第三节采煤工作面采空区处理及特殊情况下的顶板支护.docx

第三节采煤工作面采空区处理及特殊情况下的顶板支护 随着采煤工作面不断推进，顶板悬露面积不断扩大，为了保证采煤工作面的安全，必须及时地对采空区加以处理，解除对工作面安全的威胁。 采空区的处理方法主要根据顶底板力学性质及其层位组成、煤层厚度、地面的特殊要求等因素确定。采空区的处理方法有垮落法、充填法、缓慢下沉法、煤柱支撑法等数种。目前，我国绝大多数采煤工作面采用垮落法控制顶板，所以采空区处理的主要工作内容是回柱与放顶。其他的方法应用较少。 一、采空区处理 一全部垮落法 全部垮落法控制顶板，是使工作面采空区的直接顶板有计划地降落下来简称放顶，以保持工作面最小的悬顶面积，减轻顶板对工作面支架的压力，维护直接顶的完整，同时，垮落的岩块支撑采空区内裂隙带岩层，从而减弱了上覆岩层对回采工作空间的影响。 1.回柱 目前炮采、普采工作面的支护都是使用单体液压金属支柱支护2009年底起国家禁止采煤工作面使用摩擦式金属支柱支护，单体液压金属支柱的回柱不许用绞车回柱。只有采煤工作面采高小于0.8m的国家才允许使用木支柱支护2008年底起国家禁止采煤工作面使用木支柱支护，这时就要使用绞车回柱了。因此回柱的方式主要有机械回柱和人工回柱两种。 1机械回柱 1回柱绞车的选用及其安设位置。 目前使用的回柱绞车主要有JH-5型、JH-8型和JH-14型3种。JH-14型回柱绞车电动机功率及卷筒容绳量较大，因此，在工作面使用1台绞车回柱时，多采用这种绞车。当工作面需用多台绞车回柱时，宜选用较为轻便的JH-5型、JH-8型绞车。 回柱绞车一般安设在回风巷内，绞车位于工作面前方20-30m处。这种安设位置适用于顶板压力小、煤层倾角小、采空区瓦斯涌出量小的工作面。这样布置的优点是回柱绞车搬移次数少、维修及保养条件好。缺点是增加了1套变向装置，且拉空绳时较费力。也有将其安设在工作面上端部的，这种布置适应性广，特别适用于顶板破碎、压力较大的工作面。其优缺点与安设在回风巷内恰恰相反。此外，当回风巷采空区上角瓦斯超限时，回柱绞车需停止工作。回柱绞车安设在工作面内，便于多台绞车同时回柱。 2回柱方法。 回柱方法的种类有很多，目前主要采用小绳头回柱法。小绳头回柱法是指回柱时用与主绳连接的1根或几根小绳拴住应回的支柱，开动绞车后，将一组或几组支柱回出。小绳一般是软钢丝绳，比固定于回柱绞车卷简上的主钢丝绳细。根据小绳数目的不同，又可分为单绳头回柱法、双绳头回柱法和多绳头回柱法。小绳头回柱法适用于木支柱工作面。当顶板破碎时，更宜于使用这种方法。单绳头回柱法适用于各种复杂的条件，双绳头回柱法效率较高，宜在回收棚子时使用。 2人工回柱 人工回柱一般都须分段进行，为了保证回柱工作的安全，应该认真选择分段收口位置，并做好收口处放顶前的准备工作。 1回柱的基本要求。 ①安全、快速、彻底将采空区内的支架回撤于净，保证顶板充分垮落、经济支架回收、复用率高，材料消耗少。 ②回柱顺序按由下向上，或者分段由下向上、由里向外由采空区指向煤壁的次序进行。根据测定，采煤工作面在放顶时，其造成的影响范围沿工作面向上为20m,向下为10m;剧烈的影响范围向上为10m,向下为5m左右。 ③回柱放顶至少两人一组，一人回柱放顶，一人观察顶板及支架周围情况。两人都应站在斜上方支架牢固的安全地点进行操作。 ④回柱前要把回柱地点的后路清理畅通。回柱必须加强茬口处的支护，待回支柱的上方几棚必须补液。打好拉茬柱，挂好拉茬笆，防止矸石窜入工作面或下一茬内埋住支柱。 ⑤回柱要严格执行8大要领一问问顶、二松松悬轩、三清清后路、四支支好作业规程规定的戗柱或特殊支柱等、五喊让附近人员注意、六回回支柱、顶梁、七运运出刚回的柱、梁、八竖回出的柱梁应竖放在材料道里。 