要云海

（西山煤電集團(tuán)礦業(yè)公司七分公司，山西 太原 030200）

1 工程概況

狼窩渠煤礦12107工作面安裝ZF13000/25/38T型液壓支架98架，ZTZ20000/27.5/42T型端頭支架和7架ZFG13000/27.5/42HT過(guò)渡支架，支架梁長(zhǎng)5400mm，端面距小于等于340mm，工作面最小控頂距5740mm，最大控頂距6540mm。生產(chǎn)中采用及時(shí)移架支護(hù)方式，采煤機(jī)割過(guò)后，支架距后滾筒5m以外前移，移過(guò)后，將支架升緊升牢。

2 工作面內(nèi)頂板控制

2.1 工作面支護(hù)方式

該工作面主要是采用追機(jī)移架的方式對(duì)頂板進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，割煤—移架—移刮板輸送機(jī)，正常移架應(yīng)用帶壓移架方式，滯后采煤機(jī)滾筒3～5架，降柱量一般為100～200mm；頂板有裂隙時(shí)，采煤機(jī)割一架緊跟采煤機(jī)滾筒移一架支架；頂板破碎時(shí)采用超前移架方式，不等采煤機(jī)割煤，就進(jìn)行移架縮小端面距控制頂板，再進(jìn)行其他操作，工藝為移架—割煤—移刮板輸送機(jī)。采煤機(jī)割煤并移架后，及時(shí)伸出支架的伸縮梁護(hù)頂，并及時(shí)伸出護(hù)壁板。

2.2 工作面頂板控制要求

（1）工作面液壓支架初撐力不低于24MPa；液壓系統(tǒng)完好、不漏液。護(hù)幫板要及時(shí)護(hù)幫，不可用護(hù)幫板代替前梁使用。

（2）盡量減小機(jī)道空頂面積，工作面支架端面距不得超過(guò)340mm，工作面?zhèn)汩荛L(zhǎng)度大于1m時(shí)，其最大突出部分不超過(guò)150mm；傘檐長(zhǎng)度在1m及以下時(shí)，其最大突出部分不超過(guò)200mm。

（3）工作面液壓支架（支柱）編號(hào)管理，牌號(hào)清晰；支架前梁梁端至煤壁頂板垮落高度不大于300mm；工作面內(nèi)特殊支護(hù)齊全；如果局部懸頂和冒落不充分的，懸板面積大于2×5m2時(shí)，應(yīng)采取有效措施處理采空區(qū)懸板。

（4）采高控制在作業(yè)規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)，支架的活柱行程不小于200mm；人員靠近煤壁臨時(shí)作業(yè)時(shí)，必須架設(shè)可靠的臨時(shí)支護(hù)；工作面因頂板破碎，需要鋪設(shè)假頂時(shí)，及時(shí)制定相關(guān)措施。

3 端頭及超前支護(hù)

