張興剛

摘 要：以淮北礦業(yè)神源煤化工（鄒莊礦）3204工作面為例，分析超前支架及端頭支架的應(yīng)用技術(shù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)超前支架及端頭支架及配套設(shè)備進(jìn)行合理選型，與綜采工作面兩巷的支護(hù)形式有效的結(jié)合起來(lái)，充分減少勞動(dòng)生產(chǎn)力，大大提高綜采工作面的采煤效率，最終確保實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、高效開(kāi)采的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；超前支架；端頭支架

引言

隨著淮北礦業(yè)采煤技術(shù)的發(fā)展，采煤機(jī)械化程度達(dá)到97%以上，而在神源煤化工有限公司，采煤機(jī)械化程度實(shí)現(xiàn)了100%，作為新投產(chǎn)礦井，根據(jù)神源煤化工有限公司（鄒莊礦）的煤層分布情況，主要采煤方式是綜采一次采全高，為了最大限度地發(fā)揮機(jī)械化程度，綜采工作面兩巷及下端頭分別引進(jìn)了超前支架及端頭支架，大大提高了綜采工作面的回采效率，大大減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)此，為了發(fā)揮超前支架及端頭支架的作用，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐及應(yīng)用，保證綜采工作面的高產(chǎn)高效，對(duì)綜采工作面兩巷超前支架及端頭支架的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了研究。

1 神源煤化工（鄒莊礦）及3204工作面的地質(zhì)概況

1.1 鄒莊礦概況

安徽神源煤化工（鄒莊礦）位于淮北礦區(qū)東南部的雙堆小區(qū)，地處安徽省濉溪縣境內(nèi)，距宿州市約25km。東以雙堆斷層及F22斷層為界，西以南坪斷層為界；南以10煤露頭線(xiàn)為界，北以27勘探線(xiàn)與錢(qián)營(yíng)孜煤礦為界。南北長(zhǎng)約6.5km，東西寬約3～5km，面積約28.1815km2。全礦井地質(zhì)資源量333.4739Mt，可采儲(chǔ)量169.1851Mt。

區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造形態(tài)為一較寬緩軸向北東向西南仰起的向斜，其東翼被雙堆斷層切割，西翼被南坪斷層及F25斷層所夾一系列斷層切割。區(qū)內(nèi)斷層較為發(fā)育，中部煤組62、72、82煤層遭受巖漿巖侵蝕破壞。本區(qū)可采煤層自上而下分別為：32、51、52、62、72、82、10計(jì)7層。依據(jù)煤層的可采指數(shù)和可采面積指數(shù)綜合確定本區(qū)32、62、72、82為較穩(wěn)定煤層。51、52、10為不穩(wěn)定煤層。

礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬(wàn)t/a，礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限為50.3a。礦井采用立井多水平開(kāi)拓方式，設(shè)主井、副井、中央風(fēng)井3個(gè)井筒，（東風(fēng)井正規(guī)劃中）一水平標(biāo)高-720m，二水平標(biāo)高-950m。煤種以氣煤及1/3焦煤為主。

1.2 3204工作面概況

3204工作面為鄒莊礦首采面，四周均無(wú)采掘情況。東臨DF12斷層，南到工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱，西臨DF8斷層與32采區(qū)邊界線(xiàn)，北到鄒莊煤礦采區(qū)邊界。工作面標(biāo)高-689.7～-791.1m；面長(zhǎng)225m，煤層厚度1.9～3.6m，平均煤厚2.85m，可采儲(chǔ)量116.58萬(wàn)噸；煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，煤層傾角4～24°，平均傾角8°；直接頂為泥巖，厚度5.71～6.76m，平均厚度6.23m；直接底為泥巖，厚度3.25～3.85m，平均厚度3.55m；老頂為泥巖、細(xì)砂巖，厚度9.13～28.78m，平均厚度18.9m。

兩巷支護(hù)形式均為平頂U(kuò)型棚支護(hù)，機(jī)巷走向長(zhǎng)度1380m，風(fēng)巷走向長(zhǎng)度1490m，平均走向長(zhǎng)度1485m。U型棚均為U36型，棚檔700mm，采用鋼筋笆背幫過(guò)頂。巷道支護(hù)斷面圖如圖1：

