综采工作面上机尾过渡支架支护技术革新

陈立军　孟凡林　胡鹏飞

【摘  要】综采设备的选型必须适应矿井工作面条件，当支架安装使用后可能有些缺陷，但要想提高效率，减轻职工劳动强度，对设备进行改造势在必行。

【Abstract】The type selection of fully mechanized mining equipment must adapt to the conditions of mine working face. There may be some defects after the support is installed and used. However， in order to improve the efficiency and reduce the labor intensity of workers， it is necessary to transform the equipment.

【关键词】侧护板;改造;革新

【Keywords】side guard board; transform; innovation

【中图分类号】TD355                                【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）07-0180-02

1 引言

近几年随着矿井综采装备的不断更新、升级，智能化和自动化工作面不断涌现和发展，河南能源化工集团新疆投资控股有限公司（简称河南能源新疆公司）各矿井加大了对采煤工作面的综采设备投入和使用，但根据矿井地质条件和采掘工作面的布置影响，采用综采设备的方式不同，采煤工作面支护形式也不同。

2 工作面概况

河南能源新疆公司天欣煤矿1E1302综采工作面位于B13煤层东翼，该工作面东至采矿证边界保护煤柱，西为+1360m水平及+1400m水平巷道揭露B13煤层位置，南邻老窑采空区保护煤柱，北面为未采实体煤。工作面切眼中心高度3.3m，平均坡度31°，切眼长度165m，平均煤厚4.3m，沿煤层顶板施工。1E1302综采工作面B13煤层基本顶为粗砂岩与粉砂岩互层，厚度14.8m，直接顶为砂质泥岩，厚度7.3m，伪顶为泥岩，厚度0.3m;直接底为泥岩，厚度2.87m。

3 工作面前期上机尾支护情况及施工要求

3.1 前期上机尾支护情况

1E1302工作面为一次采全高综采工作面。上机尾采用ZYG6800/21/45型液压过渡支架支护顶板，上机尾最后一架（即111架）与煤墙上帮空顶面积大，上机尾111#液压支架距煤墙上宽下窄，打设单体柱配合“π”型梁对棚支护顶板支架底座宽度不够，现上机尾支护方式为单体柱配合铰接梁支护顶板。

3.2 施工要求

①工作面111#液压支架距煤墙距离超过0.5m时，需采用4.2m单体液压支柱配合铰接梁（1m）支护，沿工作面走向方向布置，一梁一柱，每组打设的铰接梁不少于4根。②上顺槽4#超前液压支架拉移后，及时在上端头最前面一根铰接梁上再接一根铰接梁，然后再取掉连接在最后面一根铰接梁，每次只能移1根铰接梁，铰接梁连接时先使用圆销插入孔内连接固定，然后再使用水平销把铰接梁伸平伸直。③111#液压支架距第一组铰接梁超过0.6m时，需再增加一组铰接梁支护顶板。④单体液压支柱柱根接实底，顶梁接顶，单体支柱初撑力不小于11.5MPa，不得出现卸载支柱。⑤铰接梁无法完全接顶时，在铰接梁上部垫方木，确保铰接梁能够完全接顶。

4 工作面上端头革新后支护方式

1E1302综采工作面上机尾采用单体柱加铰接梁的支护方式时，职工在操作时劳动强度大，由于工作面坡度较大，并且存在一定安全隐患，因此，通过该矿技术人员的不断摸索，对支架进行了改造。

经现场研究对111#支架侧护板进行改造，增加一级和二级护板对上机尾支架与煤墙超宽段进行支护。

护板装置分为一级侧帮板和二级侧帮板。一级侧帮板长3.7m，宽1m，伸开可与顶板平，也可向下翻转53°（与顶板夹角），二级侧帮板宽0.5m、长3.6m，可与一级侧帮板打平，也可向下翻转90°。在111号液压支架（ZY6800/21/45）左侧（面对煤壁）侧护板上加工出4个直径50mm孔和8个长孔，采用螺栓连接护板装置。护板材质达到460MPa时产生素塑变。图1、图2分别为顶梁侧护板和侧帮板工作状态示意图、顶梁侧护板和侧帮板向下翻转示意图。

5 护板装置支护顶板计算

①一级侧帮板和二级侧帮板当处于如图3状态下：

护板装置支撑的力为5t（参数由厂家技术人员提供）。

护板装置支护顶板面积：1.5×3.7=5.55m2

上机尾护板顶板压力计算：5.55×10.6=58.9t

上机尾共计使用10根单体柱，其中切顶柱打设4根单体柱（柱压11.5MPa），护板下方打设4根单体柱（柱压4～6MPa），护板与4号超前架护板处打设2根单体柱（柱压11.5MPa）。

护板下方单体柱4×4=16t，6×9=54t，16+54+5=75t，

上机尾顶板压力与支护设计材料压力对比：75t>58.9t。

单体液压支柱每根柱压不小于4MPa，同时考虑到护板装置钢板材质受力要求和油缸抗拉强度，单体液压支柱每根柱压最大不得超过6MPa。

当护板装置全部支撑时，一级侧帮板和二级侧帮板下方需各打设2根单体柱支护，柱压4～6MPa。

②一级侧帮板和二级侧帮板当处于如图4状态下：

护板装置支撑的力为7t（参数由厂家技术人员提供）。

一级护板支护顶板面积：1×3.7=3.7m2

上机尾护板顶板压力计算：3.7×10.6=39.3t

使用2根单体液压支柱：4×2=8t，6×9=54t，7+8+54=69t，上机尾顶板压力与支护设计材料压力对比：69t>39.3t。

单体液压支柱每根柱压不小于4MPa，同时考虑到护板装置钢板材质受力要求和油缸抗拉强度，单体柱每根柱压最大不得超过6MPa。

当护板装置一级侧帮板支撑时，一级侧帮板下方需打设2根单体柱支护，柱压4～6MPa。

通过以上两种不同方式的验算，在侧护板下方打设单体支柱即可符合支护要求，保证了安全，减轻了工人的劳动强度。

6 结论

随着矿井生产装备水平的不断提升，综采设备也要通过设计、改造才能适合自身地质条件。我们自身通过不断摸索与实践，对上机尾进行改造，不但节约了费用，大大减少了工人的劳动强度，提高了工作效率，增加了工效，创造了较好经济效益，为类似综采工作面提供可靠、宝贵的经验。

【参考文献】

【1】王启广，杨寅威.液压传动与采掘机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，2013.

【2】杨计先.厚煤層回采巷道掘进层位与支护方案优化分析[J].煤炭技术，2018，37（04）：4-6.