2工作面回柱放顶的注意事项。 ①分段回柱的工作面段距不能小于15m。 ②分段接茬处收作处应在采空区已冒实的顶板完整处。 ③有断层、顶板破碎带等地段应分别在同一段内回收，若该破碎段长，必须两个茬回收时，应先加强支架并维修妥善之后才可开茬作业。 ④严禁人员进入冒顶区取柱、梁或其他材料。 ⑤支柱管理对号，回收出来的柱、梁竖靠在新的放顶线内侧梁下，不得侧放且要码放整齐。 ⑥工作面有下列情况之一时，不准回柱放顶 a.浮煤、浮矸没有清理干净，退路不畅通时； b.上分层工作面没有洒水而本层又无降尘措施时； c.对于歪扭不合格的支架没有提前维护或整修时； d工作面顶板破碎没有维护好时； e.特种支架没有按规定距离提前移设时； f.放顶分段距离小于规定距离时； g.难回支柱或压死支柱没有处理时； h.回孤柱没有架设临时支柱时； i.有窜矸可能，但没有挂好挡矸帘时； j.急倾斜工作面放顶的下方没有设挡板时等。 3工作面回柱。 1外注式单体液压支柱回柱的一般操作。 a.必须用水平销小头向上连续打紧34棚待回的铰接顶梁。 b.用回柱放液的专用工具插入三用阀阀筒卸载孔，转动手把迫使阀套做轴向移动，打开三用阀中的卸载阀，柱腔内的乳化液流出柱外，依靠活柱自重和柱腔内的复位弹簧使支柱收缩复原。将拔柱器挂到所选择的顶梁后，拉出所回支柱。 手摇拔柱器的操作在待回支柱斜上侧合适地点选择牢固的支架，挂牢拔柱器并锁紧；搬动棘爪，拉出钢丝绳，钩头挂牢在待回支柱的手把上；棘爪复位，摇动手把，拉紧钢丝绳；支柱卸载；摇动手把，拉出支柱；拨动棘爪，放松钢丝绳，取下钩头，将支柱运出。 c.把所回支柱运送到材料道或重新带压支在新放顶线的位置，实现支柱全承载。支柱不许打在顶梁下。 d.再用锤从上方退掉铰接顶梁上的水平销和圆销子。 e.顶梁落下后，待顶板稳定了，用长把工具取出放在新切顶线老塘一侧立放好。 f.连续回柱23棵，要提前挂笆，防止老塘矸石窜入工作面。 g难回支柱的处理。 当顶板压力很大，支柱一松马上就压下时，更要小心谨慎，不要急躁，一定要打上临时支柱控制住顶板，然后根据现场情况采用挑顶或卧底的办法进行回撤，严禁用爆破的方法回撤。 回撤死柱时必须先支设一根临时支柱，然后采取局部挑顶或拉底的方法撤出死柱。严禁炮崩，不允许用机械设备强行回撤。 （2）内注式单体液压支柱的回柱方法。 内注式单体液压支柱近距离卸载时，将手把插人卸载孔中，旋转两用手把，活柱下降后撤出支柱；远距离卸载的原理与近距离卸载的原理一样，只是在两用手把上拴一根绳子，将手把插人卸载孔中。操作者站在距支柱2-4m远的安全地点，拉动绳子打开卸载阀活柱下降，再拉绳子带出支柱。也可用金属长柄钩，一端钩在支柱的卸载阀环上，同样可达到安全卸载与回撤支柱的目的。 4工作面分段回柱作业的步骤与方法。 由于单体支护的工作面人工回柱的效率较低，当不能与采煤平行作业时，为了加快回柱速度把工作面分成若干段，每段由一个回柱小组进行回柱。各段可以同时作业，以便缩短回柱与放顶的时间，从而加速工作面的推进。一般情况下，每组由1名熟练工和1名助手组成。 1正确选择收口位置。 在有切顶支柱的工作面人工分段回柱时，首先要详细检查本回柱段内的顶板情况，正确选择开口开始回柱处与收口结束本段回柱处位置。收口位置的选择很重要，如果收口位置不当会给结束本段回柱即回最后一根支柱工作带来困难。选择收口位置的要求有 a.收口处采空区顶板垮落良好，矸石充填高度超过密集切顶支柱，这样可保证回撤最后3根支柱时站在收口外迎面回撤工人的安全。 b.收口处顶板完整。如果全工作面顶板都不够完整，可选择一处顶板破碎程度较小的地点。 