圖1 巷道支護(hù)斷面

2 3204綜采工作面超前支架及端頭支架應(yīng)用技術(shù)分析：

2.1 超前支架性能

（1）風(fēng)巷采用ZQL2×4000/18/35型超前支架3.5組（一組兩架，每架14.5t）：

支撐寬度：1.8～3.5m；

支撐寬度：？芨2100mm

中心距：1.73m

初撐力：（P=31.5MPa）2×3090kN

工作阻力：（P=40.76MPa）2×4000kN

支護(hù)強(qiáng)度：平均1.55MPa（單架）

推移步距：1700mm

泵站壓力：31.5MPa

操作方式：手動(dòng)本架

（2）機(jī)巷采用ZQL2×4000/18/35型超前支架4組（一組一架，每架28t）

支撐寬度：1.8～3.5m；

支撐寬度：？芨2430mm

初撐力：（P=31.5MPa）2×3090kN

工作阻力：（P=40.76MPa）2×4000kN

支護(hù)強(qiáng)度：平均1.09 MPa（單架）

推移步距：900mm

泵站壓力：31.5MPa

操作方式：手動(dòng)本架

2.2 端頭支架性能

工作面下端頭采用ZTZ14500/21/40型綜采端頭液壓支架，架型為六立柱支撐掩護(hù)式。

支撐高度：2.1m～4.0m

支護(hù)寬度：1.62～1.82m

中心距：1.75m

初撐力：（P=31.5MPa）11640KN

工作阻力：（P=39.3MPa）14500KN

支護(hù)強(qiáng)度：（平均）1.02MPa

對(duì)底板比壓：（平均）2.89MPa

推移步距：900mm

泵站壓力：31.5MPa

操作方式：手動(dòng)本架

最大不可解體尺寸：4800×1620×1500mm

最大不可解體重量：10噸

該端頭支架與SGZ-1000/2000型刮板機(jī)（張家口）、MG650/1620-WD型采煤機(jī)（上海天地）、SZZ-1000/400型轉(zhuǎn)載機(jī)（淮南長(zhǎng)壁）、PLM-3000破碎機(jī)配套使用，其中，端頭支架推移板與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾操作采用硬聯(lián)接，轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾為特殊槽，以保證端頭支架正常拉移。

2.3 超前支架、端頭支架的技術(shù)應(yīng)用分析

（1）適應(yīng)性強(qiáng)：超前支架、端頭支架最適用平頂U(kuò)型棚支護(hù)及錨桿支護(hù)，可以延伸的半圓頂U(kuò)型棚支護(hù)，為此對(duì)超前支架的靈活性提出了要求。超前支架、端頭支架有效控制了綜采工作面兩巷的超前壓力，避免了因支護(hù)強(qiáng)度低造成的巷道變形，保證了巷道高度不低于1.8m，人行道寬度不低于0.7m，避免了二次維護(hù)。同時(shí)，保證了上下出口的高度不低于1.8m，為上下端頭作業(yè)人員提供了足夠的安全空間。

（2）安全可靠：傳統(tǒng)綜采工作面超前支護(hù)、端頭支護(hù)是采用長(zhǎng)鋼梁、單體鉸接梁等支護(hù)方式，人工回柱放頂極不安全，可能導(dǎo)致各類(lèi)頂板傷人事故發(fā)生。而使用超前支架、端頭支架后因其工作阻力大、支撐能力強(qiáng)、性能可靠、耐久性長(zhǎng)、操作方便等的特點(diǎn)大大提高了端頭支護(hù)的支護(hù)效果，確保人員在工作面機(jī)頭作業(yè)的安全，降低了人員在機(jī)頭附近頻繁作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，有效地控制了頂板，杜絕了事故發(fā)生。同時(shí)，端頭支架的使用降低了支護(hù)對(duì)頂板的局部比壓，保護(hù)頂板的完整性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)破碎頂板的封閉式管理。

（3）減員提效：綜采工作面正規(guī)循環(huán)是三個(gè)班作業(yè)，兩巷超前管理采用傳統(tǒng)的抹帽替棚支護(hù)，必須專(zhuān)設(shè)一個(gè)準(zhǔn)備班進(jìn)行抹帽作替棚作業(yè)，至少需要24人才能完成保證一個(gè)圓班的推進(jìn)度，而使用超前支架后，僅需2人作業(yè)即可解決維護(hù)超前管理問(wèn)題，大大解放節(jié)約了用工量。端頭使用長(zhǎng)鋼梁、單體鉸接梁等傳統(tǒng)支護(hù)方式每班至少需要6人支柱、回柱及維護(hù)，而使用端頭支架后，每班只需2人配合操作拉移支架即可，每班可減少勞動(dòng)力4人，三班共12人。并且減少了支柱、回柱的工序，節(jié)省了因端頭維護(hù)而影響割煤的時(shí)間，無(wú)形中提高了煤機(jī)開(kāi)機(jī)率，從而提高推進(jìn)度，增加了煤炭產(chǎn)量。

