【摘 要】液壓支架性能好壞直接關(guān)系到工作面的安全與否，因此加強(qiáng)工作面內(nèi)液壓支架管理與維護(hù)十分重要。本文基于某礦特殊條件——綜采工作面為大傾角大采高來(lái)，來(lái)分析與總結(jié)大傾角大采高綜采面防止液壓支架倒架的措施。筆者認(rèn)為影響支架倒架的因素有煤層傾角、工作面采高、運(yùn)輸機(jī)推移與煤壁片幫，因此針對(duì)這些原因也從四個(gè)方面對(duì)防止倒架措施進(jìn)行了探討，以期為具有大傾角大采高特性的煤礦在管理液壓支架時(shí)提供參考。

【關(guān)鍵詞】大傾角；大采高；綜采工作面；液壓支架；防倒措施

0.前言

綜采工作面內(nèi)液壓支架起著支撐頂板、保護(hù)設(shè)備和行人安全的作用，是關(guān)鍵綜采設(shè)備之一，且數(shù)量較多，（一般在10架以上），因此是工作面內(nèi)設(shè)備管理與維護(hù)的重點(diǎn)。從以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，液壓支架容易出現(xiàn)一些局部故障，如死架、自動(dòng)降架等，處理起來(lái)相對(duì)麻煩。更為糟糕的是，如果工作面內(nèi)出理倒架事故，則會(huì)給煤礦生產(chǎn)造成重要影響。支架傾倒往往是數(shù)臺(tái)甚至是數(shù)十臺(tái)，處理起來(lái)非常棘手，干擾礦山生產(chǎn)不說(shuō)，也為工作面安全埋下隱患。依上分析，液壓支架管理的重要性不言而喻，液壓支架性能好壞直接關(guān)系到工作面的安全與否。本文以某礦為例，3102工作面為典型的大傾角大采高綜采工作面，煤層平均傾角28°，最大采高為5.6m，頂板為復(fù)合頂板條件，采用ZY10000-28/62型支撐掩護(hù)式支架支撐頂板，共計(jì)120臺(tái)。在工作面回采初期，發(fā)生一起嚴(yán)重倒架事故，最多時(shí)數(shù)量達(dá)到30臺(tái)，給煤礦造成巨大損失。以下就該礦倒架事故進(jìn)行原因分析。

1.液壓支架倒架原因分析

大傾角大采高綜采面內(nèi)液壓支架力學(xué)模型穩(wěn)定性分析如圖1所示。

圖1 支架正常支撐時(shí)受力示意圖

式中，Hg為支架重心高度；H為采高；B為支架底座寬度；N1為底板對(duì)底座的支承力；N2為頂板對(duì)頂梁的正壓力；μ2為頂梁與頂板間的摩擦因數(shù)；G為支架所受重力；f1為支架頂梁所受摩擦力；F1為鄰架的壓力；α為底板傾角。

在支架正常支撐時(shí)，主要依靠頂梁與頂板的摩擦力、側(cè)護(hù)板與鄰架的壓力、支架的下滑分力相互作用來(lái)維持支架力矩平衡，保證支架處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（1）工作面傾角的影響。在大傾角工作面，由于傾角的影響，支架和頂板均會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下滑分力，該分力的作用結(jié)果造成支架存在一定傾倒趨勢(shì)，而且隨著傾角的增大，由下滑分力作用引起支架下滑、傾倒的趨勢(shì)上升。

（2）工作面采高的影響。隨著工作面采高的加大，支架重心位置上升，支架自重產(chǎn)生的力矩效果由穩(wěn)定支架逐漸過(guò)渡到使支架側(cè)翻，因此，采高的加大會(huì)加劇支架的傾倒。

（3）工作面片幫的影響。由于工作面煤質(zhì)松軟，且工作面傾角、采高較大，煤壁極易片幫，片幫后上覆復(fù)合頂板隨之冒落，頂板冒落又進(jìn)一步造成煤壁片幫，易形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致支架超高，接頂困難，初撐力不足，使支架處于空頂狀態(tài)，這是工作面倒架的主要原因。

（4）工作面運(yùn)輸機(jī)的影響。工作面在初期回采期間，由于工藝不熟悉，加之運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)重量大，運(yùn)輸機(jī)下滑嚴(yán)重，帶動(dòng)支架下滑，進(jìn)而造成支架歪架、走斜，加劇了倒架情況。

2.液壓支架防止倒架措施

（1）降低采高。在工作面支架高度超出5.8m區(qū)域及倒架?chē)?yán)重區(qū)域，采用混合臺(tái)階法采煤工藝，即超前在工作面煤壁中人工刷擴(kuò)出2m高度進(jìn)行支護(hù)，其余部分由采煤機(jī)回采，這樣逐步降低采高，緩解煤壁靜止?fàn)顟B(tài)下大面積片幫的情況。在降低采高的過(guò)程，要保證工作面的推進(jìn)度，嚴(yán)禁靜態(tài)調(diào)整。根據(jù)工作面實(shí)際情況，機(jī)電設(shè)備技術(shù)參數(shù)，支架高度控制在5～5.5m、采高控制在5.5～6.0m之間時(shí)既提高資源回收率，又能很好地控制煤壁片冒情況，初次放頂期間控制在3.6m以?xún)?nèi)，嚴(yán)禁支架超高使用。

