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1、试验研宄 总第 190期 1 收稿日期 :20154)443 基金项 0 :国家自然科学基金项 0 (51174081) 作者简介：付银行 （ 1983 -),男，河南周口人，助理工程师，从事煤矿开采的技术与管理工作。 doi:10.3969/j. issn. 1005 -2798.2015.06.001 超前支护液压支架在综釆工作面动压区的应用 付银行，夏会辉，李厚峰，陈南南，蒋玉伟，杜超科 (平顶山天安煤业股份有限公司八矿，河南平顶山 467012) 摘要 :为了解决中厚煤层综采工作面动压区围岩变形量大的难题，采用 ZT2 X3200/16/32型巷道超前支 护液压支架在平煤股份八矿己 1
2、5 - 13330采面的风巷进行试验，有效控制了动压区围岩变形。 关键词 :动压区 ;超前支护液压支架 ;顶底板移近量 ;两帮移近量 中图分类号 :TD335.4 文献标识码 :A 文章编号： 1005-2798 (2015) 06-0001-03 Forepole Hydraulic Support Application in Dynamic Pressure Area of Fully Mechanized Coal Face FU Yin4iang， XIA Hui4iui， LI Hou4eng， CHEN Narman， JIANG Yu-wei， DU Chao士 e (The
3、No. 8 Coal Mine of Pingdingshan Tianan Mining Co. LTD. , Pingdingshan 467012, China) Abstract: In order to solve the problem of the large amount deformation of surrounding rock on the thick coal seam dynamic pressure area in Fully Mechanized Mining Face tested by using ZT2 x 3200/16/32 type roadway
4、forepole support hydraulic in the wind lane of Ji15 -13330 Working Face in the No. 8 Coal Mine of Pingmei Mining Co. Ltd. effectively control the deformation of surrounding rock in dynamic pressure area. Keywords: dynamic pressure area ； forepole hydraulic support ； roof and floor closer ； two neare
5、r the quantity随着综合机械化水平的不断发展，我国许多矿 区己基本实现了综合机械化设备的高产、高效，但随 着矿区煤炭资源的不断开发，越来越多的矿井进入 深部开采，井下巷道围岩所处的地质力学环境随着 煤矿开采深度的增加变得更加复杂 1M。 在高应力 作用下，巷道围岩变得松软破碎，综采工作面两巷的 超前支护也越来越困难，不仅劳动强度高、危险系数 大、事故频发，而且成为制约我矿区综采机械化发挥 的主要难题。综采工作面动压区是工作面与回采巷 道的交汇处，是采运设备的交接点，设备布置密集， 是行人、运煤的咽喉。动压区支护质量的好坏，是 决 定工作面能否正常运转和评价工作面安全程度的关 键 3
6、。平顶山矿区乃至我国大多数矿区常用的超前 支护形式为单体支柱配合铰接顶梁的方式，据不完 全统计，使用该支护方式，因支护状况不佳而出现的 人身伤亡事故约占综采事故的 53% 4_6。为了解决 综采工作面动压区超前支护采用单体支柱配合铰接 顶梁的支护方式的局限性，进一步研宄综采工作面 动压区支护技术和工艺，对 推 动 综 采 技 术 的 发 展 是2015年 6月 付银行等 :超前支护液压支架在综采工作面动压区的应用 第 24卷第 6期 十分必要的。 1试验巷道及设备简介 1.1试验巷道概况 平煤股份八矿己三扩大采区东翼下部己 15 - 13330采面，煤层厚度 较稳定，在 2.9 3.6 m之间
