【摘 要】嵩山煤礦在“三軟”煤層綜采面上端頭及超前段壓力大、單體柱易鉆底的不利條件下，通過研究與實施自移式抬棚支護技術，成功地解決了“三軟”煤層綜采面上端頭及超前段支護難的問題，最終實現了安全、有效的穩(wěn)定支護。

【關鍵詞】“三軟”煤層 綜采面 上端頭及超前段支護

一、前言

“三軟”煤層，是指煤層軟、頂板軟和底板也軟的煤層。綜采工作面在回采過程中，上超前傳統(tǒng)的一梁四柱雙抬棚支護存在一定弊端，即單體柱鉆底量過大、π型梁壓彎。河南永華能源嵩山煤礦所開采的煤層屬于“三軟”煤層，通過研究并實施，有效的解決了“三軟”煤層綜采工作面上端頭及超前支護難的問題。

二、 概況

嵩山煤礦煤層平均厚度為4.42m，煤層較穩(wěn)定，煤層走向近東西，傾向北；煤層為緩傾斜煤層，傾角為15°～20°，平均傾角17°。煤層受滑動構造影響，組織疏松，強度低，普氏硬度系數小于0.3，回采時煤層易冒落、片幫。

工作面上順槽超前支護方式兩種：梯形半圓拱支護；單體液壓支柱配合π型梁架順山棚支護；單體液壓支柱配合π型梁支護長度不少于10m，兩種加強支護形式總長度不少于20m。此文只針對單體柱π型梁支護段。

煤巷掘進工作面頂底板巖性情況詳見表1。

三、上端頭及超前段原支護

（一）上端頭支護

采用3.6mπ型梁配合DW25-250/100型單體液壓支柱支護。π型梁上端距支柱中心200mm打設一根單體柱，下端擔在端頭支架上，搭接長度不低于300mm。中間支設三排抬棚，距端頭支架上幫100mm支設一對6m抬棚，一梁六柱，距上幫幫柱200mm支設一排抬棚，采用2.4mπ型梁和4mπ型梁一梁四柱支設（隨著工作面推進，上端頭面積寬度滿足要求后，兩抬棚中間及時補打抬棚以加強支護，如果工作面上端頭面積增大，根據現場情況及時補打抬棚以加強支護，抬棚數量可增不可減）。單體柱初撐力不小于4.5Mpa。

（二）上超前支護

圖1 綜采工作面上超前原支護斷面圖

選取3.6mπ型梁配合DW25-250/100型單體液壓支柱單支護，采用一梁四柱雙抬棚支護形式。π型梁順著巷道方向對接布置，一梁四柱，上下幫支柱中心距梁端200mm支設一根單體柱，從下幫到上幫柱距為（中-中）1500mm、1400mm處各打一根單體柱作為中心柱。在機巷與行人巷預留支柱位置打抬棚加強支護，抬棚梁為2.4m長π型梁，一梁四柱。如圖1所示。

四、上端頭及超前改變后支護

（一）上端頭支護

采用3.6mπ型梁配合DW25-250/100型單體液壓支柱支護。π型梁上端距支柱中心200mm打設一根單體柱，下端擔在端頭支架上，搭接長度不低于300mm。中間支設三排抬棚，距端頭支架上幫100mm支設一對6m抬棚，一梁六柱，距上幫幫柱200mm支設一排抬棚，采用2.4mπ型梁和4mπ型梁一梁四柱支設（隨著工作面推進，上端頭面積寬度滿足要求后，兩抬棚中間及時補打自移式抬棚抬棚以加強支護，如果工作面上端頭面積增大，根據現場情況及時補打抬棚以加強支護，抬棚數量可增不可減）。單體柱初撐力不小于4.5Mpa，自移式抬棚初撐力不低于10 Mpa。

