抬棚支架在巷道支护中的应用

吴延宾　陈东海　李猛运

摘要：义马煤田主力矿井千秋煤矿、跃进煤矿和常村煤矿采深已接近和超过800m，冲击地压已经显现并成为矿井的重要灾害，防治此危害的最好方式是采用抬棚支架。文章介绍了ZD2200/20/39型抬棚支架结构、技术参数、支护方式以及使用注意要求。

关键词：抬棚支架；巷道支护；支架结构；技术参数；劫掠方式；煤矿开采 文献标识码：A

中图分类号：TD82 文章编号：1009-2374（2015）14-0068-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.033

1 概述

随着开采深度的不断增加，冲击地压已经成为制约义煤集团中、东部矿井发展的最大的安全隐患，ZD2200/20/39抬棚支架是借鉴义煤集团各矿防治冲击地压经验，综合考虑义煤集团各矿的井下使用特点，为加强井下巷道支护能力，由河南南车重型装备有限公司支护研究所专门设计的煤矿井下的支护设备。

2 矿井概况及巷道支护存在的问题

义马煤田含煤地层为侏罗系，煤田基本构造形态为单斜构造。地层产状比较平缓，煤层倾角8°～25°，走向较东西、倾向南，现主采区域煤层条件比较好，煤层直接顶为泥岩和砂质泥岩、煤田煤层瓦斯含量低、煤层具有冲击倾向性。义马煤田主力矿井千秋煤矿、跃进煤矿和常村煤矿采深已接近和超过800m，冲击地压已经显现并成为矿井的重要灾害。近年来，公司生产矿井发生比较明显的冲击地压已有10余次。

近年来，生产矿井煤巷的支护方式多采用的是U型棚和锚网的综合支护方式，在一般正常的巷道基本能够满足支护要求。但是，在皮带机机头部区域或者是应力相对集中的区域容易发生冲击地压，进而影响整个矿井的生产。而且在维修U型棚时也会发生冲击地压的伤人事故，尤其是在皮带机机头部设备体积大，从而要求巷道断面也比较大，受压变形后的液压支架作业空间变小，对人身安全构成很大威胁。为改善这些不利的因素，便出现了在U型棚下添加多个单体液压支柱来加强支护的办法，即使这样也不能满足支护要求。

后来便采用防冲大立柱来代替单体液压支柱支护的办法，并且液压立柱缸底配有柱靴来加强稳定性，采用矿用工字钢来支撑巷道交叉点，这些改善起到了明显的作用。在一定程度上保证了矿井的各种要求，但在随后矿井实地使用后的经验总结时发现，虽然改善后防冲大立柱基本可以满足要求，但矿用工字钢梁的强度远远不能满足需求，冲击地压发生后出现工字钢严重变形、损坏的现象，但大液压立柱并没有被破坏。

3 抬棚支架结构、技术参数

3.1 结构

ZD2200/20/39抬棚支架是各矿借鉴防冲经验，为加强井下巷道支护能力，分别提出的支护设备，支架立柱缸径为Φ200，机械加长杆结构，同其他抬棚支架立柱完全互换，立柱总高度为3600mm。

抬棚支架由顶梁、底梁、立柱、销轴及液压系统组成。支架的液压元件主要有液压立柱、液压控制元件（立柱液控单向阀、安全阀等）、液压辅助元件（胶管、弯头、三通等）等。虽然结构相对比较简单，但需要采取相应措施把液压立柱的自由度合理地限制起来，不能让液压立柱活动空间过大，以免使液压立柱过于灵活，造成抬棚支架不够稳定、无法正常使用的情况，甚至造成事故的隐患。因此抬棚支架采用柱筒形式限位，结构简单可靠。

3.2 特点

（1）抬棚支架没有专有的稳定机构，可利用顶梁中部设置的耳板采取稳定措施。抬棚支架是在和原有的巷道支护系统相互结合使用，另外增加的巷道的支护设备，这样有效地提高了顶板的稳定性；（2）支护强度较高，大大提高了支护效果；（3）支架轻便可拆移式，在整个支撑段内只需要进行尾首之间的倒换，最大限度地减少了对顶板的支顶次数，有利于顶板的