3.1 支護(hù)材料的選擇

工作面端頭及超前支護(hù)選用DW45-250/110X型單體支柱。

（1）單體支柱工作阻力

式中：

Rt-支柱額定工作阻力，kN；

K-支柱阻力影響系數(shù)。

（2）合理支護(hù)強(qiáng)度

式中：

Pt-合理的支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2；

h-巷高，m；

γ-容重，kN/m3，一般可取25kN/m3；

k-單體支柱支護(hù)的上覆巖層垮落帶與巷高之比，一般為4～8。

支護(hù)密度：

式中：

n-合理的支護(hù)密度，根/ m2；

Pt-工作面合理支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2；

Rt-支柱實(shí)際支撐能力，kN/根。

n=Pt/Rt=360/201=1.7 根 /m2。

根據(jù)合理的支護(hù)密度和實(shí)際情況確定超前支護(hù)形式為一梁三柱，柱距1m。

（3）單體柱支護(hù)強(qiáng)度的驗(yàn)算

直接頂單位面積的壓力為：

式中：

Qz-直接頂單位面積最大壓力，kN/m2；

k-載荷不均勻系數(shù)；

γ-頂板巖石容重，kN/m3；

h-直接頂厚度，m。

Qz=kγh=1.1×25×3.1=85.25kN/m2。

單體柱額定支護(hù)強(qiáng)度：

式中：

Pmax-單體柱額定支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2；

F-單體柱額定工作阻力，kN；

S-單體柱有效支護(hù)面積，m2。

由上述計(jì)算可知，所選單體柱支護(hù)強(qiáng)度Pmax≥Qz，滿足要求。

單體高度的選擇：根據(jù)巷高平均高度為3.6m，單體的最大支護(hù)為4.5m，所選單體支柱滿足開(kāi)采的支護(hù)要求。

3.2 端頭及安全出口的管理

3.2.1 端頭支護(hù)方式與數(shù)量、柱排距與控制范圍

工作面頭端頭采用1架ZTZ20000/27.5/42T型（兩架一組）端頭液壓支架支護(hù)頂板，穩(wěn)裝在距煤柱幫0.8～2.65m之間；尾端頭采用ZFG13000/27.5/42HT型過(guò)渡液壓支架支設(shè)巷道寬度的一半及以上，尾端頭支護(hù)的單體采用一梁一柱，梁采用1.2m的鉸接梁；當(dāng)工作面液壓支架到煤柱幫之間的距離超過(guò)0.8m時(shí)，應(yīng)支設(shè)單體支柱，每增加0.6m，增加1排單體支柱，柱間距為1m，排距為0.6m。當(dāng)遇有地質(zhì)構(gòu)造、頂板破碎、礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈等現(xiàn)象時(shí)，柱距應(yīng)變更為0.8m，排距為0.4m，若仍不能滿足支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況縮小柱距、排距，使其滿足支護(hù)要求。

3.2.2 支設(shè)質(zhì)量要求

（1）所支鋼梁垂直于巷道方向，所有單體柱的初撐力達(dá)132.3kN及以上，要求端頭的單體支柱的支護(hù)與超前支護(hù)相接，采空側(cè)與切頂線支齊。所支單體必須有防倒、防墜裝置，防倒裝置采用剛性連接。

（2）端頭支護(hù)時(shí)，要求支護(hù)結(jié)構(gòu)合理，鋼梁接實(shí)頂板，支護(hù)有效。支護(hù)時(shí)，必須把轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)的按鈕全部閉鎖，開(kāi)關(guān)打到“零”位。單體柱必須支在硬底上。

（3）兩端頭直角煤體由于受采動(dòng)影響，采動(dòng)裂隙不斷形成，在采煤機(jī)割通該處實(shí)煤后，要根據(jù)實(shí)際情況決定提前加強(qiáng)該處頂板的維護(hù)，支護(hù)時(shí)要充分利用端頭支護(hù)、長(zhǎng)方木、單體柱加以維護(hù)。

（4）超前50m范圍內(nèi)每班設(shè)專人進(jìn)行清理維護(hù)，巷道支護(hù)完好無(wú)失效，無(wú)自降支柱，并上好防倒和防墜裝置，無(wú)片幫、無(wú)浮矸浮煤堆積，嚴(yán)禁堆放任何閑置費(fèi)舊物品和設(shè)備。

3.2.3 關(guān)門柱位置及要求

工作面上下端頭應(yīng)支設(shè)關(guān)門柱(柱距不大于0.5m)，掛網(wǎng)(網(wǎng)應(yīng)采用易于伸縮的尼龍網(wǎng)，高度不小于1.5m，寬度從支架側(cè)到煤柱幫)，并掛牌標(biāo)明：“嚴(yán)禁進(jìn)入采空區(qū)”（牌版尺寸：高0.3m，寬0.4m），支設(shè)位置在后刮板運(yùn)輸機(jī)電機(jī)后0.05m處。

3.3 超前支護(hù)

3.3.1 超前支護(hù)方式、數(shù)量、柱排距及控制范圍

（1）10704巷超前支護(hù)。超前支護(hù)范圍為工作面煤壁線向外30m超前加強(qiáng)支護(hù)，10704巷的支護(hù)為錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)，超前支護(hù)采用一梁三柱支護(hù)形式，單體分別支設(shè)在“π”型梁兩端，梁長(zhǎng)4.9m，梁距為1.0m，梁兩端距煤幫各0.3m，靠小幫側(cè)單體距小幫0.4m，靠工作面?zhèn)葐误w距工作面0.6m，靠工作面?zhèn)葐误w距中間單體1m，靠小幫側(cè)單體距中間單體3.5m。

