大倾角综采工作面挤架歪架处理技术

摘 要：分析了大倾角“三软”煤层综采工作面支架倒架的原因，结合现场提出了针对性的支架调整方案，解决了大倾角工作面回采支架倒架的关键技术难题。

关键词：大倾角；综采工作面；挤架；歪架；处理技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.006

1 概况

3206工作面开采3#煤层，煤厚平均3.5m，倾角23～39°，f=0.15，直接顶为1.3m灰色泥岩，老顶为5.2m粉砂岩，顶板整体强度低，随采随冒；直接底为1.5m泥岩，岩性软弱，老底为细砂岩，属典型大倾角“三软”煤层。工作面埋深870m，斜长182～196，平均191m，走向长度1190m，根据掘巷和物探资料，回采期间将揭露18条断层，落差在0.3m～5.0m之间，对正常生产将造成不同程度影响。切眼掘进期间遇到F10和F9断层，其中F10断层对回采影响显著。

采煤工作面配置了ZY8000/20/43型两柱掩护式液压支架、MG400/930-WD型大倾角交流电牵引采煤机、SGZ800/500型刮板输送机、SGZ800/250型桥式转载机、PLM2000型锤式破碎机、DSJ100/100/3×250型胶带输送机一部，BRW315/31.5型乳化液泵、BPW125/31.5型喷雾泵及整套泵站电气设备等，机械化水平较高。

工作面安装期间由于切眼巷道底板起伏，造成多数支架侧护板不能打开，运输机与支架未能全部连接，给工作面初采带来了很大困难。3206工作面作为主力采煤面，生产任务重，在不完全具备开采条件的情况下，自2013年6月底试生产以来，工作面处于边生产边调架状态，推进速度极慢。为了尽快扶正支架、恢复工作面正常生产，在对现场支架调研和实测的基础上，对工作面移架困难的原因进行了初步分析，并制定调整措施，取得了较好的效果。

2 现场原因分析

2013年9月10日，对3206工作面的支架状况进行现场实测，将得到的数据进行整理，经统计69#以下支架，仅19组支架侧护板打开，平均中心距1526mm，其余支架侧护板基本没有伸出，长度累计10199cm。70组支架对应刮板输送机长度10350cm，支架宽度较刮板输送机缩短了151cm，平均每组支架缩短了2.2cm，因此支架平均倾斜角度9度。可知，从5～56#间支架向下倾斜较为严重，错茬在30cm以上的支架有11架，这些支架的倾斜角度较大。主要原因分析：

（1）工作面上部伪斜控制不当：因溜子上窜而未及时调整支架状态，造成工作面倒架；刮板输送机上窜，带动底座。

（2）受断层影响：大倾角综采工作面过断层、地质异常区遇顶板破碎或断层面，极易引起片帮冒顶。从局部冒顶地点开始，上方支架架顶碎矸受重力作用下窜至下方支架架前空顶区域冒落，形成大面积空顶。支架一旦失去支撑，侧护板形成台阶，即发生挤架、咬架，进而发展为倒架事故。支架在顶板的压力P、支架自重W、上下邻架挤靠力Ps，Px，初撑力Q、底板反力R作用下处于平衡状态。支架在重力W和顶板压力P作用下，有沿底板坡度下滑的趋势，保证它不下滑的条件是抗滑力大于等于滑动力，即：

Fkh=[（W+P）cosα+Q]f≥Fh=（W+P）sinα+（Ps-Px）

当工作面38～58#支架上方发生严重漏顶后，局部形成空洞，支架顶梁上方冒落矸石沿倾向方向无法形成具有一定承载能力的铰接结构，沿倾斜方向的分力全部作用在支架顶梁上，下滑力变大，而支架初撑力Q无法满足要求，抵抗下滑力变小，这也是造成支架下滑的重要原因之一。

3 调架处理方案

3.1 扶正支架

自工作面上头125#支架开始，利用侧护板和单体支柱配合，将支架顶梁向上调出间隙并依次向下传递至歪架严重的58#支架以下，将支架顶梁上调，逐步扶正支架，反复此程序，逐步依次将支架扶正。

3.2 虚旋转中心法调斜

调整支架同时，按虚旋转中心法调整运输机下滑，带动支架底座下移，辅助扶正支架。

（1）先把夹死的支架，调整侧护板间的间隙（如37、38#架可以向下调整37#架也可以向上调整38#架，调整时需要单体柱）；

（2）下窜溜子时，必须从机尾方向摆帮（如100#架至机尾割一刀、从80#架至机尾割一刀、60#架至机尾割一刀、40#架至机尾割一刀、20#架至机尾割一刀；

（3）最关键是先把工作面割一个通刀，然后不要推100#架以下的溜子，让煤帮先成空帮（可以移支架），给溜子留一个前后活动的空间，对下窜溜子有好处；

（4）最后从20#架摆完帮后，从机尾到机头推移溜子，整个工序算一轮，如果没有效果再用同样的方式进行处理。

3.3 断层区域铺网或注浆加固处理

在工作面过断层、地质构造带期间，必须加强断层影响范围内顶、帮、断层面的管理。具体措施为在受断层影响顶板异常破碎区段，支架上方敷设10#5m×1m单层菱形金属网，金属网搭接不得小于200mm，用双股12#铁丝扭紧固定，网扣间距不得大于200mm，如图1；金属网下方架顶挑4.5m矿用11#工字钢，如图8，工字钢横跨3架，搭茬3m，形成人工假顶，相邻支架发生歪斜，可以在支架降柱后腾出调架空间，及时调整支架状态。或对顶板破碎严重区域，可注高分子材料使破碎顶板胶结成一体。

4 结语

生产中工作面运输机进行重点顺平，保证每组支架侧护板均能正常打开，能防止支架挤架。工作面过断层、地质构造带期间，液压支架采用带压擦顶移架，尽量减少顶板松动，事先逐步降低采高，增加支架稳定性及减少破岩，液压支架随采煤机割煤立即移架。

作者简介：张存杰（1977-），男，主要从事采矿专业技术工作。