7、，平 均采高 3.3 m， 属中厚煤层，煤层倾角东缓西陡，倾角 10 18, 平均 11%试验地点选在己 15 -13330采面风 巷长度为 1 296. 5 m， 断面规格：宽 x高 = 4.3 m x 3.0 m， 采用锚网索联合支护，排距 700 mm， 如图 1 所示。该巷道无大的地质构造，处于己 15煤层中，沿 己15煤层顶板施工。煤层直接顶为砂质泥岩，厚约 7.0 m， 层理明显，含植物根部化石碎片及白云母片， 老顶为浅灰色中粒砂岩 ;直接底为 5 8 m厚的砂质 泥岩，其中顶部约 1 m为深色泥岩，含植物根部化 石，含白云母片，中部夹细砂岩，含菱铁质结核。 1.2超前支护液压支架
8、简介 沈阳天安矿山机械科技有限公司生产的 ZT2 x 3200/16/32型巷道超前支护液压支架是根据综采2015年 6月 付银行等 :超前支护液压支架在综采工作面动压区的应用 第 24卷第 6期 3 工作面的推进，将巷道永久支护替换为临时超前支 护的具体条件而设计的一种支架。适应矩形或位于 超前支护段受压由拱形变为矩形需替棚的巷道。支 护巷道受采动影响的超前支护段的顶板，支护强度 大，能自移。 图 1超前支护液压支架布置方式示意 ZT2 x3200/16/32型巷道超前支护液压支架主 要由金属构件、液压系统组成，主要金属构件有：顶 梁底座、前后连杆、掩护梁、中间梁和护壁板 （ 本采面 护壁板
9、不安装使用）等；液压系统除了立柱、移架千 斤顶、防倒（伸缩梁）千斤顶和各种液压控制元件 (操纵阀组、安全阀和液控单向阀等）以及液压辅助 元件（管接头件和胶管等）。 2超前支护液压支架布置及安全操作技术 2. 1超前支护液压支架布置方式 2013年 9月，采面回采至 930 m处，在己 15 - 13330采面安装超前支护液压支架，每排三架，上帮 一排支架距上帮不小于 800 mm， 下帮一排支架距下 帮不小于 600 mm， 使抽放管有足够吊挂空间。两排 支架之间做为人行道，宽度不小于 900 mm， 高度不 低于1.8 m。 采面每推进一个循环 （ 3. 6 m)， 拉移一 次超前支护液压支
10、架，拉移距离 3. 6 m。 当最后一 架到达采面煤壁后开始拉架。 2.2超前支护液压支架安全操作技术 1) 操作人员在操作支架时，严禁在操作支架 内及两侧站立其他人员。 2) 支架前方有影响拉架的浮煤、物料及杂物 时，必须先清理浮煤，移开物料及杂物；当支架前方 底板凹凸不平时，必须先平整路面后方可移架。 3) 观察支架上方是否有掉落伤人的矸石、道 木、大板等杂物，如果有，则必须先用长把工具处理 掉后方可操作，防止其在操作支架时落下伤人。 4) 打开主进、回油截止阀。 5) 降架。操作降架阀片，把支架立柱适量收 回，使支架脱离顶板 （ 一般在 50 mm之内，最大不超 过 200 m m，依据
11、巷道内顶板凸、凹程度进行适当调 整）后，迅速把降架阀片回到零位。 2 6) 移架。拉移 A1号、 B1号、 A2号和 B2号架 时，分别同时操作支架后方移架千斤顶和伸缩梁千 斤顶阀片，使移架千斤顶和伸缩梁千斤顶伸出，推移 支架前行；拉移 A3号和 B3号架时，分别同时操作 支架前方移架千斤顶和伸缩梁千斤顶阀片，使移架 千斤顶和伸缩梁千斤顶收回，拉移支架前行。当支 架移动到位时，迅速把阀片手把回零。 7) 移架时，如发现阻力过大，应迅速停止移 架，查明原因，并采取相应措施，严禁硬推硬拉。 8) 调架。在移架过程中，如果支架不慎偏移 路线时，应随时操作调架千斤顶和防倒千斤顶，使支 架调整到合理位置
12、，并保持支架与底板垂直。 9) 升架。当支架推移到位并位置合适时，操 作升架阀片，升起支架。 10) 升架时，如果顶板不完好，应根据情况用 大板等材料支护刹顶，使支架顶梁能够充分支撑顶 板。支架接顶后，继续升架 10 2 s，使初撑力不低 于 11.6 MPa。 11) 支架操 作完成后，关闭主进、回油截止阀。 12) 一次只能操作一架，不能多架同时操作。 13) 伸缩梁伸出时，不能用作顶梁来支撑顶 板。 14) 操作完阀片手把后及时回零。 3支护效果对比分析 3.1试验方案 在风巷始终距工作面煤壁 2.4 m、 4.8 m、 7.2 m、 9.6 m、 12 m、 14. 4 m、 16.
