超前液压支架在上下顺槽的应用.pdf
江西煤炭科技 J I ANGXI COAL S CI ENCE TE CHNOLOGY 2 0 1 5年第 4期 NO. 4 2 01 5 超前 液压支架在上下顺槽 的应用 于责龙 河北冀中能源股份 有限公司 段王煤 业集团 , 山西 寿 阳 0 4 5 4 0 0 摘要 以段王煤矿 0 9 0 5 0 4 综采工作 面为例 , 对综采工作面端头支护破 坏原 因进行 分析 , 并 对支护方 案进行优 化设计 , 结 合现场情况上下顺 槽采用液压支架进行超前支护 , 并对支护影 响因素进行 分析 。实践表 明 用液 压支架进 行超前支护 , 安 全系数高且支护效果 良好 , 为工作 面实 现高产 高效奠定 了坚实 的基 础。 关键词 综采工作 面; 超前支护 ; 液压支架 ; 破坏原因 中图分类号 T D3 5 5 . 4 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 2 5 7 2 2 0 1 5 0 4 0 0 7 0 0 3 Ap p l i c a t i o n o f Ad v a n c e d Hy d r a u l i c S u pp o r t i n Cr o s s h e a d i n g s Yu Gu i l o n g Du a n wa n g Co a l I n d u s t r y Gr o u p o f J i z h o n g En e r g y Re s o u r c e s Co ., Lt d ., S h o uy a n g, S h a n x i 0 4 5 4 0 0 Ab s t r a c t By a n a l y s i s o f t he f a i l u r e c a u s e s o f t he e n d s u p p o r t a t 0 9 0 5 0 4 f u l 1 y ~ me c h a n i z e d wo r ki n g f a c e o f Du a n wa n g Co l l i e r y, t h e a u t h o r p r e s e n t s t h e o p t i mi z a t i o n o f s u p p o r t i n g s c he me wi t h a d v a n c e d h y d r a u l i c s u p p o r t i n c r o s s h e a d i n g s, wh i c h l e a d s t O g o o d s u pp o r t e f f e c t wi t h h i g h s a f e t y c o e f f i c i e nt a n d p r o v i d e s a s o l i d f o u n d a t i o n f o r h i g h y i e l d a n d hi g h e f f i c i e n c y a t wo r k i n g f a c e . Ke y wo r d s f u I 1 y me c h a n i z e d wo r k i n g f a c e; a d v a n c e d s u p p o r t ; h y d r a u l i c s u p p o r t ; f a i l u r e r e a s o n 1 工 程 概 况 段王煤矿 0 9 0 5 0 4工作面采用走 向长壁 一次采全 高综 合机械化采煤法 , 走向长度 1 5 7 6 m, 煤层平均厚度 4 . 6 m, 工作面长度 1 6 0 m, 采用 MG5 0 0 / 1 1 3 0 一AWD型双滚筒采 煤机采煤 , 液压 支架 型 号为 Z Y4 8 0 0 / 2 5 / 5 0 。工作 面 上 下 顺槽沿煤层顶 板布置 , 规格 4 5 0 0 mm3 0 0 0 mm, 采用 锚 杆 索 铅丝网加钢带联合支 护。为保证安 全 、 提高 生产效 率 、 减少员工 的劳动强 度 , 决 定 在上下 顺槽 安装 超前 支护 液压支架组 , 替代原单体液压 支柱加铰接 顶梁超前 支护及 密集支 护维护顶板 。上下顺槽顶底板岩性见表 1 。 表 1 上 下顺槽 顶底 板 2 巷道破坏原 因分析 上下顺槽作 为 服 务 工作 面 的 巷道 , 随着 工 作面 的开 采 , 逐渐报废 。