（2）加固煤壁。①工作面上下順槽超前深孔預(yù)注水，配合回采時(shí)工作面煤壁淺孔動(dòng)壓注水、煤壁打設(shè)玻璃鋼錨桿加固煤壁。②臺(tái)階法采煤工藝。采煤機(jī)的兩個(gè)滾筒先割煤層的上部，然后伸縮梁伸出及時(shí)支護(hù)頂板，護(hù)幫板支撐在煤壁上，防止煤壁片幫；采煤機(jī)割完煤層上部后，兩個(gè)滾筒同時(shí)割煤層下部；割完下部煤層后，支架進(jìn)行移架。③支架防片幫。采用及時(shí)支護(hù)方式，煤機(jī)前滾筒割煤后立即打出伸縮梁護(hù)住頂板，后滾筒割煤后用護(hù)幫板護(hù)住煤幫，防止片幫。在移架后，支架的二級(jí)護(hù)幫及時(shí)打上，緊貼煤壁防止煤壁片幫；增大支架初撐力，減小頂板作用于煤壁上的超前壓力。

（3）頂板支護(hù)。①如果出現(xiàn)冒高大于0.5m、沿傾斜方向大于3.0m、沿推進(jìn)方向大于1.0m的漏頂時(shí)，及時(shí)茬頂或人工刷擴(kuò)架單體柱傾向抬棚支護(hù)，片幫、漏頂嚴(yán)重時(shí)注馬麗散加固頂板。②減少架前漏矸，拉架時(shí)伸本架側(cè)護(hù)板，收上架側(cè)護(hù)板。若架間間隙大，頂板破碎，架前漏空時(shí)，應(yīng)打設(shè)平臺(tái)，用半圓木、荊芭背嚴(yán)實(shí)。③提高支架初撐力，保證支架接頂嚴(yán)密，同時(shí)帶壓移架。發(fā)現(xiàn)支架沒(méi)有初撐力時(shí)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)液保證支架接頂，使支架與頂板之間產(chǎn)生足夠大的摩擦力保證支架穩(wěn)定，進(jìn)而保證頂板完整。

（4）防倒架。①明確架型控制，移架后支架與運(yùn)輸機(jī)傾角差控制在5°～10°之間，傾角差不得小于5°，不得超過(guò)10°，使支架處于輕微反倒?fàn)顟B(tài)，支架頂梁的仰俯角控制在+7°，工作面移架過(guò)后及時(shí)打上防倒油缸，使防倒油缸處于張緊狀態(tài)，嚴(yán)禁空頂拉架。②正?；夭蛇^(guò)程中，在工作面布置一道鏈條，此鏈條上端固定在機(jī)尾架上，下端固定于機(jī)頭架上，工作面每隔5架使用鏈條將本架與主鏈條進(jìn)行連鎖；發(fā)現(xiàn)支架有下滑及歪倒的跡象時(shí)，可以在拉架過(guò)程中使用上順槽安裝的JH-20絞車(chē)?yán)≈Ъ芷胶庥透走M(jìn)行防滑、防倒，之后通過(guò)每隔5架使用鏈條將本架與下部支架防倒油缸連鎖固定；下部支架移架期間，可配合使用單體支柱打在支架頂梁上進(jìn)行防滑及防倒，第一架處可以打戧柱防止支架下滑、傾倒；拉架后，在每架支架底座之間夾上木板，防止支架底座咬死。③下端頭采用4m、6m長(zhǎng)的單體柱π型鋼梁組合邁步抬棚支護(hù)，其中，跨機(jī)頭使用6m長(zhǎng)抬棚，為端頭支架提供穩(wěn)定的支護(hù)條件。④移架之前應(yīng)先將上柱腳的浮煤清理干凈，使用支架抬柱腳油缸將支架柱腳抬起，同時(shí)使用木料墊在支架下柱腳防止支架倒架。⑤調(diào)整工作面?zhèn)涡?，使機(jī)頭超前機(jī)尾9～15m，防止支架、運(yùn)輸機(jī)下滑。

3.結(jié)語(yǔ)

綜采工作面控制歪架、倒架理想措施是確保支架支撐狀態(tài)良好，初撐力、工作阻力滿(mǎn)足要求。但由于客觀、主觀等方面的原因，生產(chǎn)過(guò)程中往往達(dá)不到理想要求，應(yīng)根據(jù)不同的歪架、倒架原因，制定不同的預(yù)防處理措施。上述倒架預(yù)防及處理技術(shù)簡(jiǎn)單實(shí)用，可操作性強(qiáng)，能針對(duì)大傾角大采高綜采工作面的特殊條件，極大提高液壓支架的穩(wěn)定性，因而能夠保證工作面的出煤效率和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的生命安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]冉星仕.綜采工作面液壓支架倒架的原因及對(duì)策[J].煤礦機(jī)械，2005（10）.

[2]郭生宏，陳佳.淺析綜采工作面液壓支架倒架的原因及對(duì)策[J].煤，2012（09）.

[3]姜福興.采煤工作面頂板控制設(shè)計(jì)及其專(zhuān)家系統(tǒng)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.