大采高综采工作面顺槽超前支架支护技术研究

浅谈端头及顺槽超前支架支护技术应用摘要:随着我国目前综采技术的不断完善和提高,综采工作面端头支架的使用显得尤为重要,改善工作面端头的支护状况,实现综采工作面端头作业的机械化和自动化,是提高综采工作面安全、高产和高效的重要途径。

本文对端头及顺槽超前支架支护技术应用进行了分析和总结。

关键词:综采工作面液压支架支护煤炭作为我国的主要能源,在国民经济建设中具有重要的战略地位。

在我国煤炭总储量中,有73.2％的储量埋深在600 m以下,随着煤炭资源的不断开发,越来越多的矿井进入深部开采。

随着煤矿开采深度的增加,如何解决深部松软破碎围岩巷道的支护问题,是目前深部煤炭资源开采中的一项技术难题。

端头管理和支护的好坏,是决定工作面能否正常运转和评价工作面安全程度的关键。

随着综采工作面不断向前推进,超前压力的前移,需要在工作面出口超前加强支护。

综采工作面要根据采面的地质条件、煤层倾角和厚度等综合因素来考虑,选取合适的端头及顺槽超前支架支护,为提高安全性和可靠性创造有利条件。

1 液压支架支护技术实现了端头及顺槽超前支护机械化传统的工作面端头及顺槽超前的单体支柱支护方法与现代化的综采、综放装备不相匹配,成为综采、综放工作面实现高产高效的主要障碍,原端头及两顺槽超前区的支护是被动的、落后的,具有明显的劳动强度高、机械化程度低的不足。

根据综采、综放工作面端头及两顺槽超前支护的要求,液压支架能够超前煤壁近60 m进行强力支护,适应大功率、大运量、高可靠性的综放工作面沿空侧端头支护及轨道顺槽的超前支护要求。

轨道顺槽端头支架与综采工作面最后一架过渡架相邻,转载机布置在端头支架中间,前、后输送机机尾分别布置在轨道顺槽端头第一架侧面。

综采、综放工作面端头及两顺槽超前液压支架支护技术提高了工作面端头及两顺槽超前支护的机械化水平,具体体现在:(1)综采、综放工作面端头及两顺槽超前液压支架为整套支架,由端尾支架、端头支架、超前支架和锚固支架组成。

大倾角大采高工作面超前支护技术发布时间：2022-11-30T03:40:03.695Z 来源：《新型城镇化》2022年22期作者：林勇1 邓聪明2 杨开安2 李世劲2 [导读] 为了提高煤炭资源回收率、改善采掘接替紧张局面，采用大倾角大采高（厚煤层）成套设备开采。

1.川煤集团公司安全生产技术委员会办公室2.华荣能源有限责任公司小宝鼎煤矿摘要：大倾角、大采高形成的巷道净宽约4.5m，两巷的上帮高度都在4.8m以上，无法采用单体支护；采用超前液压支架，巷道宽度更宽，宽度约6-7m，上帮高度在6.2m以上，为了保证安全回采，采用了锚杆、钢筋托梁、金属网等组合的超前支护，使其支护可靠，安全高效。

关键词：大倾角、大采高、超前支护1概述为了提高煤炭资源回收率、改善采掘接替紧张局面，采用大倾角大采高（厚煤层）成套设备开采。

由于运输巷超高，软底，端头支架移动困难、超前支护费时较长，影响正常生产，月产量为2.5万吨左右。

综采工作面常见的超前支护：单体液压支柱+铰接顶梁或木帽；超前支架。

但大倾角大采高综采工作面两巷需要的巷道净宽约4.5m，两巷的上帮高度都在4.8m以上，无法采用单体支护；采用超前液压支架，巷道宽度更宽，宽度约6-7m，上帮高度在6.2m以上。

掘进时间长，资金投入大，而且顶板控制难度大，性价比太低。

2超前支护技术对采煤工作面超前支护的研究非常多，目前，主要有单体液压支柱、超前液压支架，其中更有履带式的超前液压支架，然而从大倾角煤层开采以来都是沿用的近水平煤层的单体液压支柱作超前支护，未根据大倾角煤层的围岩特点，研究方便安全高效的超前支护。

本项目通过数值模拟，理论分析、相似模拟、运用在线监测等手段，运输巷出现超高巷道无法采用传统的超前支护技术。

设计以锚索支护为重点，锚杆、钢筋托梁、金属网等结合的超前支护，使其支护可靠，安全高效。

3 工作面概况3.1 工作面简介6231大倾角大采高工作面为位于+1030m水平六采区，该工作面回采23#层煤，上止标高为：+1379.74m，下止标高为：下起+1299.87m。

