何 君

（晉能控股煤業(yè)集團晉城煤炭事業(yè)部機電管理部， 山西 晉城 048000）

0 引言

巷道回采過程中，回采巷未進行超前支護或超前支護不當(dāng)會導(dǎo)致回采巷破裂坍塌，巷道被堵之后通風(fēng)不暢，通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，嚴重影響安全生產(chǎn)[1-2]。針對寺河二號井9 號煤層傳統(tǒng)的單體液壓支柱聯(lián)合木梁的超前支護方式，支護面積小、移架速度慢、人工勞動強度大、安全風(fēng)險高，不適合綜采工作面回采快速高效的推進理念。

1 94316 工作面概況

寺河二號井目前主要開采9 號和15 號煤層。94316 智能化綜采工作面所采煤層為9 號煤，位于二水平九四盤區(qū)，煤層底板標高為478～584 m。工作面設(shè)計傾斜長度為133.5m（中至中），走向長度為1540m。工作面平均采高1.45 m。工作面回風(fēng)巷道斷面為矩形，毛寬×毛高=4.2 m×2.4 m，采用錨桿、網(wǎng)、錨索和鋼帶支護巷道。煤層頂?shù)装迩闆r如表1 所示。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

9 號煤層原回風(fēng)巷原支護方式為從工作面煤壁向外20 m超前支護支設(shè)三排戴帽點柱，排距1 000 mm±100 mm，距離兩巷幫200～500 mm 處分別支設(shè)一排、中間的單體柱支設(shè)在巷道中間，單體柱成排成行，直線度誤差不超過±30 mm，且采取連鎖裝置防倒。

工作面所支設(shè)的超前柱采用DW25-300/100 型、DW28-250/100 型單體柱加柱帽進行超前支護，柱帽規(guī)格為400 mm×200 mm×100 mm。梁為3.6～4 m 的π 型鋼梁，柱支在梁下方，且成排成行。

2 ZQH2×3400/18.5/25 的應(yīng)用

2.1 技術(shù)參數(shù)

根據(jù)寺河煤礦二號井94316 工作面地質(zhì)及巷道條件，通過進行受力分析計算和強度校核，確定巷道超前支護支架總體參數(shù)和主要部件的結(jié)構(gòu)尺寸。設(shè)計架型為ZQH2×3 400/18.5/25，具體參數(shù)如表2 所示。

表2 超前支護支架技術(shù)指標及參數(shù)

該超前支護支架采用兩架A、B 架框架交錯式結(jié)構(gòu)，相互推拉，能實現(xiàn)自移行走動作。兩架一組，由橫梁鉸接頂部順梁撐頂，鉸接吊掛立柱接地，總支護距離大于20 m，操作方式采用手動操作。實物如圖1所示。

圖1 超前支護實物

圖2 為94316 回風(fēng)巷道超前支架機尾巷道斷面配套圖。該礦井綜采工作面回風(fēng)巷支護設(shè)計中頂板采用錨網(wǎng)梁組合支護，頂部錨索外露長度設(shè)計大于350 mm，超前支架橫梁距頂高度滿足相應(yīng)配合要求。結(jié)合礦井運輸方式為窄軌無極繩運輸，兩支撐立柱千斤間留有軌道安設(shè)維護空間，間距滿足該礦井刮板輸送機和采煤機等設(shè)備大部件的裝車、運輸空間要求。支撐立柱千斤距兩幫保留有750 mm 行人、作業(yè)通道，同時可滿足礦井綜采工作面回風(fēng)巷電纜敷設(shè)、Φ355 mm 瓦斯抽采管路、風(fēng)水排管路等附屬設(shè)施安設(shè)空間要求。

圖2 94316 回風(fēng)巷道超前支架機尾巷道斷面配套（單位：mm）

2.2 應(yīng)用效果

ZQH2×3 400/18.3/25 型超前支護液壓支架采用一套兩組，一組兩架的形式支護，于2021 年9 月—2022 年7 月在寺河二號井94316 工作面進行工業(yè)性試驗，巷道回采推行累計1 500 m，運行期間效果良好。

通過井下工業(yè)性試驗，替代傳統(tǒng)的單體液壓支柱聯(lián)合木梁的超前支護方式，驗證了該支架主要結(jié)構(gòu)參數(shù)能滿足中小斷面巷道超前支護要求；移架時間縮短為6～8 min；支護面積大，減少了原有單體液壓支柱支護高度有限的問題；該支架可多組排布，支護長度可增可減；順梁避讓開錨桿、錨索，增強了對頂?shù)倪m應(yīng)性和對錨桿、錨索的保護；底部支腿均可獨立伸縮抬起，增強了底板不平整的適應(yīng)性；移架阻力小，移架支撐力大；超前支架行走的方向可前后移動，左右工作面位置調(diào)節(jié)方便。

2.3 技術(shù)經(jīng)濟效益

使用超前支護液壓支架支護較原單體液壓支柱支護所具備的效益優(yōu)勢在于節(jié)約維護投資成本：年節(jié)約投資成本約30 萬元（單體柱單價1 500 元，20 m 巷道使用單體柱數(shù)量為60×2=120 根，支護損耗40 根，可節(jié)約投資1 500 元/根×160 根=24 萬元；π 型鋼梁加局部木垛板梁費用約6 萬元），經(jīng)濟性占優(yōu)；使用單體液壓支柱支護需4 名工人撤柱、抬移柱、支柱，而使用該超前支護液壓支架支護只需2 名工人操縱控制閥組即可完成移架支護操作，節(jié)約人工成本。

3 結(jié)語

通過使用該技術(shù)及裝備，為寺河二號井9 號煤層回風(fēng)巷道現(xiàn)代化支護的解決方案。試驗表明，該支架的應(yīng)用有效提高了工作面順槽的支護強度和效率，降低人工勞動強度和人工支出，保證安全生產(chǎn)，實現(xiàn)了工作面快速推進并達到高產(chǎn)高效的目的。同時在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，可通過增加立柱柱鞋面積，加大支架對地比壓來解決煤層酥軟性底板造成的移架困難問題。