稳定。

3.3 技术参数

抬棚支架技术参数如表1所示：

4 支护方式及适用条件

4.1 支护方式

支架安装支撑实现顶板支护，降柱拆迁实现移动。

支架通过巷道提供的供液接口接入支架的立柱进回液管路，采用手动操作控制方式实现初撑和降柱操作。

支架采用拆装式移动结构，支架的移动需要将支架主体部件解体，人工转移到使用地点后组装完成。

4.2 适用条件

支架的设计是根据用户所在的特定条件来进行设计，因此其使用场合也受到了一定的限制：（1）用于要求具有较高防护能力的巷道支护；（2）适用巷道高度为3.9m以下；（3）作用于整个支架上的顶板压力不能超过2200kN；（4）适应巷道的倾角小于5°；（5）必须在支架两侧设置稳定防护装置才能使用。

5 使用注意要求

抬棚支架主要是应用在采区煤层准备开采巷道的交叉点、设备相对集中或者是矿山压力显现比较明显的地点。由于抬棚支架的特殊性，抬棚支架的安装和拆卸是一个重要问题，特别是使用机械加长液压立柱后会使问题变得更加复杂，所以要引起高度重视。

5.1 安装前的准备

安装前，清理影响安装障碍，准备好液压供液接口、单体支柱、钢丝绳、导链等器物，在O形棚或其他地方选择安装起吊悬挂点。

5.2 安装底座

在安装现场将起吊底座移至安装位置，并注意底座必须着地稳固。

5.3 安装液压立柱

将缩至最短的液压立柱起吊装入底座，装上固定销。

5.4 安装顶梁

顶梁起吊至能和液压立柱装配位置，将液压立柱和抬棚支架顶梁装配，打入销轴，在抬棚支架顶梁一侧的连接耳座处连接钢丝绳预备调整之用。

5.5 初撑

连接抬棚支架管路，将其接入液压系统供液，使抬棚支架顶梁平衡上升，在上升过程中时刻注意抬棚支架顶梁的正确姿态，采取措施防止抬棚支架侧向倾倒，若液压立柱液压行程能够完成接顶，初撑完成；若不能接顶则需拔出接长杆。

拔出接长杆时将液压立柱的液压行程调整至合适位置停止供液，采取妥善方法将抬棚支架顶梁上提停留，拆除液压立柱加长杆的卡键等连接，上提抬棚支架顶梁使液压立柱柱头伸出到合适位置，固定卡键点连接，使用液压行程将顶梁接顶。

5.6 完善支架之间的横向连接，填埋沟槽

在抬棚支架正确就位检查达到支撑要求后，将抬棚支架之间用钢丝绳或其他连接物进行连接，防止倾倒。

5.7 拆卸过程中应特别注意的事项

5.7.1 拆卸前应有更充分的准备。抬棚支架拆卸时有更多的影响因素，特别拆除环境的改变，必须有更充分的准备，悬吊点的位置和牢靠性应引起高度重视。

5.7.2 降柱时需特别注意顶梁的侧向倾倒。抬棚支架顶梁下降前放松抬棚支架顶梁之间的横向连接，在抬棚支架顶梁下降超出O形棚以外时，容易发生侧向倾倒，抬棚支架顶梁的横向连接不能拆除只能边下降边放松，否则必须采取妥善方法防止倾倒情况发生。

5.7.3 拆卸液压立柱时应在液压行程完全缩回后再收回接长杆。

5.7.4 拆除支架管路时必须在液压立柱无液压行程和液压系统中无压力的情况下进行；拆卸的管路接口应加封堵妥善处理，预防杂物进入系统影响工作。

5.7.5 支架用的各种阀类，以及各种液压缸，均不允许在井下进行拆检和调整，若有故障时，需有专人负责用质量合格、相同型号、规格的阀件或液压缸进行整体更换，而且应确保所更换的液压元件具有有效期内的安全标志证书。

6 结语

ZD2200/20/39型抬棚支架在义煤集团中东部矿井的应用，经过几年的研究、试验，基本解决了冲击地压区域或者应力相对集中的区段的矿井巷道支护的重大课题。在煤矿安全生产中，为加强煤矿巷道支护强度的方法上增加了新的办法。

作者简介：吴延宾（1976-），男，河南南阳人，河南理工大学工程硕士，河南南车重型装备有限公司输送机事业部副经理，工程师。

（责任编辑：秦逊玉）