王沖 高鵬 海青銳

（1.國家能源集團黃玉川煤礦，內蒙古鄂爾多斯 010300；2.中國礦業(yè)大學(北京) 能源與礦業(yè)學院，北京 100083）

0.引言

近些年來，隨著淺部煤炭資源的日益枯竭，煤礦開采開始向深部推進。深部開采環(huán)境愈加復雜多變，高地應力作用下的煤礦圍巖變形更加劇烈[1-3]。同時，隨著煤炭開采技術和機械設備的不斷升級，煤礦開采強度也在不斷增強[4-6]。在此背景下，煤礦各類事故的發(fā)生率也有所提升。調查分析煤礦安全類事故發(fā)現(xiàn)，支護不到位引發(fā)的事故占有較大的比例[7-9]，嚴重影響了礦井的安全高效生產。因此，必須重視礦井支護技術，以保證礦井安全高效生產。

1.工程概況

黃玉川煤礦井田東部二水平一盤區(qū)，南部臨近DF5斷層，背部鄰近DF6斷層。工作面平均推進長度為1200m，工作面長度為250m，煤層厚度8.4m～12.85m，平均厚度11.2m，容重為1.4t/m3。直接頂為厚度7m的細砂巖，老頂為厚度16m粗粒砂巖，直接底為泥巖。工作面位于上覆4#煤采空區(qū)下方，煤層間隙平均75m。

2.回風順槽“一梁六柱”支護

綜采工作面回風順槽回采處于上覆4#煤采空區(qū)下方，4#、6上煤煤層平均間隙75m且采動間隔時間短（不足一年），受二次采動影響，礦壓顯現(xiàn)非常劇烈，巷道變形量大（最嚴重區(qū)域頂?shù)仔巫兞砍^2m），以往按照回采經(jīng)驗，采用單體+柱靴（柱帽）支護，單體每排支護4根，支護強度偏小，主動支護效果較差，導致巷道變形量大，嚴重影響安全生產。針對回風順槽受二次采動影響、巷道變形量大，提出“一梁六柱”的支護方式，同時加大超前支護距離。具體為：采用π型鋼梁+單體支護，每排支護六根單體，排距為1m（間距為550mm、550mm、1100mm、550mm、550mm），巷道壓力大時可將排距減小為800mm，將超前支護距離增大為50m以上，有效主動的支護回風順槽頂板，顯著的減小了巷道形變量。

回風順槽單體主動支護強度較之前大大提升：原采用每排支護4根單體體時支護強度為0.065MPa，采用“一梁六柱”時單體支護強度為0.098MPa，支護強度提升1.5倍。（為方便計算，只計算單體的支支護作用，不計算原巷道頂板支護強度）。使用π型鋼梁支護可擴大單體作用范圍，實現(xiàn)使載荷趨于均勻。鋼梁將6根單體連接在一起，可均衡單體受力，共同形成組合支護系統(tǒng)，提高整體支護能力。

同時考慮回風順槽單體打設較多，打設難度系數(shù)大，一般單體重量均在100kg以上需要多人配合進行支設，費時費力且安全隱患較多，礦回風順槽坡度為12°～16°，最大坡度達18°，在坡度段時支設難度尤為突出。為有效解決該問題，我們自行研究設計了自移邁步式單體支護車，該單體車通過使用廢舊閥組、工字鋼及液壓油缸，利用閥組集中控制液壓油缸伸縮運動的特性，設計制作了集邁步移動、存儲及支護單體于一體的自移邁步式單體支護車，有效保障作業(yè)人員的人身安全解決了坡度段支護時單體容易倒落傷人的安全隱患；同時因使用單體車固定、調整單體的支設位置，大大減輕了人員的作業(yè)強度和難度，同時《單體支護車》項目榮獲2017年度國家實用新型專利。

3.支架防倒方案

3.1 一般倒架

（1）快速降低采高，減少支架重心高度；出現(xiàn)頂板破碎、倒架時保證支架采高不大于3.6m；

（2）調整支架側護間隙，選擇在支架間隙較大的支架處開始扶架，由上向下進行排開支架頂梁間隙，使倒架區(qū)域支架有可扶架的空間；

（3）同時使用頂梁+尾梁側護板進行扶架，兩人配合操作，收上架側護打本架側護；

（4）密切關注前溜的上竄下滑情況，每刀煤由機頭共根據(jù)前溜至副幫的距離判斷運輸機是否上竄下移，重點關注工作面推拉桿及推拉頭擺動趨勢，發(fā)現(xiàn)竄動苗頭，及時采取加甩刀方法控制運輸機竄動。

3.2 嚴重倒架

（1）若支架側護板存有間隙：從頂板完好區(qū)域開始由下向上拉架，收上架側護打本架頂梁+尾梁側護，拉完本架后側護板手把不要回，保證倒架區(qū)域側護板逐架頂緊，防止倒架加重；

（2）若支架側護板無間隙：選擇在支架間隙較大的支架處采用煤機輔助扶架（注意幅度，嚴禁損壞煤機、支架配件），由上向下進行排開支架頂梁間隙，使倒架區(qū)域支架有可扶架的空間；排出間隙后采取上述（1）方法進行扶架；

（3）適當調整架形使支架尾梁向機頭方向擺放（使用底調油缸），頂梁向機尾擺放，加大頂梁有效接頂面積，從而減少頂板對支架的翻轉力矩；切記不能大范圍調整架形，否則會加速運輸機上竄，導致大面積倒架。倒架區(qū)域頂板完整后及時調正架形（支架與煤壁垂直），防止由于架形出現(xiàn)的運輸機竄動；

（4）加強工作面工程質量，保證工作面平直，底板平整無臺階，防止由于坑包導致的倒架；

（5）設備問題必須處理，重點時支架動作慢和側護爆管的，防止影響扶架效果。

4.大坡段各類備件防倒防滑方案

4.1 工作面防倒、防滑措施

由于工作面傾角大，最大坡度達18°，而且受架間噴霧以及沖洗支架等原因影響，常常導致支架腳踏板濕滑，人員在架間人行通道行走時存在較大安全隱患。為此，利用廢舊網(wǎng)片加工腳踏板防滑網(wǎng)，大大增加了腳踏板摩擦力，并在支架立柱上安設扶手，避免了人員行走時出現(xiàn)滑到摔傷等現(xiàn)象，有效杜絕了安全隱患。

4.2 兩順槽防物件滾輪措施

工作面為俯采工作面，兩順槽下坡坡度在12°～16°，為了防止物件滾落導致的人身傷害事故發(fā)生，礦制定大坡度防物件滾落制度，制度中要求所有物件必須使用小鏈或防倒鉤一段頭固定在物件上，一段頭固定在巷道幫網(wǎng)或錨桿上，同時要求在坡度段每隔20m安設防物件滾落裝置一個，并加大日常管控力度，有效杜絕了物件滾落導致的傷害。

5.結語

在工作面回采過程中，該礦結合實際總結經(jīng)驗提煉出一套俯斜采工作面支護方案，實現(xiàn)了俯斜開采煤層實質性突破，通過管控好回風順槽巷道變形量、工作面運輸機竄動、液壓支架防倒及倒架處理、各項大坡度作業(yè)管控等各項工作，有效解決了各種回采難題，改善了礦工工作環(huán)境，減輕了員工的勞動強度，確保煤礦的安全生產。俯斜工作面取得的成效對該區(qū)域俯斜采煤層的安全高效開采提供了一定的指導意義。