c.收口处支架排列整齐，没有障碍物，防止有危险时回柱人员不能迅速撤离。 ＠做好收口准备工作。 收口位置选择好后，立即做好收口的准备工作。下面简述收口的方法。 a.用支柱收口。这种方法适用于顶板完整、压力较大的工作面。具体做法如图2-20所示。将正对收口处采空区边上的密集切顶柱回撤1m,移设到里排支架和新切顶线之间，如图2-20中2所示，再向本段收口处方向回撤采空区密集切顶柱1m,移设到里排支架和密集切顶支柱之间斜线上，再斜放1根挡木即完成了准备工作。 b.用挡木收口。将正对收口处采空区边上的切顶支杆回撤1m,然后用废坑木挡在采空区切顶支柱、里排支架与外排切顶支柱之间，如图2-21所示，这就完成了收口的准备工作。这种方法既简单，又方便。 e开口。开口就是开始按顺序回柱。开口前先在新切顶线位置支设好2-3m密集切顶支柱，并等邻段收口准备工作完成之后再开始回柱。 d.回柱。除按由下向上、由里向外的顺序的要求外，放顶支柱与基本柱的回撤应保持三角形。这样每回一根柱时，回柱工都站在被回支柱的斜上方，两侧都有支柱保护，如图2-22所示。初次开采回撤开切眼支架如图2-23所示。 2.放顶 1有密集支柱放顶 沿工作面放顶线支设密集支柱等特种支架切顶支架，撤除特种支架以外的支架后，悬空的顶板随即折断垮落，这种放顶方式称为有密集支柱放顶。切顶处支架的工作阻力，远大于工作面普通支架，这种放顶方式适用于直接顶比较稳定，而基本顶来压又比较明显的工作面。 2无密集支柱放顶 当工作面顶板较破碎，切顶处支架支撑力增长不上去，用密集支柱控制基本顶既不可能，也没必要时，应使用无密集支柱放顶，如图2-24所示。在使用无密集支柱放顶时，应注意下列问题 1-挡矸帘；2-斜撑柱 图2-24无密集放顶挡矸方法 1尽量缩小工作面控顶距离，增加普通支柱密度，减少工作面支柱承受的载荷。 2初次放顶前，仍需使用密集文柱。 3在顶板破碎的工作面，采用无密集支柱放顶时，应在放顶支柱外侧加挂挡矸帘子，防止矸石窜入工作面。 4当采高较大，顶板垮落块度很大，有推倒放顶线处支柱的危险时，应打斜撑柱，以增加切顶支柱的稳定性。 5使用无密集支柱工作面时，必须储备足够的支柱，以便工作面压力突然增大或周期来压时，能立即加强普通支柱或用密集支柱放顶。 当顶板岩层坚硬时，回柱后顶板并不能自行垮落，同时，在采空区往往形成大面积悬顶，严重威胁回采工作面安全。 这类坚硬难冒的顶板，一般是由硬砂岩、砾岩、石灰岩等岩石组成，岩石单向抗压强度为8003000kg/cm,其直接顶薄，或者基本上无直接顶，基本顶厚度为煤厚的35倍以上，一般为819m,最厚可达100m以上。对于坚硬顶板，目前一般采用人工强制放顶，其具体方法有爆破法崩落顶板；对顶板进行预爆破，破坏顶板的完整性；对顶板预注高压水，软化顶板岩层。此外，适当增加支架工作阻力，也有利于切断采空区顶板。 3对坚硬顶板预注高压水 采用这种方法时，在工作面前方预先打深钻孔，注以1880Pa的高压水使岩石湿润。当钻孔进入工作面前支承压力范围内，再以120-250Pa的高压水注入，每孔注水量约为50m。顶板岩层注水以后，可以降低岩石强度及层间黏结力，增加岩体裂隙，使回柱或移架后顶板能够自行垮落。这是一种具有发展前途的方法，在许多国家获得广泛使用。我国目前也正在积极试验，并取得了预期效果。 4对坚硬顶板进行预爆破 采用这种方法时，在回采工作面前方的顶板中预先钻深孔，进行超前爆破。爆破破坏了顶板岩层的完整性，扩大了岩体中的节理及裂隙，提高了顶板的垮落性能。试验表明，打垂直于工作面方向的钻孔进行超前爆破，效果最好。 5随着工作面推进在采空区进行爆破 采用这种方法时，在工作面内向顶板打浅眼或深孔。