炮采工作面破碎顶板大采高整体移溜采煤支护工艺改革
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1 炮采工作面破碎顶板大采高整体移溜采煤支护
工艺改革
摘要：破碎顶板大采高整体移溜采煤，存在○1煤壁侧打不上贴帮柱，煤壁片帮漏顶，存在着安全隐患，威胁着安全生产。○2DZ28—100型单体液压支柱三用阀设计在支柱底部，放顶回柱矸石易埋三用阀。○3底板软支柱钻底，顶板台阶下沉。
通过支护改革增加π钢支架支护，塑料编网护顶，支柱穿铁鞋。解决了生产中的安全隐患，提高工时效率。
关键词：破碎顶板；π钢支架；塑料编网护顶；支柱穿铁鞋；
采煤长壁炮采工作面整体移溜，在破碎顶板大采高（使用DZ28—100型单体支柱）条件下，采煤支护存在以下问题难以解决。
1、因地质构造影响，顶板压力大煤壁片帮，煤层软煤壁片帮。造成梁端距严重超宽，顶板破碎引起漏顶。支设贴帮柱，贴帮柱不能有效护帮控制片帮及悬露的顶板如图（1）。
2、单体支护为齐梁齐柱正悬臂支护，支柱支设在铰接梁位置是支柱中心线距梁头0.6米，距梁尾0.4米，放炮后悬顶面积较大即悬臂长度1.8米，片帮造成的空顶面积扩大如图（2）。 2
3、工作面分伙作业不能及时移溜，因个伙作业条件，人工熟练程度技术能力都不同，挂梁、攉煤进度参差不齐不能及时移溜支柱。
4、放炮后顶板处于悬臂状态时间长，采取打临时支柱措施，移溜时又必须摘除碍事的临时支柱，频繁摘除支柱顶板管理增大难度。
5、煤层底板软单体支柱钻底，造成顶板沿煤壁抻开台阶下 3 沉，如图（3）。
6、DZ28—100型单体液压支柱三用阀设在支柱下部距支柱底座（800mm），在切顶线回撤支柱时，矸石易埋三用阀，回收支柱难度增大。
根据以上工作面作业中出现的确问题，提出在缓倾斜煤单体液压支柱工作面增设π钢支架方案。
增设π钢支架选择了三个方案：
第一个方案；采用两架π钢支架组成一组对棚，两根钢梁交错布置，交替迈步前移。在使用过程中发现，迈步前移频繁缩腿移钢梁，破坏了顶板完整性，增大顶板管理难度。分析研究找出原因，因为π钢支架在没有卸压缩腿前，单体液压支柱处于工作阻力状态。经过现场压力测试支柱工作阻力达到２５Ｍｐ以上，当支柱卸压移梁再注液升压后支柱为初撑力状态。这就是说π钢支架通过移动后对顶板支撑力，由工作阻力转变 4 为初工作阻力，人为造成π钢支护对顶板支撑力下降。
第二个方案；一架π钢支架与一架铰接梁支护组成一组，π型梁做副梁铰接梁做主梁两组间隔０.7米，作业中发现问题，当移π型梁后切顶线柱距大，有一架支柱失效，空顶面积达1.4２米。柱距增大支柱承载载荷加，切顶线支架变形较多，回收支柱作业难度增加，不利于安全作业。
第三个方案；在工作面单体铰接梁支护布置形式不变状态下，由三、四排支护管理顶板改为二、三排支护管理顶板，每隔两架棚增加一架π钢支架，π钢支护间距１.0米。
选择第三个方案首先在支护设计上进行对比，对比方案如下
一、没有增加π钢支架前支架设计计算
没有增加π钢支架前，支柱排距1.0米,柱距0.5米最小控顶距3.2米。
支柱单位面积的工作阻力：
（1）式 Ｐ＝Ｋ×Ｍ×Ｒ＝7×2.7×2.5
=47.2(T/M2)
式中:P—单位面积支柱工作阻力(T/M2)
K---载荷系数取（7）
R---顶板岩石平均容重 2.5T/M3 5 M—工作面采高2.7米
支护密度
（2）式 G = P / (V×p) = 47.2 / (0.85×30)
=1.85根/M2
式中：G — 支护密度（根/M2）
P — 支柱工作阻力（T/M2）
V — 支柱工作阻力实际利用系数取0.85
P — 支柱的额定工作阻力30/根
柱距：
（3） 式 B = N /（G×L）= 3 /（1.85×3.2）
= 0.51(M)
式中：B — 柱距（M）
N — 最小控顶距支柱排数
G — 工作面支护密度（根/M2）
L — 最小控顶距（米）
二、增加π钢支架后的支架设计计算
增加π钢支架后，支柱排距1.0米,柱距0.5米,最小控顶距2.4米。支柱单位面积的工作阻力没有改变：
由 (1)式 得 P = 47.2T/M2 6 由 (3)式 求得支护密度公式：
(4)式 G = N /（B×L）= 3 /（0.51×2.4） =2.45根/M2
通过支护设计对比；增加π钢支架前与增加π钢支架后的密度比为1.32，即M2增加0.6根，支护合理。
三、π钢支架移设方式
π钢支架是由π型梁与单体液压支柱构成，π型梁长2.4米, π钢支架一梁两柱。π钢支架与单体铰接梁支架布置为交错梁—齐柱式，π型梁与铰接梁梁头错距0.4米。
放炮后在铰接梁掩护下前移π型梁，π型梁顶在煤壁上，然后在π型梁梁头0.2米位置及时打上贴帮柱，控制片帮漏顶端。
单体支柱钻底，采取支柱穿铁鞋方式防止支柱钻底。铁鞋为自制铁鞋，利用废旧的40T溜槽，割下溜槽边加工制成长1.5米的铁鞋,每个铁鞋上支设三根支柱。
回收单体支架时，矸石易埋三用阀，采用塑料经编网护顶，切顶线支柱回收后，塑料编网自然下落挡矸如图（４）（５）。 7
四、结论
通过鉴定，增加π钢支架具有以下优点：
1、π型梁它重量轻，强度大。由于是无极迈步，迈步距离可随顶板情况和空顶面积大小而定，悬臂长度不受现场条件限制。特别是在破碎顶板条件下，根据现场情况可以任意调整悬臂长度及时支护顶板，充分展现π钢支护的优越性。
2、工作面放炮后前移π型梁顶在煤壁上，及时维护住炮后暴露的顶板面积，攉煤后及时靠煤壁打上贴帮柱刹帮，有效的防止了煤壁片帮漏顶。
3、悬臂段π型梁有整体优势，比铰接梁悬臂状态支撑顶板能力强效果好。
4、当整体移溜的过度段顶板破碎、顶板压力大时，在π型梁上及时打上贴帮柱，有效维护住顶板，安全移溜。
5、支柱穿铁斜有效地控制了支柱钻底，控制了顶板台阶下 8 沉，铁鞋可以回收复用。
6、塑料编网护顶，阻止了矸石埋三用阀，大大减轻了放顶作业人员的劳动强度，提高了作业效率。
通过支护改革，解决了在破碎顶板条件下整体移溜
作业中各环节长的安全隐患，保证了安全生产。