215大采高开采技术适用于厚度在3.5~6.0m间的煤层，具有效率高，产量大等优点，同时布置的巷道简单，可以提升矿井产量以及效益，成为现阶段厚煤层开采的重点发展方向。

由于大采高开采矿压显现更为明显，回采巷道超前段围岩变形在矿压作用下更为明显，控制巷道超前段围岩变形是回采巷道超前支护主要目的。

李辉等以赵固二矿为研究对象，对于回采巷道采取的超亲支护方式进行优化，取得显著的应用效果[1]；王进路等采用数值模拟方式对大采高工作面开采时矿压分布、回采巷道围岩应力以及变形情况进行分析，并合理确定超前支护范围[2]；葛亚兵对淮南顾桥矿1161（ 3）工作面回采巷道进行支护设计，并总结了巷道锚网索支护经验[3]。

文中以8100回采工作面为研究对象，对采取超前支护措施分析，以期能为其他矿井回采巷道超前支护提供一定借鉴。

1 工程概况色连一矿8100回采工作面位于一盘区中部，进风立井北部255米，北临近煤层变薄区，南靠近以8101采空区，在8100与8101采空区间有20米保安煤柱，西部以回撤通道（大巷保护煤柱为界），东部以古河床冲刷煤层变薄区（实煤岩体区域）。

工作面东西北部以及上下层均无采空区、小窑破坏，南部为8101采空区。

采面回采长度1397m，倾斜长度280m，开采2-2上煤，2-2煤层顶底板岩性见图1。

图1 煤层顶底板岩性2 采面开采方式采用大采高方式进行煤炭开采，落、装煤采用7LS6C采煤机，运煤采用SGZ1000/3×1000刮板机（具体参数见表1）该机采用自移系统与皮带机尾连接，ZY11000/25/50D型掩护式支架（具体参数见表2）维护工作面顶板，平均采高为3.67m，沿底板后退式开采，循环进度为0.865m。

3 巷道超前支护3.1 回采巷道支护回风巷（2100巷）：矩形断面，巷道全长1580m，净宽.4m，净高3.5m，锚杆+锚索+金属网联支护，同时又间套工字钢梁及W钢带提高支护强度，运输巷（5100巷）：矩形断面，巷道全长1627m，净宽5.2m，净高3.5m，锚杆+锚索+金属网联合支护，同时又间套工字钢梁及W钢带提高支护强度。

大采高综采面顺槽超前支护设备的研究与应用宋德军（煤科总院太原分院。

山西太原０３０００６）摘要：介绍新型大采高综采面顺槽超前支护支架的技术关键、结构特征、技术参数，分析了支架在神华集团神东矿区井下的试用效果，证明支架在条件适宜的矿井具有推广价值。

关键词：顺槽；超前支护；液压支架中图分类号：ＴＤ３５５．３文献标识码：Ａ文章编号：１０ｃＢ硼１（２００６）０３－００７１－－０２一、概述．传统的综采面顺槽超前支护主要用单体液压支柱加金属铰接顶梁进行支护，但这种人工支护方式支护强度低，劳动强度高，回柱危险性大。

随着综采面机械化程度和单产的快速提高，通风、运输和开采工艺对顺槽断面尺寸要求越来越大，神华集团神东矿区大采高综采面顺槽宽度已经达到５０００—６０００ｍｍ，高度已经达到３６００ｍｍ，还将逐步提高到４０００～４５００ｍｍ。

传统单体支柱支护方式从支护能力、支护高度、支护速度、自动化程度、可操作性、安全性等方面都不能适应这种高产高效综采面对超前支护的要求，顺槽超前支护已经成为制约大采高工作面高产高效的瓶颈。

因此，研制适应大采高综采面顺槽超前支护要求的支护设备具有重要意义。

目前，煤科总院太原分院研制的大采高综采面顺槽超前支护支架已经在神华集团神东矿区批量投入应用，包括ＺＹＤＣ３０００／２８／４７型运输顺槽超前支护支架（如图１）和ＺＦＤＣ６０００／２６．５／４７型回风顺槽超前支护支架组（如图２），都取得了很好的使用效果。

图１ａⅨ湖吖２８，４７型运输顺槽超前支护支架图２ＺＦＤＣ６０００／２６．５／４７型回风顺横超前支护支架组二、前支护支架设计技术关键在研制过程中，设计人员紧密结合神东矿区大采高综采面顺槽地质条件和工作面生产技术条件，主要研究解决收稿日期：２００６－０２－２３了如下关键技术问题：１、合理的超前支护强度。

