壓支架選擇方法

1.3 混合式液壓支架

混合式液壓支架在結(jié)構(gòu)上兼具支撐式和掩護(hù)式支架特點(diǎn)，立柱較多且有掩護(hù)梁。圖3是一種典型的混合式液壓支架形式。

混合式液壓支架具有較好的水平和垂直承壓能力，但結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，安裝維護(hù)繁瑣，成本也較高，現(xiàn)場支護(hù)應(yīng)用還不普遍。

2 液壓支架的選擇

2.1 選擇的原則

液壓支架的選擇遵循兩個基本原則，即適用性和經(jīng)濟(jì)性原則。適用性原則是支架選擇的首要原則，即所選支架應(yīng)能滿足綜采工作面的支護(hù)要求，確保采掘工作的安全順利進(jìn)行。經(jīng)濟(jì)型原則則是強(qiáng)調(diào)在適用性原則的基礎(chǔ)上，以更低的成本、更經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)有效支護(hù)?？刹捎脝为?dú)支撐或掩護(hù)式支架的不采用混合式，可采用小型支架的不采用中大型支架，可采用國產(chǎn)支架的不采用進(jìn)口支架。

圖3 一種常見混合式液壓支架結(jié)構(gòu)

2.2 選擇的方法

液壓支架選擇的主要依據(jù)是頂板條件，包括三種情況，即頂板破碎程度、垂直壓力情況和水平壓力情況。根據(jù)這三種頂板條件的不同組合，可以選擇不同的液壓支架進(jìn)行支護(hù)(見表1)。

當(dāng)然，支架的選擇還要結(jié)合作業(yè)工作面實(shí)際工作環(huán)境確定，小空間作業(yè)面頂板破碎度大且垂直壓較大情況下，也可采取多組小規(guī)格支撐式支架或支撐式與掩護(hù)式支架共用支護(hù)方式。

3 特殊工作面支護(hù)

3.1 懸空頂板支護(hù)

懸空頂板硬度高、面積大，是綜采工作面支護(hù)工作特別需要注意的。由于來壓不穩(wěn)定，懸空頂板隨時有冒頂危險，給安全生產(chǎn)帶來隱患。對于懸空頂板支護(hù)，一般先采取事先放頂辦法，常用高壓注水或深孔爆破(低瓦斯環(huán)境下)。在放頂之后再根據(jù)頂板情況采取相應(yīng)的液壓支架支護(hù)。對于不便放頂或瓦斯環(huán)境不允許情況，也可采取大噸位支撐式支架進(jìn)行支護(hù)，但需時刻監(jiān)控頂板變化，特別是來壓情況。

3.2 高度破碎頂板支護(hù)

頂板破碎程度較高時一般采用掩護(hù)式支架配合金屬網(wǎng)支護(hù)，一些高度破碎且來壓較大頂板，也可采取混合式支架配合金屬網(wǎng)支護(hù)。如果頂板破碎面積較大，可考慮在金屬網(wǎng)之上再增加走向梁支護(hù)，增加支護(hù)面積和強(qiáng)度。另外，走向梁的增加也有助于支架的帶壓移動。

3.3 片幫煤壁支護(hù)

煤質(zhì)松軟或采高過大(大于2米)容易導(dǎo)致片幫煤壁，不及時處理則形成頂板裸露，造成冒頂事故。對于片幫煤壁需要采取提前支護(hù)，在采空區(qū)打貼幫支柱，同時及時對液壓支架進(jìn)行前移，保護(hù)采空區(qū)頂板。對于嚴(yán)重片幫或已經(jīng)形成部分塌落區(qū)域，則需要在貼幫支柱上方同時增加托梁，強(qiáng)化對頂板的支護(hù)。

4 結(jié)語

綜采工作面的支護(hù)工作是煤礦安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容，對于支護(hù)工具和支護(hù)方式的選擇，首先要在明確各液壓支架工作原理和適用環(huán)境下進(jìn)行?？茖W(xué)合理的綜采面支護(hù)既保證了安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行，也降低了生產(chǎn)過程的整體成本，是煤礦管理精細(xì)化的重要體現(xiàn)。

[1]張寶琴,袁旭芳.液壓傳動與采掘機(jī)械[M].北京：北京交通大學(xué)出版社,2012(11).

[2]王國法.放頂煤液壓支架與綜采放頂煤技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2010.(7).

[3]尚彥亭.關(guān)于煤礦綜采工作面支護(hù)技術(shù)問題的探究[J].科協(xié)論壇,2013(7).

[4]張付全,張礦局,謝慶華.綜采工作面液壓支架選型[J].陜西煤炭,2012(4).