上 下顺 槽作 为直 接服 务 于工作 面 的巷道 , 服务时间较短 , 一般在 0 . 5 ~1 . 5 a , 断面一 般 为梯形 或矩 形 , 沿煤层顶板布置 , 服务期 间要 受到掘 进 、 回采 等多种 生 产工艺的影 响 。工 作 面上 下端头 作为 上 下顺 槽 比较 特 殊 的一部分 , 受采 动 的影 响要 进行超 前 支护 , 超前 支护 段 和上下端头从开掘 到报废 主要 经过两个 阶段 1 巷道形 成 阶段 ; 2 受采动影 响阶段 。 1 上下顺槽 未布置时 , 岩 体处 于原始 应力 平衡状 态 。 在布置上下顺槽 的 过程 中 , 随着 巷道 的开挖 , 围岩 应力 重 新分布 , 围岩遭到 了破坏 。运用锚 网索联 合支护 技术进 行 及 时支护 , 提供 的支 护阻 力不 能阻 止破 裂 区的发 生 , 可 以 遏制减小破裂 区 的范 围, 能够 达到 有效 支护 巷道 的 目的 。 在现场实 践中 , 对巷 道进 行及 时支 护且 支护 方式 合理 , 可 以形成一 个 相对 稳 定 的支 护结 构 , 有 利于 维 护巷 道 的 稳 定 。 2 随着工作 面的开采 , 采场 的应 力将 发生变化 。煤 层 进行 开采 后 , 工作 面前方的煤岩体 由原来 的 3向受力状 态 转化 为 2向受力状态或单 向受 力状态 , 工作面端 头 出现 应 力 集中 , 煤 岩体遭到破坏 , 强度相应 降低 , 集 中应力逐 渐 向 煤体深处 转移 , 实 现三向受力平衡 。采 动支承应 力特别 是 超前 支承应力变化规律不但与工作 面埋深 、 基本 顶厚度 以 及直接顶厚度 和硬度 等因素有关 , 而且 随着工作 面 的推 进 呈 动态变 化。 随着采煤工作 面向前推进 , 超前支 承压力 以应力波 的 形式不 断向前传 播 , 工 作 面前方 将始 终存 在 高应 力 区。 。 工作面端头 区域处在此 范围 内, 属 于高应力 变化 区。受 采 动影响 , 巷道 围岩应力 再 次重 新分 布 , 原 有 的平衡 状态 将 被打破 。支护形式对端头 围岩 的稳定性 具有一 定影 响 , 但 超前支撑应力影 响 比较大 , 需 要进 行二 次支 护 , 支 护质 量 的好坏影 响采煤工作 的顺利进行 。 3支护 方案 的选择 3 . 1 支护方式的选择 为了保证 工作 面上下 端 头 的有 效 支护及 确 保安 全 出 口的畅通 , 根据 巷道 断面 及顶板 压 力情况 确定 支护 参数 , 进行超前 支护 , 主要有 两种支 护方式 。 1 单体 液压 支柱 支护 。在 煤层 采动 过程 中 , 单 体液 压支柱配合梁体进行超前支护 的不 足之处逐 渐表现 出来 , 支护强度 低 , 支 护速度 慢 , 劳动强度 大 , 投入 成本 高 , 安全 性差 , 工序复杂 , 需要人工多 , 容易引发事故 。 2 采用超 前液压支架进行 支护 。该支护 方式既提 高 了顶板支护强度 , 又减轻 了工人 劳动强度 , 移 动方便 , 减少 了超前支护影响时间 , 有很好 的推广应用价值 。 通过对现场情 况分 析 , 经 过对 两种 支护形 式 的 比较 , 此次轨道巷的超前支护采用液压支架进行支护 。 3 . 2 超 前支架的选择 超前支护 液压 支 架 是液 压 支 架 中 的一种 特 殊 支架 。 该支架的出现为巷 道超 前支 护提供 了机械 化程 度较 高且 安全可靠的一种全新的支护方式 。 1 支架型号 ZH3 2 0 o / 2 5 / 4 5型。 2 支架 由金属结 构件 , 液压 元件 两大 部分组 成 。金 属结构件有 顶 梁 、 侧 护板 、 上 连杆 、 前后 连杆 、 底 座 、 伸缩 梁等 。液压元 件 立 柱 、 千斤 顶 、 操 纵 阀、 单 向锁 、 安全 阀 等 。 3 主要技术特征 a 立柱 8根 双伸 缩 , 缸 径 一级/ 二 级 中2 3 O / 中1 8 O , 工作阻力 1 6 0 0 k N, 行程 2 0 0 0 mm。 b 推移千 斤顶 2根 , 缸径/ 活 塞杆 径 西1 6 0 / 中1 0 5, 推 力/ 拉力 6 3 3 / 3 5 9 k N, 行程 8 5 0 mm。 3 . 3 超 前支护的影响因素 为了让超前支架更好的发挥它 的支护作用 , 达 到安全 生产的需要 , 主要从 以下几方 面进行考虑 1 超前 支护强度合理 。