综采工作面支架倒架的危害及处理方法的研究

关键词：支架倒架 倒架危害 倒架处理方法

1国内外现状

支架倒架是国内外综采工作面经常出现的一种问题，具有普遍性的特征，具体表现在，常常会因为客观的及人为的因素造成液压支架的倾倒，致使顶板管理失控，引发漏冒顶，工作面减产，甚至停产，严重时危及人身安全甚至酿成死亡事故，

2支架倒架的危害

2.1出现工程质量问题影响生产

支架倒架倒架与工程质量是息息相关的，工程质量差可以导致支架倒架，支架倒架也可以影响工程质量，引发工程质量事故。采高过大，生产期间为了最大化提高回采率，超采高采煤，引发漏顶，初撑力达不到导致倒架支架上方，空翻顶问肠煤层中夹歼的存在降低了煤体的整体抗压强度由于顶煤松软后经过一段时间，受支承压力前移影响顶梁及前梁上部煤体压酥碎裂产生架上架前冒空为将支架落在实底上支护好顶板支架逐步升高更易出现倒架顶梁前高后低的高射炮现象使支架防片帮板失去对煤壁的护帮作用遇到周期来压引起煤壁大量片帮跨落出现漏顶导致支架前支撑效果差引发倒架。

支架的正确操作是综采工作面质量标准化的重要保证，但操作不当是否会引起工作面支架的倒架呢？显然不能一概而论。当工作面倾角小于15°时，支架自身稳定性好，操作不当可能会引起个别支架倒架，是局部性的，并且很快会得到纠正。当工作面倾角大于15°时，支架自身稳定性大大降低，操作不当就可能会引起严重的倒架事故。特别是第一组支架要采取防倒措施，否则第一架一倒，再加上操作不当，后面的支架跟着倒，发生连锁反应，就可能演变为严重的倒架事故了。

2.2支护效果差引发安全隐患

支架倒架容易导致支架支护效果差，支护效果差就容易漏矸，严重的情况下可导致冒顶，也可引发人员伤亡。

2.3漏矸影响煤质影响经济效益

支架倒架引发的漏矸严重影响煤质，具2017五月份数据每吨煤提升100大卡热量可提高10元的效益。

2.4损坏设备

综采过程中倒架现象的发生会导致局部顶板失去或降低其应有的支撑力，进而出现顶板下沉、破碎等不良现象。另外，煤壁片帮等现象，会使破碎矸石从架间落下时造成人员伤亡。液压支架的顶梁与顶板正常情况下的面接触会变成倒架而变成线接触，致使液压支架处于非正常受力状态，液压支架的顶梁与前梁和掩护梁，掩护梁和四联杆及与底座的联结销轴在受力不均时会上下窜动，进而导致受损，液压支架的侧护板也会因为液压支架顶粱的咬啃而受损。落下的碎矸、碎煤可能会挤坏控制管路。而大块矸石，则可能导致采煤机发生卡链、断链，使刮板输送机的磨损加剧。冒落的大块矸石也会损伤支架立柱及千斤顶的镀铬层，进而使支架寿命缩短。

3支架倒架处理方法

做好地形提前预判。依据以往地质勘测结果，结合超前探测，对回采面前部地质构造加以预判，一旦遭遇断层而出现机头、机尾高差偏大的现象，应当现场资料的收集和观察，数据整理分析支架工作阻力理论计算值与实测值相差不大，工作阻力能满足基本顶来压时对顶板管理的要求，同时就目前为止该支架能适应工作面倾角、高差的变化。查找倒架的原因，从调整采煤的循环入手，期间以强扶的方法作辅助，最终达到支架立正的目的。

3.1充分研究地质因素，

由于地质条件的限制，工作面沿倾斜方向布置，沿煤层走向方向推进即倾斜长壁开采，造成工作面上、下端头落差加大，沿工作面排列的液压支架倾斜角度自然加大，液压支架自然倾斜，非人为造成，尽量减小工作面的倾斜角度，使工作面伪倾斜开采，防止运输机窜动，保证伪倾斜开采掌握到合适的程度。

3.2考虑设备因素

综采工作面设备的连接结构。我们都知道，支架的推移千斤顶绞接于支架的底座上，推移千斤顶又与推移导杆相绞接，推移导杆通过万向接头与工作面输送机相绞接。推移导杆沿工面倾斜方向有300-600毫米的摆动间隙，支架架间正常时的最大间隙为120毫米，工作面输送机中部槽之间，设计时考虑到推移时的弯曲度，其最大间隙可在0-30毫米内变化。随着工作面的向前推进，工作面伪斜的变化，必然导致工作面输送机中部槽及支架架间间隙的变化。如果工作面伪斜适当，输送机平直，推移导杆走正，支架架间间隙正常，就不会发生倒架现象。

综采工作面的刮板输送机及液压支架在前移过程中，由于自身重力的原因，势必产生向下方的蠕动，而且贯穿生产过程的始终，蠕动到一定程度后即发生窜动，运输机窜量过大就会别倒支架，因此，控

制设备因素是控制倒架的又一方面。综采工作面设备的选型配套与地质条件的复杂多变之间的矛盾导致液压支架选型既不能过轻也不能过重，过重造成财力浪费，投入加大，成本增高；过轻造成有效支撑高度降低，煤炭资源严重丢失，所以支架选型应基本保证适当。即使如此，仍然无法解决全工作面跟顶跟底采煤的难题。