（4）降低強(qiáng)度：傳統(tǒng)長(zhǎng)鋼梁、單體鉸接梁抹帽替棚支護(hù)等傳統(tǒng)支護(hù)方式人員運(yùn)柱子、運(yùn)梁子、支柱子、掛梁子等都需要很大的體力消耗，多了作業(yè)環(huán)節(jié)，勢(shì)必增大安全風(fēng)險(xiǎn)，增加事故點(diǎn)，而且要完成當(dāng)班任務(wù)都必須不間斷地作業(yè)，增加工人當(dāng)班的勞動(dòng)強(qiáng)度、人性化低。而使用、超前支架、端頭支架后，幾乎不需要搬運(yùn)材料，也不需要人工支護(hù)，給工人保持了體能，更有利于現(xiàn)場(chǎng)操作安全。同時(shí)，減少了因端頭壓力過(guò)大造成的二次使棚環(huán)節(jié)。

3 綜采工作面超前支架及端頭支架改進(jìn)

3.1 超前支架

（1）超前支架整體式和分開(kāi)式，應(yīng)優(yōu)先選用分開(kāi)式，整體式對(duì)巷道寬度要求大，活動(dòng)空間受的限制，而分開(kāi)式則可以根據(jù)巷道的寬度進(jìn)行靈活調(diào)整。

（2）對(duì)在平頂U(kuò)型棚支護(hù)巷道中使用超前支架可以去掉超前支架兩側(cè)的護(hù)幫板及其結(jié)構(gòu)，因?yàn)閮蓚?cè)的護(hù)幫板及結(jié)構(gòu)，沒(méi)用發(fā)揮其最大的性能，反而制約超前支架的正規(guī)使用，導(dǎo)致超前支架的頂梁不能發(fā)揮更好的支撐作用，降低支護(hù)效果，同時(shí)，影響超前支架安全順利拉移。

（3）在半圓頂U(kuò)型棚支護(hù)巷道中使用超前支架，要盡量地增加超前支架的防倒性能，并需相方設(shè)法增加超前支架的頂梁面部結(jié)構(gòu)，使之與半圓頂U(kuò)型棚密切結(jié)合，防止并列兩排式超前支架向巷道中間簇?fù)?，造成歪架?/p>

3.2 端頭支架

（1）端頭支架架型比較笨重，拉移不靈活，受條件制約影響嚴(yán)重，因此，端頭支架不要過(guò)大，可以選用寬度較小1.2m～1.5m的支架，可以提高端頭支架的拉移調(diào)整靈活度，減少拉移時(shí)間。

（2）端頭支架的使用在U型棚支護(hù)巷道中，因巷道肩窩和工作面銜接處的棚梁影響，造成端頭支架很難升起、很難拉移，必須先想辦法將肩窩處的U型棚梁子鋸掉或用單體打到頂板上方可往前拉移，給生產(chǎn)帶來(lái)被動(dòng)，是機(jī)頭出煤的瓶頸，因此，端頭支架的使用在U型棚巷道中要充分考慮這一點(diǎn)。

（3）端頭支架要充分考慮和機(jī)巷轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾及工作面運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭處的匹配聯(lián)接，要保證和轉(zhuǎn)載機(jī)的有效聯(lián)接拉移，可以在轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾左右側(cè)靈活布置多個(gè)（2～3）個(gè)聯(lián)接眼，以防止機(jī)頭上竄或下滑用豎銷(xiāo)順利聯(lián)接。端頭支架的與機(jī)巷下幫相接的下側(cè)、及與中間架相接的上側(cè)要有可靠的防竄矸板。

4 結(jié)束語(yǔ)

在目前現(xiàn)代化的綜采工藝下，合理選用、引進(jìn)、改進(jìn)超前支架、端頭支架的性能，直接影響著綜采工作面的產(chǎn)量效率及開(kāi)機(jī)率，從而，充分發(fā)揮機(jī)械化的性能，減少不必要的人力勞動(dòng)，特別是在目前煤炭效益不景氣的情況下，淮北礦業(yè)經(jīng)營(yíng)效益最艱難的情況下，為了降本增效，節(jié)支降耗，更應(yīng)該引進(jìn)推廣超前支架支護(hù)及端頭支護(hù)，使之和錨網(wǎng)支護(hù)聯(lián)合起來(lái)推廣，更見(jiàn)成效。

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