爆破后直接将顶板崩落下来，被崩落的矸石能够充满或基本充满采空区，从而对上覆岩层起到支承或垫层的作用。同时由于爆破时破坏了顶板岩层的完整性，使上覆岩层较易垮落，也使垮落时的冲击强度得以减弱。按炮孔深度，可将这种方法分为浅眼爆破及深孔爆破两种方法。采用浅眼爆破人工强制放顶时，使用风钻或岩石电钻在密集支柱内向顶板打眼，眼深1.52m。这种方法简单易行，适用于不太坚硬的顶板岩层，如图2-25所示。 图2-25 人工强制放顶 根据顶板岩石性质及其活动规律，深孔爆破人工强制放顶，又可分为“步距式放顶”及“台阶式放顶”两种。 1步距式放顶图2-26。在工作面初次来压及周期来压前布置两排深孔，孔径为6064mm,孔距为68m,仰角为5060,孔深为67m,装药量为810kg,封泥长度为1m左右，连续进行两次深孔爆破。爆破后，顶板被切断，形成一道高度为56m,宽度为2m左右的深槽，这样就可消除或减轻周期来压，同时每循环配合浅孔小眼孔深23m,孔径42mm放顶，减轻顶板部分压力，保证回柱作业的安全。 图2-26步距式放顶 ＠台阶式放顶。对于来压步距小，来压规律不十分明显的煤层，可采用台阶式放顶法，如图2-27所示。沿工作面将放顶线分为上下两部分，放顶工作随工作面循环进行，第一循环先放一半工作面，第二循环再放另一半工作面，这样每推进两个循环全工作面放顶一次，在工作面上下部交替形成台阶。深孔爆破的各项参数和步距基本相同。在一半工作面深孔放顶时，其余一半工作面仍要配合浅孔小眼放顶，以保证回柱作业的安全。这是一种传统的、简单可靠的方法，在采用炮采、普采支架的长壁工作面中都可采用。 6合理提高支架工作阻力 提高支架工作阻力，对于所有坚硬顶板不都是有效的，特别是对于极坚硬的顶板，更难起到切顶的作用。因此，提高支架工作阻力，应该有一定限度。一般认为，对于坚硬顶板，支架的支护强度不应超过1200kN/m2。 图2-27台阶式放顶 7综合放顶措施 同时应用几种方法实现坚硬顶板的人工强制放顶称为综合放顶措施。例如，在工作面中采用注水软化顶板的方法，而在工作面端头采用深孔爆破法，使顶板能沿工作面全长较完整地垮落；在顶板稳定区域内，采用预注高压水的方法，而在地质破坏带采用深孔爆破的方法。 二全部充填法 利用充填材料将采空区充满的顶板控制方法称作全部充填顶板控制法。全部充填顶板控制法，按照其向采空区输送材料的特点，可分为自溜充填、机械充填、风力充填、水力充填等几种。目前，我国除部分急斜煤层采用自溜充填以外，其余均采用水力充填或水砂充填。水砂充填顶板控制法的特点是利用水力将充填材料输送到井下采空区，适用于厚煤层倾斜分层，分层的回采顺序为上行式。在建筑物下、铁路下和水体下采煤时，也采用这种顶板控制法，其目的是利用充填材料支撑顶板，减少上部岩煤层移动，使之不垮落法 薄煤层时，顶板难以垮落，为了有效控制顶板，以减轻对工作面的压力，应采用局部充填法。局部充填法图2-28就是利用人工砌筑的矸石带支撑直接顶及基本顶，借以减轻顶板对工作面的压力。砌筑矸石带所需的矸石，可从工作面采石巷中挑顶或挖底取得，也可利用煤层中采出的夹石，开掘巷道、维修巷道所得的矸石等。采石平巷垂直于工作面方向推进，用打眼爆破的方法爆落矸石。如果 图2-28局部充填法顶板容易挑落，最好挑顶取矸，但是实际工作中为了保持顶板的完整性，却常采用挖底的方法。矸石带一般砌筑在采石平巷下方，在水平或倾角不大的煤层中，矸石带也可在采石平巷两侧砌筑。 图2-28 局部充填法 矸石带宽度一般为46m，矸石带间距为822m,不用人工放顶，而是随着工作面推进，在采空区后方逐步自行垮落。 