支架对顺槽顶板的超前支护作用以“护”为主，初撑支护强度不宜过高，初撑力与锚杆力联合支护能够防止采动影响顶板下位岩层过早离层破碎即可。

综采工作面超前支护的安全技术措施1、挂梁支柱作业前必须先执行敲帮问顶制度，用长把工具找掉活煤、活矸。

2、作业前必须清理好退路，保证退路通畅。

3、单体支柱要求穿好铁鞋，铁鞋必须拴链子并挂在支柱把手上，拴好防倒绳和防倒钩。

4、当刮板输送机下滑影响下端头支护时，位于溜尾上方的双楔梁可以空一柱跨溜尾进行支护。

5、当两端头压力大时，在关门柱支护的基础上加戗柱加强支护。

6、所使用的支柱必须完好、不漏液、不自动卸载、无外观缺损；铰接梁无断裂和变形严重现象。

7、支柱正上方，铰接梁与巷道顶板之间要用木板垫实、接顶要严密。

8、支柱支设成一条直线，要求支好后支柱把手方向一致。

9、支设关门柱时要先支后回，支设新关门柱后方可回柱。

10、支柱必须打在实底上，支柱必须穿铁底鞋，所有底鞋必须绑丝，以防丢失。

11、当刮板输送机上窜或下滑时应及时调整两端头支护形式以满足现场要求。

12、支设支柱时必须两人协同作业，先将柱帽与支柱柱头捆绑牢固，量好支柱排距与柱距，一人扶柱一人注液，支设完成后用铁丝将支柱及柱帽与顶板上的钢筋网捆绑牢固。

13、架设棚梁时必须三人协同作业，标好棚距后，两人先将π型钢梁抬起，用铁丝将π型钢梁一头与靠巷道下帮顶板上的钢筋网捆绑牢固，然后人员站在高蹬上将π型钢梁抬起，用铁丝将π型钢梁另一头与靠巷道上帮顶板上的钢筋网捆绑牢固。

14、回柱时严格执行先支后回的原则,按照由里向外的顺序进行，不得提前回柱，严禁控顶作业。

15、回撤棚梁时检查棚梁与顶板捆绑的铁丝是否完好，只有在完好时方可卸下单体支柱，将单体支柱卸下后，人员站在高蹬上拆下靠巷道上帮捆绑棚梁的铁丝，交与另一人，然后与第三人配合拆下棚梁另一头。

16、回撤与支设机巷超前支柱及棚梁时必须闭锁转载机及破碎机，不经作业人员同意不得启动。

17、人员站在高凳上作业时，高凳必须放稳放平，人员站立时必须站稳。

18、在支设前必须稍开注液枪，将三用阀内的煤渣冲冼干净，注液枪卡环与三用阀联接时必须推到位，且人员在作业时要站在侧面进行作业，以防卡环破损注液压冲出伤人。

超前支架、端头支架在综采工作面的应用研究摘要：从工作面概况、采煤方法及设备型号、液压支架的布置、效益分析等方面，论述了端头液压支架代替密集支护在发凤凰山矿综采工作面的应用。

关键词：综采；端头液压支架；液压单体；密集；支护1 综采工作面超前支护现状及局限性根据《煤矿安全规程》规定，采煤工作面所有安全出口与巷道连接处20m范围内，必须加强支护；综合机械化采煤工作面范围内的巷道高度不得低于1．8m。

即采煤工作面两顺槽20m范围内必须采取超前加强支护。

传统的采煤工作面两顺槽超前支护主要以单体液压支柱配合金属铰接顶梁进行支护，根据巷道断面及顶板压力情况确定支护参数，以确保安全出口的畅通。

但是在特殊地质条件和临面开采时，单体液压支柱配合铰接顶梁进行超前支护的局限性逐渐表现出来，主要有以下几个方面：(1)支护强度低。

对于顶板压力较大的煤层，达不到支护强度，易造成工作面安全出口处顶板下沉，单体支柱钻底多，回撤困难，特别是工作面后部密集切顶处尤其如此。

(2)支护速度慢。

由于单体液压支柱、顶梁支设及回撤速度难以大幅度提高，制约了工作面的推进速度，难以实现高产高效。

(3)劳动强度大。

由于支设回撤单体支柱及顶梁频繁，造成工作面回采使用人员多，劳动强度大。

(4)成本高，安全性差。

因顶板压力大或操作等原因，支柱、顶梁、柱鞋的损坏量较大，增加成本支出。

并且工序复杂，人工操作多，造成事故的概率较大。

综采工作面端头的支护方法综采工作面两端头常规的支护方法是人工采用单体液压支柱配合木柱帽进行密集支护，单体支护间距要求不得大于1 m，人工搬移支柱次数为1次/根/循环，且综采工作面两端头受顶板初次来压和周期来压的影响属应力极不稳定区，人工操作时不仅劳动强度大且存在很大的安全隐患。

针对以上问题，凤凰山矿首次在综采工作面采用端头液压支架代替端头密集支护的办法进行支护，取得了良好的效果。

1工作面概况2采煤方法及设备型号主要采煤配套设备见表1。