（二）上超前支護

選取DW25-250/100型單體液壓支柱配合3.6m長π型梁架順山棚，π型梁順著巷道方向對接布置單排支設，棚距600mm，一梁兩柱。幫兩側支柱中心距梁端200mm分別支設一根，中間位置打設兩排自移式抬棚。在機巷與行人巷預留支柱位置打抬棚加強支護，抬棚梁為2400mm長π型梁，一梁四柱，抬棚距幫柱300～500mm各支設一排，要求抬棚梁頭要對接，抬棚梁與頂梁之間要用木楔背實。單體柱初撐力不低于6.0Mpa，自移式抬棚初撐力不低于10Mpa。如圖2所示。

圖2 綜采工作面上超前改變后支護斷面圖

五、自移式抬棚工作原理及特點

（一）工作原理

該裝置利用綜采工作面液壓管路系統(tǒng)及推拉油缸，實現自移式邁步。其中頂梁可自動升降，底座也可由立柱連接下柱窩銷軸提起。移動自移式抬棚時先檢查頂板，確定支護有效安全無誤后，將后立柱降下，同時向推拉油缸供液，達到600mm行程即可滿足要求，拉完后架，升起后立柱，達到頂板支撐高度后，降前立柱，向推拉油缸供液，推移前架移動。如此循環(huán)。

（二）特點

由于頂梁、底座和柱體均為鋼性結構，工字鋼配合立柱，二者相互作用時變形較小，該裝置不僅克服了鋼絲繩的柔性副作用，接觸頂底板面積較以往π型梁單體柱大大增加，不僅支護強度變大，而且還消除單體柱鉆底量大隱患，徹底解決了原單體柱初撐力達不到規(guī)定的弊端。自移式抬棚設計有操作臺且系統(tǒng)簡單，工人只需控制操作閥即可實現自移式抬棚移動。無需人工攛梁。

六、自移式抬棚應用效果

（一）自移式抬棚裝置為全機械結構，設計新穎美觀，結構簡單，制造安裝維修容易，經濟適用，易于推廣。

（二）省去人工攛棚的工序，降低施工風險，保證工人安全。

（三）解決綜采工作面因“三軟煤層”地質條件，端頭及超前支護段單體液壓支柱鉆底量大初撐力不夠之弊端。

（四）節(jié)約生產成本，提高生產效率。

（五）可推廣應用于同等條件綜采工作面，在社會效益上有較大影響。

七、經濟效益分析

經濟效益主要從減少人工費用支出及支護設備損耗兩個方面進行計算：

（一）每年減少人工費用支出：按照每年365天，每天兩個生產班，每班減少安排2人進行攛棚及打設單體柱的工作，每人支付工資240元，計算得365×2×2×240=350400元；

（二）每年減少設備損耗費用：端頭支護段減少四根6m抬棚，即4×6=24根單體柱，超前支護段減少10m范圍單體柱，π型梁棚距0.5m，即10÷0.5×2=40根單體柱，共計減少64根單體柱使用量。按照損耗系數0.1根/月，每根單體柱1000元，計算得12×64×0.1×1000=76800元；共計350400+76800=427200元。

參考文獻：

[1]孟憲銳，徐永勇，劉環(huán)宇.難采煤層的分類標準與定量化研究[J].煤炭學報，2000（4）：348-351.

[2]孫光中，田坤云，關鵬云.“三軟”煤層機采工作面端頭支護技術[J]. 遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2013-04-15.

[3]李宗濤，楊建立，閆志龍，文立杰，王志平.工作面端頭支護方式的探討[J]. 煤礦安全. 2001（07）.

[4] 石文波.英國工作面端頭支護[J].煤炭科學技術. 1985（11）.

[5]鄭金騰.采煤工作面端頭受力分析[J]. 中國煤炭. 2006（07）.

作者簡介：

鄧小磊（1982—），男，河南新安縣人，助理工程師，2006年畢業(yè)于河南理工大學，本科學歷、學士學位，現從事煤礦技術與安全管理工作。