ZQH2×3400/18.5/25 超前支护在寺河二号井回风巷道的应用

何 君

（晋能控股煤业集团晋城煤炭事业部机电管理部， 山西 晋城 048000）

0 引言

巷道回采过程中，回采巷未进行超前支护或超前支护不当会导致回采巷破裂坍塌，巷道被堵之后通风不畅，通风系统紊乱，严重影响安全生产[1-2]。针对寺河二号井9 号煤层传统的单体液压支柱联合木梁的超前支护方式，支护面积小、移架速度慢、人工劳动强度大、安全风险高，不适合综采工作面回采快速高效的推进理念。

1 94316 工作面概况

寺河二号井目前主要开采9 号和15 号煤层。94316 智能化综采工作面所采煤层为9 号煤，位于二水平九四盘区，煤层底板标高为478～584 m。工作面设计倾斜长度为133.5m（中至中），走向长度为1540m。工作面平均采高1.45 m。工作面回风巷道断面为矩形，毛宽×毛高=4.2 m×2.4 m，采用锚杆、网、锚索和钢带支护巷道。煤层顶底板情况如表1 所示。

表1 煤层顶底板情况

9 号煤层原回风巷原支护方式为从工作面煤壁向外20 m超前支护支设三排戴帽点柱，排距1 000 mm±100 mm，距离两巷帮200～500 mm 处分别支设一排、中间的单体柱支设在巷道中间，单体柱成排成行，直线度误差不超过±30 mm，且采取连锁装置防倒。

工作面所支设的超前柱采用DW25-300/100 型、DW28-250/100 型单体柱加柱帽进行超前支护，柱帽规格为400 mm×200 mm×100 mm。梁为3.6～4 m 的π 型钢梁，柱支在梁下方，且成排成行。

2 ZQH2×3400/18.5/25 的应用

2.1 技术参数

根据寺河煤矿二号井94316 工作面地质及巷道条件，通过进行受力分析计算和强度校核，确定巷道超前支护支架总体参数和主要部件的结构尺寸。设计架型为ZQH2×3 400/18.5/25，具体参数如表2 所示。

表2 超前支护支架技术指标及参数

该超前支护支架采用两架A、B 架框架交错式结构，相互推拉，能实现自移行走动作。两架一组，由横梁铰接顶部顺梁撑顶，铰接吊挂立柱接地，总支护距离大于20 m，操作方式采用手动操作。实物如图1所示。

图1 超前支护实物

图2 为94316 回风巷道超前支架机尾巷道断面配套图。该矿井综采工作面回风巷支护设计中顶板采用锚网梁组合支护，顶部锚索外露长度设计大于350 mm，超前支架横梁距顶高度满足相应配合要求。结合矿井运输方式为窄轨无极绳运输，两支撑立柱千斤间留有轨道安设维护空间，间距满足该矿井刮板输送机和采煤机等设备大部件的装车、运输空间要求。支撑立柱千斤距两帮保留有750 mm 行人、作业通道，同时可满足矿井综采工作面回风巷电缆敷设、Φ355 mm 瓦斯抽采管路、风水排管路等附属设施安设空间要求。

图2 94316 回风巷道超前支架机尾巷道断面配套（单位：mm）

2.2 应用效果

ZQH2×3 400/18.3/25 型超前支护液压支架采用一套两组，一组两架的形式支护，于2021 年9 月—2022 年7 月在寺河二号井94316 工作面进行工业性试验，巷道回采推行累计1 500 m，运行期间效果良好。

通过井下工业性试验，替代传统的单体液压支柱联合木梁的超前支护方式，验证了该支架主要结构参数能满足中小断面巷道超前支护要求；移架时间缩短为6～8 min；支护面积大，减少了原有单体液压支柱支护高度有限的问题；该支架可多组排布，支护长度可增可减；顺梁避让开锚杆、锚索，增强了对顶的适应性和对锚杆、锚索的保护；底部支腿均可独立伸缩抬起，增强了底板不平整的适应性；移架阻力小，移架支撑力大；超前支架行走的方向可前后移动，左右工作面位置调节方便。

2.3 技术经济效益

使用超前支护液压支架支护较原单体液压支柱支护所具备的效益优势在于节约维护投资成本：年节约投资成本约30 万元（单体柱单价1 500 元，20 m 巷道使用单体柱数量为60×2=120 根，支护损耗40 根，可节约投资1 500 元/根×160 根=24 万元；π 型钢梁加局部木垛板梁费用约6 万元），经济性占优；使用单体液压支柱支护需4 名工人撤柱、抬移柱、支柱，而使用该超前支护液压支架支护只需2 名工人操纵控制阀组即可完成移架支护操作，节约人工成本。

3 结语

通过使用该技术及装备，为寺河二号井9 号煤层回风巷道现代化支护的解决方案。试验表明，该支架的应用有效提高了工作面顺槽的支护强度和效率，降低人工劳动强度和人工支出，保证安全生产，实现了工作面快速推进并达到高产高效的目的。同时在现有技术的基础上，可通过增加立柱柱鞋面积，加大支架对地比压来解决煤层酥软性底板造成的移架困难问题。