13、8 m、 19. 2 m、 21. 6 m 和 24 m处布置 10个测点（如图 2所示 ）， 采面每进行 一个循环，测试一次各测点处的顶底板移近量和两 帮移近量。其中，顶底板移近量测点位于巷道底板 中点至顶板中点，两帮移近量测点距底板 1.3 m， 为 防止测试过程中顶底板变形影响测点位置，用白漆 提前在巷道两帮标注水平线位置。 3.2试验结果对比分析 2014年 1月，采面回采至 675.8 m处，开始测试 数据，当月共测试 10个循环，测试了每个循环各个液压柱铰接顶梁顶梁 800 mm立柱 2015年 6月 付银行等 :超前支护液压支架在综采工作面动压区的应用 第 24卷第 6期 测点处
14、的顶底板移近量和两帮移近量，根据测试结 果绘制两种支护条件下各测点处，顶底板移近量和两 帮移近量平均值变化曲线，分别如图 3和图 4所示。 由图 3可以看出： 1) 采用单体支护配合铰接顶梁支护条件下，风 巷动压区 24 m范围内顶底板移近量为 1 208 791 mm,平均为 998 mm， 从里往外巷道高度逐渐变 高。根据现场观测，顶底板移近量主要来源于巷道底 鼓。 2) 采用超前支护液压支架支护条件下，风巷动 压区 24 m范围内顶底板移近量为 1 087 713 mm， 平 均为 888 mm， 从里往外顶底板移近量逐渐减小，试验 区域的巷道高度均在 1.8 m以上，比采用单体支护配
15、合铰接顶梁支护条件下顶底板移近量减少 124 78 mm,减少幅度达 9.8% 12.4%，正是由于超前支 护液压支架的受力状态好，初撑力保持在 20 30 MPa 之间，支护强度大，顶梁宽度为 0.56 m， 支护面积大， 巷道顶底板变形得到了有效控制。 图 4两种支护条件下各测点处两帮移近量平均值变化曲线 由图 4可以看出： 1)采用单体支护配合铰接顶梁支护条件下，风 巷动压区 24 m范围内两帮移近量为 1 942 1 242 mm，平均为 1 585 mm， 根据现场观测，两帮破坏主要表 现为两帮煤体向巷道内大量挤入、片帮等现象。 2) 采用超前支护液压支架支护条件下，风巷动 压区 2
16、4 m范围内两帮移近量为 1 869 1 202 mm， 平均 为 1 504 mm， 从里往外两帮移近量逐渐减小，但比采 用单体支护配合铰接顶梁支护条件下两帮移近量减 少 127 40 mm,减少幅度达 2.9% 7. 1%。 3) 超前支护液压支架对两帮移近量的控制没 有对顶底板移近量的控制效果显著，这是因为影响 巷道两帮变形的主要因素有巷道宽度、煤柱宽度、巷 道高度、煤体强度和顶底板强度，在其他因素都相同 的情况下，由于超前支护液压支架支护的巷道高度 较高，巷道高度越大，煤帮塑性区范围越大，煤帮鼓 出量也越大。 4结语 通过采用 ZT2 x3200/16/32型巷道超前支护液 压支架在平
17、煤股份八矿己 15 - 13330采面的风巷进 疔试验，结果表明：相比单体支护配合铰接顶梁支护 方式，采用超前支护液压支架支护条件下，顶底板移 近量减少 124 78 mm， 减少幅度达 9.8% 12.4% ; 两帮移近量减少 127 40 mm,减少幅度达 2.9% 7.1%。 参考文献： 1 倪兴华，苗素军，杨永杰 .综放工作面端头顺槽超前液 压支架支护技术 M.北京 :煤炭工业出版社， 2009. 2 白永伯 .浅谈端头及顺槽超前支架支护技术应用 m. 科技资讯，2012,32(11) :53. B南麓崚，朱吉茂，杨国栋，等 .浅谈我国煤矿机械化发展 水平 0.煤炭工程， 2010(8):71-73. 4石永奎，李法柱，宋志安，等 .自移式超前支架支护效果 分析D.矿山压力与顶板管理， 2004(3) :15 -16. 05李法柱，王根盛，段西亮，等 .综采工作面新型超前支架 研宄与应用 DO.山东煤炭科技 ,2006 (3) =57 -58. 6刘国良，赵琪，张善波 .大功率综放工作面端头支架 的研制与应用 D.煤炭工程， 2007,12(2) :91 -92. I：责任编辑 :路方 图 3两种支护条件下各测点处顶底板 移近量平均值变化曲线 |欢迎订阅 2015年媒杂志