采煤工作面超前维护吊移式巷道单元支架应用研究

摘要:田陈煤矿七一采区地质构造复杂，巷道起伏多，采煤工作面超前维护均采用单体液压支柱支护顶板，职工劳动强度大，施工效率低，巷道变形量大，制约安全高效生产。经研究，在七一采区东翼7109综放工作面轨道巷超前维护设计应用吊移式巷道单元支架支护顶板，取得较好效果，可为相似条件矿井提供借鉴。

关键词:采煤工作面超前维护支护工艺单元支架

1工作面概况

1.1采煤方法

田陈煤矿3下7109综放工作面位于七一采区东翼，工作面标高-810.6~-882.1m，开采3下煤层，煤厚3.0~6.3/4.8m，工作面面长200m，轨道巷临近7111工作面采空区，运输巷侧未采动，采用走向长壁后退式采煤方法，综采放顶煤采煤工艺，工作面采高3.2m。

1.2顶底板情况

直接顶为砂质泥岩，0~1.9/0.9m，黑色，砂泥质结构，参差状断口，半坚硬较完整，与下层明显接触，f=4~5；基本顶为中、细砂岩，25.2~36.4/30.8m，灰色，由中粒石英和长石组成，次圆状，分选好，砂泥质胶结，裂隙发育，方解石脉充填，坚硬，完整，f=6~8；直接底为砂质泥岩黑色，2.8~7.5/5.0m，砂泥质结构，参差状断口，半坚硬较完整，与下层明显接触，f=4~5；基本底为中细砂岩，14.1~20.3/17.2m，灰色，由中粒石英和少量长石组成，次圆状，分选中等，泥质胶结，斜裂隙发育，坚硬，f=6~8。

1.3巷道断面

工作面两巷均沿3下煤层底板布置，原始支护采用锚网梯（带）索联合支护。巷道断面形状为矩形，净宽为4.2m，净高为3.5m，净面积14.7m2。

2超前维护方式

2.1支护参数设计

通过对工作面采场情况及综机设备配套综合分析，轨道巷受7111工作面采空区影响压力大，设计轨道巷超前区域布置50架ZQ4000/20.6/45型巷道单元式支架，分两排沿走向布置，排距2.4±0.1m，每架间距2.6±0.2m，维护距离不低于60m，采用风动单轨吊挪移单元支架实现循环式移架。如图1所示。

2.2单元支架基本参数

ZQ4000/20.6/45型单元支架，主要技术参数如下：

支架型式：两柱支撑式巷道单元支架；支护高度范围：2400~4300mm；

支护强度：0.68MPa（4.4×2.6m/2架）；支护工作阻力：4000kN；

支架对底板比压：2.8MPa；外形尺寸（长×宽×高）：1812×940×（2060~4500）mm。

3移架方式

3.1循环式移架流程

降架→末架直接由排尾移至排头→升架，实现巷道支架仅支撑一次顶板。如图2所示。

3.2单元支架吊移流程

降架→支架横移至巷道中心→单轨吊吊移支架→支架横移支巷道两侧→升架。

（1）降架。操纵阀组手柄降立柱，降架时尽量使顶梁与底座保持平行。为提高支架的稳定性，需将液压支架降至最低高度。降架后，操纵阀组手柄将底座支撑板收回。

（2）支架横移至巷道中心。采用底调千斤顶配合圆环链方法将支架由巷道两侧移至巷道中心，便于单轨吊吊运。①将待移支架底调千斤顶伸出，将圆环链一端固定在待移支架底调千斤顶上，另一端固定在对面单元支架底座上或固定到巷帮锚杆上，尽量将圆环链拉紧；②将底调千斤顶操纵阀组手柄推到收的位置，然后远距离缓慢均匀供液，将支架缓慢拉移靠近巷道中部；③底调千斤顶行程500mm，需重复上述操作2~3次，即可将支架移至巷中。如图3所示。

（3）单轨吊吊移支架。将风动单轨吊开车至支架上方，将专用起吊板固定到支架上，并插好封销；操作风动起吊葫芦，将起吊钩头固定到支架起吊板两端，两个起吊葫芦同步缓慢起吊支架，支架底座箱离开底板高度不得超过500mm；缓慢开动单轨吊车，将支架运至排头，操作起吊葫芦将支架缓慢放下。如图4所示。

（4）支架横移至巷道两侧。采用与单元支架横移至巷道中心类似的方法，将单元支架由巷道中心移动至巷道两侧。

（5）升架。支架横移到位后，操纵阀组手柄升立柱，顶梁接顶后延长5~8s，保证支架达到预定的初撑力；操纵阀组手柄将底座支撑板撑开，增大支架接底面积，提高其防倒性能。

3.3注意事项

（1）应保证支架底座3/4面积以上有效接底，使支架处于一个较好的支撑状态，确保有效支护顶板。在支架支护前，应观察巷道底板的平整度是否满足要求，若不满足，需修复底板，防止支架倾倒或歪斜。

（2）巷道单元支架顶梁纵向偏摆角度最大值为±15°，横向偏摆角度最大值为±5°。在支架接顶之前，注意观察巷道顶板走向和宽度方向是否满足要求，若不满足，需进行调整。在顶梁一侧加枕木，避免支架顶梁纵向或横向偏摆过大，造成支架顶梁与立柱固定销、部件的损坏或支架的倾倒。

（3）升降立柱时，要注意保证两根立柱的同步，避免顶梁过度倾斜，造成顶梁体或立柱活柱损坏。支架接顶后，顶梁的横向斜角度控制到5°以内，过大影响支架的受力状态，支架易倾倒与歪斜。

（4）支架移动前需要将其降至最低高度，降低支架的重心高度，提高支架的稳定性。支架横向移动和单轨吊吊移之前需将底座支撑板收回，同时用螺栓、螺母将起吊板与底座吊装圆棒固定完善，避免起吊板脱落，造成安全事故。

（5）单元支架的最大支护高度应小于设计最大高度0.1m，最小高度应大于支架设计最小高度0.2m，初撑力不低于12MPa，保证底座、顶梁接底、接顶符合要求，有效支护顶板。

4支护效果

回采期间通过对轨道巷超前维护范围内围岩变形量进行观测，顶底板、两帮移近量最大值分别为356mm、472mm。通过巷道单元支架超前加强支护，巷道的变形在可控范围内，满足安全生产要求。

5结束语

七一采区东翼7109综放工作面轨道巷超前维护设计应用吊移式巷道单元支架支护顶板，实现了工作面顺槽超前维护方式机械化，解决了传统的迈步式超前维护支架反复升降对顶板破坏的难题，实现了超前维护与工作面设备同步推移机械化作业，保证了工作面端头、超前维护区域安全、高效支护。