这种采空区处理方法，不易实现机械化，工人劳动强度大，劳动生产率很低，煤层厚度较大时，工作尤其困难，在一般情况下，应尽量避免采用。该法适用于顶板坚硬的薄煤层采空区处理。 四缓慢下沉法 在薄煤层中，韧性较大的坚硬顶板岩层，能随着工作面的推进，在采空区内逐渐弯曲下沉，直到与底板接触。利用顶板的这种性质，进行采空区处理的方法称作缓慢下沉法图2-29。当底板能够鼓起时，采用这种方法更为有利。为了适应顶板的这种特点，常采用支撑面积大和具有良好可缩性的木垛做特种支架。缓慢下沉法一般用于厚度小于1m的薄煤层，但少数矿区在煤层厚度达2m时，也采用了这种方法。 图2-29缓慢下沉法 图2-30煤柱支撑法 五煤柱支撑法 煤柱支撑法图2-30就是在回采工作面推进一定距离之后，留下适当宽度的煤柱支撑顶板。这种煤柱又称作刀柱。煤柱支撑法通常在顶板岩层坚硬、人工强制放项也很难垮落的条件下使用。 煤柱的宽度和间距，主要根据顶板岩右性质和煤层硬度确定。实际工作中，煤柱宽度为38m,煤柱间距为4050m。 采用煤柱支撑法控制顶板，在采空区留有大量煤柱，特别是当煤层及围岩坚硬时，采空面积较大，经过一定时间便可能发生大面积顶板垮落。 1.井下爆破顶板 在刀柱工作面内，用钻机向采空区顶板打深孔大直径炮眼，装药爆破后，使顶板垮落。 2.自地面打深孔爆破顶板 对于面积很大的未垮落的坚硬顶板，无法采用井下深孔爆破强制放顶时，可采用自地面钻孔爆破的方法。在使用该方法时，其深孔间距可达20m,每孔装药量可达1t左右，且对处理坚硬顶板大面积悬顶较有成效。虽然该方法的打眼、装药、起爆等操作条件较好，但由于钻眼深度大，成本很高。 煤柱支撑法虽然简化了采空区处理工作，避免了周期来压对工作面的影响，但煤炭回收率低，同时开切眼掘进工作量大，工作面搬家频繁，一般不常采用。 二、采煤工作面安全出口及端头支护 一端头顶板的破断规律 由悬板理论可知，端头基本顶变形和破断，形成两邻边固支一弧形斜边自由的“弧三角形悬板”结构，如图2-31所示。当悬板达到极限跨距时，在固支边与自由边交点处弯矩最大，导致破断。随着工作面的推进，悬板不断发生有规律的破断，其破断始于两端最大弯矩处，并沿着弧形主应力线方向扩展，维护条件较中部好。但在不易形成“悬板”结构的端头将得不到保护，维护较困难。 端头基本顶形成弧三角形悬板，使该处顶板下沉量减小，而该处直接顶因受采动影响，支承煤体失稳，促使其与基本顶间发生大的离层并提前松裂，尤其在端头地区进行正常支护与临时支护交替作业时，可能引发意外事故。 图2-31弧三角形悬板结构 二单体液压支柱端头支护方式 1.端头支护应满足的要求 1要有足够的支护强度，保证工作面端部出口的安全。 2支架跨度要大，不影响输送机机头、机尾的正常运转，并要为维护和操作设备的人员留出足够的活动空间。 3要能够保证机头、机尾的快速移置，缩短端头作业时间，提高开机率。 2.机头、机尾超前支架的施工 机头、机尾超前支架一般为金属支柱与金属长梁少数工作面也还有使用木支柱和木梁的配合，由一梁三柱组成，有垂直工作面横向支架与平行工作面顺向支架两种，如图2-32所示。架设超前支架的操作方法是1清底板；2量柱高度；3立支柱；4上柱帽或棚梁；5背顶。横向超前支架沿倾斜方向超前架设24架，一般梁长2.53m。如果机头、机尾处顶板较稳定时，可用顺向超前支架。回风巷与运输巷按规定超前支护长度，在巷道原支架棚梁下架设超前托棚图2-32a中2及图2-33，以加强维护巷道的顶板。 1-机头超前支架；2-运输巷托棚；3-运输巷刮板输送机；4-机头；5-运输巷支架 图2-32机头超前支架 图2-33安全出口双超前托棚 3.