超前支架在煤矿工作面的应用

车永奎

摘 要：近年来，煤矿增产降耗的大力号召受到社会各界人士的关注，煤矿生产中各类新设备的引进，为煤矿企业工作人员带来了福音。本文结合某煤矿企业的工作面情况进行分析，详细阐述了原轨道运输巷超前支护形式，提出了新型支护形式的关键点，并总结了超前支架在煤矿工作面的应用效果，以供广大同行参考与借鉴。

关键词：采煤工作面；超前支架；新型支护

中图分类号：TD353 文献标识码：A

某煤矿北十采区有一采煤工作面，其走向长1517-1537m，平均长为1527m，倾斜宽为174m。采煤工作面所采煤层层位稳定，煤层厚度1.3-3.1m，平均厚度为2.5m。支护顶板采用118架ZY3800-16/35型液压支架，并通过全部垮落法对采空区顶板进行控制。

一、原有轨道运输巷超前支护形式

（一）支护参数

采用单体柱与3.4m的Π型梁相结合的方式在轨道运输巷支护超前范围，且单体柱的高度需完全合适，支护长度大于40m。在架设Π型梁时应当将其垂直于巷道中心线，棚距一般为700mm，按照一梁三柱的形式架设。超前支护支柱的初撑力一般大于50kN。在钻机窝等硐室需进行工作面超前架设时，首先需要采用高度适宜的单体柱与Π型梁结合进行支护，将三棚均匀架设。

（二）工序衔接

当采煤机割完一个机尾之后，采煤机后退，将输送机与采煤机停机闭锁，去掉锚杆与铁网，将靠近端头架的2棚调至靠近工作面的单体柱，然后将采煤机与输送机起动，开始割下一个机尾。当机尾被割透之后，采煤机前滚动向后退，直至机尾15架之处，此时端头人员即可进行机尾回棚工作。

（三）支护优缺点

超前支架的支撑高度较大，且其适应性较强，若顶板或底板出现不平等现象，都可较好适应。同时，其可以随着巷道的变形或相关压力等情况的变化随意增加支护长度，工序简单，操作便捷。但其缺点较多，如劳动力较大、危险性较高，并且单体柱的支撑能力有限，在生产过程中容易消耗大量的乳化液，不仅造成材料的浪费，同时也会对地下水造成严重污染。

二、改进轨道运输巷超前支护形式

（一）支护参数

超前支护采用4组8台ZT2*3200/15/30型支架，其长度为25m，初撑力大于24MPa。

（二）工序衔接

在进行割机尾工作之前，需将机尾的金属网、帮锚螺栓去除，然后向机尾方向割煤。当采煤机达到116#架，将“左4”尾顶梁伸缩梁收回，待第一个机尾割完后，再将该梁伸出。采煤机后退，到达88#架后，工作面拉架、推刮板机，采煤机朝着机尾方向割三角煤。在第二个机尾割完之后，按照之前操作方式，工作面拉架、退刮板输送机，将超前支护支架于机尾拉完后，再拉端头支架，从而完成一个循环过程。

（三）支护优缺点

支架支撑强度大，各支架可连接成一个整体，保证了超前支护支架的完整性，并为工作人员提供了安全的工作空间。支架设有护壁板，提高了支架掩护与防矸性能，保证了顶板的稳定性。并且，支架的各个结构与液压元件之间通过螺栓、销轴等进行连接，拆装维护十分方便。采用双伸缩的大立柱，可大范围调整高度，并有效防止支架倒塌。但其缺点为对于巷道不平或变形较大的巷道而言，适应性较差，且其支撑力大容易造成顶锚杆的断裂。同时，操作工序与维修程序较为复杂，尤其是支护长度的更换与增加比较困难。

（四）关键点

将超前支架应用于轨道运输巷中，应当重视以下几个方面的内容：①超前支护支架尾顶梁与端头支架伸缩梁之间的距离需减小，不得超过0.4m；②底板支架前方若有水沟等障碍，且超过300mm距离时，需采用铺垫木材等方式进行处理才可移架，移架速度要快，且一次到位，并在这一过程中不断调整支架，使其与底板垂直；③超前支架应垂直于顶底板，歪斜角度需小于5°，确保超前支架于顶梁接顶处的严密，受力状态应保持良好；④在降柱过程中，需要迅速收回同一组支架的前后立柱，支架脱离顶板的距离一般不超过50mm，可依据巷道实际情况进行具体调整，最大距离不得超过200mm；⑤在推移超前支架时，必须专门派遣一名工作人员看护，若其出现歪斜状况或两列支架间距超出标准范围，则需及时进行调整。

三、应用效果

将超前支架应用到煤矿工作面，避免了工作人员在替换棚时需要登高架棚的情况，减少了砸伤等事故的发生，从而提高了施工期间的安全系数与安全管理水平。同时，由于超前支架可通过进回液管与液压泵站形成能量传输系统，能循环利用乳化液，这不仅可大大节省材料，还能有效减少对地下水造成的污染。经过3个月的统计，发现每天可节省440元乳化油成本，超前支护所需工作人员也可减少2人，劳务性指出则减少240元，全年工作日按照300d计算，则该项劳务费与乳化油费用可累计节省20.5万元。除此之外，超前支架初撑力可达到24MPa，对轨道运输巷超前段的顶板起到有效支撑，在确保切顶效果的同时，降低了顶板的下沉速度，对矿山压力起到了有效控制，并减少了顶底板移近量。并且，由于超前支架的支点在交替前移中依靠支架间的千斤顶作为支撑，工作人员只需要简单的操作手柄就可有效实现工序衔接，减轻了高强度的劳动。

结语

综上所述，超前支架在煤矿工作面的应用是一项十分重要且复杂的工作，其简化了轨道运输巷超前支护各项工序，使煤矿工作人员工作总量降低，减轻了工作人员的劳动强度，提高了各项工序的安全性和可靠性，杜绝乳化液的大量浪费，使煤矿企业的经济效益大幅度提升。我国同为煤炭总量丰富和资源消耗型国家，节能降耗作为重中之中，理应得到各领域、各行业的重视。超前支架的广泛应用顺应了社会发展方向，具有划时代的重要意义。

参考文献

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