超前支护式液压支架在综采放顶煤工作面的应用

摘要：文章介绍了超前支护式液压支架在云飞公司串草圪旦煤矿综采放顶煤工作面的首次应用，利用超前支架替代单体液压支柱配合金属铰接顶梁支护技术，实现了综放工作面超前支护的机械化和自动化，支护效果良好，取得了显著的经济效益。

关键词：综采放顶煤；超前支护式液压支架；综放工作面；煤炭开采；顶梁支护技术 文献标识码：A

中图分类号：TD823 文章编号：1009-2374（2015）22-0160-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.079

串草圪旦煤矿位于鄂尔多斯市准格尔旗西南部，主采煤层为6#煤层，煤层厚度为12～15m，沿底掘进，巷道采用锚网支护矩形断面，走向长壁综采放顶煤开采。该矿6203、6204、6206、6207和6106、6107六个综放工作面上下出口支护形式基本上采用单体液压支柱配合金属铰接顶梁做为超前支护。单体液压支柱配合金属铰接顶梁超前支护操作工序繁琐，员工劳动强度大，支护安全系数不高，有时候会由于超前条件困难，严重影响工作面的快速推进。2014年6月，该矿在南部采区6104工作面首次安装超前支护式液压支架，用于工作面上下出口20m范围的超前支护。该工作面投产以来，取得了良好的效果，实现了安全高效回采，最高日产15000吨，创出了该矿建矿投产以来综放工作面开采的最好水平。

1 工作面概况

6104工作面位于矿井南翼一水平6煤层，双枣沟向斜南翼，煤层宽缓，褶曲发育。工作面标高897.4～951.9m，与地表最近距离为98m。该工作面走向2100m，倾斜长150m，煤厚12.8m，煤层倾角平均5°。煤层抗压强度6.9MPa。中等稳定顶板，周期来压步距为10～15m。上下顺槽采用锚网支护，矩形断面5.0m×3.7m。采用走向长壁综合机械化采煤法，放顶煤回采工艺开采。

2 工作面液压支架配置

本工作面配置80架ZF13000/22/42型基本支架、7架ZFG13000/24/40型过渡支架，共87架液压支架，对工作面顶板实行支护管理。工作面上出口配置一组ZT27600/24/40超前支架，其初撑力23280kN（31.5MPa）、工作阻力27600kN（37.35MPa）。工作面下出口配置一组ZFT27200/24/40端头支架，其初撑力20264kN（31.5MPa）、工作阻力27200kN（42.27MPa）。紧靠端头支架往外配置一组ZT18400/24/40超前支架，其初撑力15520kN（31.5MPa）、工作阻力18400kN（37.35MPa）。

3 超前支架操作程序

上下出口超前支架均为两柱掩护式，左右架的顶梁内外侧均设置护顶板。左右对称，能够适应左右工作面使用。

上出口超前支架采用前推后拉形式实现支架互相推拉行走，共布置4根推移千斤顶。正常情况时，前后架均处于支撑状态，架间的推移油缸处于收回状态。当支架需要前移时，先将前架降下来，然后利用推移油缸将前架推出，推到位后升架达到初撑力要求；接着降后架，收回推移油缸，将后架往前拉到一个步距后，再升后架达到初撑力要求。

下出口超前支架为转载机中置式布置形式。超前支架左右两侧各布置2根推移千斤顶，推移千斤顶通过推移连接头与转载机连接，以转载机为支点实现行走，同时辅助转载机自移。正常情况时，支架处于支撑状态，推移油缸处于收回状态。在转载机向前推移时，推移油缸活柱被拉出，在转载机完成推移后，对超前支架进行降架、移架、升架，完成一次推移过程。在顶板条件不好的情况下，可以实施带压移架，起到有效控制顶板的作用。

4 应用效果

和传统的采煤工作面上下出口以单体液压支柱配合金属铰接顶梁进行支护相比，超前支护式液压支架具有明显的优越性，取得了良好的应用效果。

4.1 整体支护强度大幅度提高，安全系数提升

超前支架整体性好、工作阻力大、支护强度高，能够有效地控制巷道的变形。前架和后架顶梁之间的距离不超过0.2m，护顶整体性效果明显。通过对锚网巷道围岩变形量观测进行比较，采用单体液压支柱配合金属铰接顶梁进行支护时，顺槽两帮移近量最大为167mm，顶底移近量最大为58mm；遇到周期来压时，单体柱还容易导致插蜡现象，造成回撤替代困难。采用超前支架支护时，顺槽两帮移近量最大为64mm，顶底移近量最大为31mm。由此可见，采用超前支架后，工作面顺槽在采动引起的超前支承压力影响作用下，其围岩变形量很小，巷道处于稳定状态，杜绝了顶板事故。特别是在采面初放和周期来压时，支护效果尤为突出。

4.2 简化了操作工序，有利于实现高产高效

超前支架代替了传统的单体液压支柱和金属铰接顶梁支护方式，是超前支护形式变革的重大突破。超前支架操作便捷快速可靠，通过支架操作阀组，实现了综放工作面超前支护的机械化和自动化，提高了劳动效率，有利于实现综放工作面的快速推进。

4.3 减少了回采工作面的用工，降低了生产成本

采用单体柱铰接顶梁支护形式，按照每天三个采支工做超前支护计算，每年至少需要支付36万元的工资；再加上单体柱、铰接顶梁的损坏，还有坑木消耗，无疑增加了生产成本。超前支架的推广应用，彻底解决了上述问题，不仅节约了员工工资成本，还大大降低了支护材料的消耗。

4.4 增大了上出口的空间，便于人员行走、设备拆运和维修

超前支架上下帮两根立柱之间距离达到了1.8m，比单体柱铰接顶梁支护宽度增加了1m。在采煤工作面需要拆运更换设备时，不用提前做运输条件，直接就可以顺畅通过，大大提高了拆运效率，缩短了检修时间，为提高开机率创造了有利条件。

5 存在问题与建议

5.1 推移千斤顶易损

在回采过程中发现，超前支架推移千斤顶与支架底座绞接，左右间隙小，只能在轴向垂直面上旋转，而在移架时，不可能完全保持在一条直线上，推移时很容易造成推移千斤顶铰接头损坏。推采三个月的时间，共更换了三个推移千斤顶。建议将连接头改为万向铰接。

5.2 支架整体尺寸、重量大，不利于运输安装

由于矿井外围辅助运输条件的局限性、锚网巷道条件的差异性，超前支架在运输前，个别部件需要解体，然后运到现场以后再行组装，影响安装效率。应该考虑适当采用高强度钢板，降低支架整体重量，提高运输的安全性；另外，应考虑适当调整整体外形尺寸，最好能做到不解体运输。

6 结语

超前支架的使用，保证了上下出口的支护安全，简化了生产工序，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，实现了综放工作面超前支护的机械化和自动化，取得了巨大的经济效益和社会效益，为同类矿井条件采用超前支架支护提供了借鉴。

参考文献

[1] 徐亚民.付村煤矿综放工作面回采巷道超前支架支护实践[J].煤炭科学技术，2010，38（7）.

[2] 叶文华.综采工作面顺槽超前支护液压支架在补连塔煤矿的应用[J].陕西煤炭，2006，25（2）.

作者简介：李小沫（1971-），男，内蒙古开滦投资有限公司生产技术部采煤工程师。

（责任编辑：王 波）