（2）14704巷超前支護(hù)。超前支護(hù)范圍為工作面煤壁線向外50m超前加強(qiáng)支護(hù)，14704巷的支護(hù)為錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)，超前支護(hù)采用一梁三柱支護(hù)形式，單體分別支設(shè)“π”型梁兩端及中間，梁長(zhǎng)4.4m，梁距為1.0m， 梁兩端距煤幫各0.3m，靠小幫側(cè)單體距小幫0.7m，靠工作面?zhèn)葐误w距工作面0.7m，靠工作面?zhèn)葐误w距中間單體1.2m，靠小幫側(cè)單體距中間單體2.4m。

3.3.2 支設(shè)與支護(hù)質(zhì)量要求

（1）所有單體必須上齊防倒、防墜裝置，并編號(hào)管理，防倒裝置采用鋼性連接，并編號(hào)管理，連接位置應(yīng)在支柱支設(shè)高度的2/3處，不超過(guò)活體柱，伸縮距離不小于0.2m；防墜裝置采用抱箍彈簧扣式剛性連接，鋼梁與支柱活柱連接緊密，同時(shí)升降。保持在同一個(gè)高度，且單體支柱三用閥方向一致，閥端指向古塘。

（2）回撤超前支柱時(shí)，專人觀察頂板及周邊情況，不得留有閑雜人員，確認(rèn)安全后，方可回柱?；刂鶗r(shí)，由一人先將“一梁三柱”中間單體柱防墜裝置取下并扶好，另一人用專用放液手把放液，單體柱放液后，把防倒裝置取下由兩人協(xié)同把單體抬到指定地點(diǎn)備用，待4人到齊后再分別回兩邊的單體支柱。

（3）其中兩人先扶好一側(cè)的單體支柱，一人放液。當(dāng)一側(cè)單體柱降到一定的高度時(shí)，另一人拿穩(wěn)π型梁，放液的人員把防倒、防墜裝置取下后，扶支柱的兩人把單體抬到指定地點(diǎn)后再用同樣的方法放另一側(cè)的單體柱，最好兩人合力把π型梁抬到指定地點(diǎn)。

（4）在10704巷和14704巷支設(shè)超前時(shí)，必須有專人指揮，四人一起操作。在10704巷支設(shè)超前支護(hù)時(shí)，四人先將π型梁抬到支設(shè)地點(diǎn)放在轉(zhuǎn)載機(jī)上面，再將單體抬到位。先由一人站在轉(zhuǎn)載機(jī)上面拿穩(wěn)π型梁放在單體柱頭上，上好防墜裝置后再由另一人給液將單體柱升緊。按同樣的工序再將另一側(cè)的單體柱支好后，再將中間的單體柱支好并上好防墜裝置，最后補(bǔ)齊所缺的防倒裝置。在支設(shè)超前支護(hù)時(shí)，必須停止轉(zhuǎn)載機(jī)并將轉(zhuǎn)載機(jī)閉鎖，以防別人誤開(kāi)。

（5）回柱時(shí)，要注意先檢查頂幫的安全狀況，找好退路，在頂板破碎的情況下要支設(shè)替柱，并要遠(yuǎn)距離操作，嚴(yán)禁支柱與回柱平行作業(yè)。

（6）堅(jiān)持敲幫問(wèn)頂制度，回梁前要將零皮、活煤、矸石處理掉。兩巷的錨桿、錨索、預(yù)應(yīng)力鋼帶，必須及時(shí)回收，回收范圍為煤壁向外2m處。工作面頭尾超前支護(hù)執(zhí)行掛牌管理制度，牌版應(yīng)說(shuō)明超前支護(hù)單體支柱和花邊型鋼梁的型號(hào)、數(shù)量，超前支護(hù)的柱距、排距、長(zhǎng)度。

4 結(jié)語(yǔ)

從工作面頂板控制和端頭及超前支護(hù)的頂板管理三個(gè)方面，對(duì)12107工作面的頂板管理進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，制定相應(yīng)的安全措施，實(shí)踐應(yīng)用效果證明該設(shè)計(jì)方案是合理、可行的，保障了12107工作面的開(kāi)采安全。