段 王矿工作 面上下顺槽 多沿 顶板布置 , 掘进 过程 中主要采 用锚 网索联 合支 护 , 局部 裂 隙破碎区进行加 强支护 , 顶板 相对 稳定 , 因此确 定支 架对 上下顺槽 顶板 的超前 支护以“护”为主 支架初撑 支护强 度不宜过高 , 与原有支护共同作用能够 防止顶板下位 岩层 过早离层破碎即 可 ; 当超 前支 承应 力来 临时 , 加 大支 撑强 度。 2 超前 支护 范 围的确 定 。如果 超前 支护范 围过 大 , 71 超前支架在 向前移架的过程中 , 会 增加巷 道顶板 的支 撑次 数 , 容易破坏顶板的完整性 , 不利 于顶板管 理 ; 工作 面顶板 相对稳定 , 超前支护 长度 应合 理设置 , 主要 是控 制上下 顺 槽超前压力影响段 的顶板 。 3 工作 面通风 的影响 。超前 支护支架 的工作位 置处 在工作面通风进 口处 , 因此尽 可能降低超前 支架 的阻风面 积 , 保持工作 面的通 风顺畅至关重要 。 4 对操 作人员 的要求 。操作 人员业 务水 平的 高低 是 影响支护效果 的关 键 , 必 须进 行技术 培训 , 熟练 掌握操 作 维护技术 。支架采 用液压控制 系统 , 应尽量 做到带压 移动 支架 , 避免顶梁对顶板 的反复支撑破坏 。 4 工 程 实践 4 . 1 支 架 方 案 轨道巷采用 ZH3 2 O O / 2 5 / 4 5型液压支架组进行超前支 护 , 支护范 围为 2 0 I T I 。距左 、 右两 帮保 持不 小 于 3 0 0 mm 的距 离 , 便于调整支架组底座 与顶梁 , 垂直 于顶底板 , 如果 两侧 宽度大于 8 0 0 mm时 , 打开两侧 防护板及 时升起 维护 顶板 。超前 支架平 面布置示 意见 图 1 。 图 1 超前支架布置示意 4 . 2 工作原理及注意事项 在工作过程 中, 支架处于支撑 状态 , 向前 推进时 , 第 一 架支架降架 , 通过推移油缸伸 出将 第一架推 出 , 升架 , 完成 第一架 的推移 , 接 着 降后架 , 收推 移油缸 将后 架拉 前一 个 步距 , 升架完成后架 的前移工序。 。通过前后 两支架 的相 互协调完成推进工作 。 为了工作 的顺利进行 , 要注意 以下几点 1 采用带压移架 的方式 , 受 采动影 响 比较大 时 , 应适 当降低支架并迅速移架 。 2 在移 架 过程 中如果 出现支 架歪 斜要 立 即 停 止操 作 , 调整上下拉撑千斤顶保持支架与顶板 、 底板垂直 。 4 . 3 支护效果及经济效益 采用超前支护液压支架进行 支护 , 支护效 果 良好且 产 7 2 生 了较大的经济效益 。 1 超前 液压 支架操 作 简便 , 有 效 的减少 了上 下端 口 的维护工作 , 有利于实现煤炭开采的高产高效 2 超前液压支架 支护效 果 良好 , 工作空 间安全性 好 , 能够有效 阻止顶板事故 的发生 。 3 减少 了每班 超前 支 护作业 人数 , 由原 来 的 4人 作 业 减少为 2人 作业 , 且工 人 劳动强 度大 大降 低 , 工 时利 用 率显著提高 。 4 合理的支护形 式为综 采工作 面向前推进 提供 了技 术保证 , 实现了降本增 效 。 5 结 语 1 上 下顺槽形成过 程中的有效支 护 , 对超前 支护和 端 头支护具有一定的影响 , 要使 上下顺槽 形成一 个相对稳 定 的支护结构 。 2 超前 支护 液 压支 架 对顶 底 板 的适 应 性 强 , 稳 定 性 好 , 实现 了超前支 护机 械化 , 合理 的支 护方式 与 支护 强度 能显著提 高巷 道 围岩 的稳 定 性 , 有效 地保 护巷 道 的稳 定 性 。 3 超前支架保证 了综采工作 面上下端 头的通 畅 , 超前 支护段顶板得 到 了有 效控 制 , 实 现 了工作 面 的高产 高效 , 提 高了煤矿经济效益 。 参 考文献 1 3 杨双 锁. 煤 矿 回采 巷 道 围 岩控 制 理 论 探 讨 [ J ] . 煤 炭 学 报 , 2 01 0, 35 11 1 84 2 1 8 53 . 2 3 王国举. 跨采 动压 巷道支 护技 术及应 用研 究 [ D ] . 湘潭 湖南 科技大学 , 2 0 1 4 . 作者简介 于贵龙 1 9 8 4 一 , 男 , 河北邢 台人 , 2 0 0 7年 参加工作 , 助理工程师 , 现任段王煤业集团生产机运部副部长 。 收稿 日期 2 0 1 5 1 O 一1 2 编辑 彭启和