保证工作面的采高掌握适当，严禁超高采煤。防止运输机前后窜，一方面控制运输机及支架因自重引起的下滑。增设放倒防滑装置。所采煤层虽倾角不大，但考虑周边岩层破碎性强，必须针对支架设计专用的防倒装置，包括斜拉千斤顶、底座调节千斤顶、平衡调节千斤顶、运输机与支架锚固机构等，进而确保支架同其它工作面设备之间构成整体、稳定的放倒防滑系统，最大化增强其稳定性；

3.3架型调整

及时调整架型，左右倾斜角不超过±5度，仰角不超过±7度。回采作业时，增强对回采面工程质量的监管力度，确保循环作业及支架调整的依規进行。确保回采面“三直两平”，避免出现局部的超前或滞后现象；加强刮板输送机管理，避免发生上窜与下滑现象

3.4安装防倒装置

当工作面伪斜角度过大时，工作面输送机从机头开始上窜，上窜时输送机溜槽处于受压状态，间隙变小，一般为10毫米以下，挤得紧时为0-5毫米。输送机上窜后带动推移导杆向机尾方向偏斜，拉架时偏斜后的导杆牵着支架也往机尾方向偏移，支架偏移后再次推

溜时，又加速输送机上窜。当输送机上窜超过600～800毫米，机头段的推移导杆严重扭斜后，就撇着支架底座，由于支架在上窜过程中架间间隙早已消失，活动侧护板全部收完，这时再拉移支架，顶梁已不能往机尾方向偏移，而支架底座在导杆的强迫作用下往机尾偏移，顶梁不走底座走，于是支架不得不倒了。

防倒的安裝与支架整备质量大，单一支架的整备质量达到好3吨扶架过程中发现单一防倒的安装难以起到扶架作用所以制定了单一支架配双防倒的方案有鉴于采高过高安装困难，以配合起溜子的同时从机尾方向采高低处依次安装防倒千斤顶配锚固链要求拉架过程中降架时及时拉住防倒拉架时锚固链向机尾方向拉支架顶梁待支架升紧后依然保持锚固链紧固防止拉下方相邻支架时支架回位；待全部支架拉完升紧后统一松锚固链防倒必须起到对支架状态的紧固作用要求每拉完一排支架要对所有防倒进行紧固保证每排拉架能够达到最大扶正效果。

4处理倒架的方法

处理倒架的方主要的方法有：主要从预防倒架和倒架后的即时科学处理两个方面进行研究。利用支架自身的条件或单体液压支柱强扶倾倒支架。

4.1用侧护法

利用支架侧护板进行调整，一般支架倒架方向为侧护板活动侧。扶倒架时，先寻找侧护板有行程的支架，从有侧护板有行程的倒架处开始调整，先将倒的支架降下，再将相邻支架降下，操作相邻支架伸出侧护板，将倾倒的支架扶正后，然后升紧相邻支架和被扶正的支架。

例如：在拉架过程中，6，7，8，9，10号支架，其中8，9号支架向10号支架方向倾倒，扶倒架时，两支架工配合要好，操作人员分别站在6，9号支架上，分别操作7，8号支架，6号支架内操作人员将7号架，收回侧护板，9号架内人员降8号架伸出侧护板，两人配合扶正支架，拉架后升紧支架达初撑力。

4.2单体或煤机

处理支架倾倒现象时，作业人员首先应当将支架四周的浮煤、浮矸等固体杂物彻底清除，并在邻近煤壁的一侧使用单体支柱与方木进行临时支护。随后，从前、后侧护板保持张开状态的支架起进行扶架，并在支架顶梁同齿条相对处及支架立柱下侧和邻近支架底座间分别布设一根单体支柱，使用斜拉千斤顶将支架顶梁同邻近支架底座相连。最后对单体支柱进行远距离注液增压并拉紧千斤顶，实现支架的逐步扶正。此外还需注意的是，进行拉架作业时应当以顶梁对大板与经纬网进行支撑，待支架扶起后及时升起支撑立柱并注液增压，使其达到支撑压力。

此过程中支架受力分析如下图1所示。F3.输送机窜动对支架产生的拉力；F1.顶板对顶梁的压力；F2.底板对支架底座的支撑力；H.采高；H1.支架重心高。

F3.输送机窜动对支架产生的拉力；F1.顶板对顶梁的压力；F2.底板对支架底座的支撑力；H.采高；H1.支架重心高度。

如果支架倒架严重无法使用侧护板扶倒架时，采用单体液压支柱扶倒架，从侧护板有行程的支架开始调整，先将需接液枪的支架截止阀关闭并卸压，接好液枪后，打开截止阀，降低支架，将单体支撑在倒架一侧的顶梁上，升起单体扶正支架，升紧支架，取下单体；如果条件不具备使用单体时，可使用采煤机牵引推拉支架将扶倒架。

参考文献：

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作者简介：胡斌（1982.7.17）男，陕西西安人，西安理工大学本科，助理工程师，研究方向：机电、采煤、生产管理，单位：神华神东煤炭集团哈拉沟煤矿。