端头支护的方式 1架设端头悬臂超前支架 端头悬臂超前支架是由单体液压支柱与1.2m长金属铰接顶梁组成，超前支架布置方式是沿走向超前两排2.03m、沿倾斜45m布置使用采煤机工作面连切口为67m,两巷超前支护数量与要求按作业规程规定施工，如图2-34所示。 1-机头；2-运输巷输送机；3-机头悬臂梁；4-扁销子；5-超前托梁；6-金属支柱或单体液压支柱 图2-34端头悬臂梁超前支护 2使用长梁支护采煤工作面端头 在普采工作面上下机头处的安全出口，用11号矿用工字钢或Π型钢做长梁23m与单体液压支柱组成加强支护的抬棚。每架抬棚用34根支柱，两架为一组，一般用三组六架或四组八架抬棚，每组抬棚迈步式交替前移，以及时支护顶板，如图2-35所示。 1-单体液压支柱；2-金属长梁 图2-35端头长梁抬棚支护 这种端头支护方式也可用于人工顶板下分层工作面。 3十字饺接顶梁支护工作面端头的特点及其布置方式 用十字铰接顶梁与单体液压支柱配合，支护采煤工作面的上下端头安全出口，其特点是适应顶板不平的条件且能把端头支护连成一个整体，不但加强了支护强度，也提高了支架的稳定性，可有效防止端头顶板事故的发生。其布置方式为网状结构，如图2-36所示。它适用于任何条件的工作面端头支护。 1、7-输送机；2-铰接顶梁；3-十字较接梁；4-单体柱；5-托梁；6-顶梁 图2-36十字顶梁端头支护方式 三、平巷超前支护 开采期间平巷受剧烈采动影响的仅是工作面前方的某一地段，为保证巷道的稳定性，需要在工作面前方进行超前支护，其范围一般在2025m左右，常用的有如下几种超前支护方式。 1.梯形木棚平巷的超前支护方式 靠近煤壁前10m范围内，在原梯形木棚梁下采用双排金属铰接顶梁和单体液压金属支柱支护。1020m范围内，采用单排金属顶梁和单体液压金属支柱支护，如图2-37所示。 1-梯形木棚；2-铰接顶梁 图2-37梯形木棚平巷超前支护方式 2.金属拱形支架平巷的超前支护方式 1十字铰接顶梁与单体液压金属支柱配套支护 超前35m替棚时，应采用十字铰接顶梁与金属支柱配套支护，其高度不小于1.6m,行人侧宽度不小于0.7m。距煤壁20m范围内的超前支护，可采取在拱形梁下加打单排金属铰接顶梁和单体液压支柱支护，或只在拱形梁下加打中柱，在柱顶和拱形梁间垫好短木料，并用钢丝绳拴牢支柱，防止滑动倒柱，也可采取增加卡缆、加打撑木或拉杆等加固措施。 2铰接顶梁与单体液压金属支柱配套支护 1机、风巷距工作面20m以内，高度不低于1.6m,断面符合规定，20m以外高度不低于1.8m,断面符合规定，并且支架完好，不片帮、不漏顶。 人行道宽度不得低于0.7m,且不得堆放物料，确保畅通，断面符合规定。机、风巷抹帽棚与工作面相邻棚棚档为500mm,严禁出现台阶棚。 机、风巷应超前工作面20m范围内在U型钢梁下用单体支柱打齐中心点柱进行超前维护，拴好防倒绳。点柱必须穿鞋，初撑力不得小于50kN。 2机、风巷超前工作面5m抹帽使木棚，抹帽时先在U型钢梁下用单体支柱打中心点柱，初撑力不小于50kN。然后用2.0mφ200mm圆木套棚，再将U型钢梁的卡子卸去。先将两帮腿子卸掉拿走，然后在圆木的两头各打一棵背帮柱并将两帮背严实。最后将U型钢梁拿掉，并铺双抗网过顶，铺网必须与上一棚抹帽所铺的网对正连接好并铺至木棚的两端，用双股铁丝将网连好，并将顶板护严实，然后用塘柴过顶，塘柴要摆放均匀，间距为100mm。接着在木棚下用金属铰接梁配合单体液压支柱架设两棚走向拉锁挑棚机巷两架挑棚应打在木棚的中位和上帮并将上帮背严实；风巷三架挑棚应打在木棚的中位和上、下帮并将两帮背严实，支柱中定位，支柱必须穿鞋、垂直顶底板且正规有劲，初撑力不小于50kN。 3.双向绞接顶梁支护平巷的超前支护方式 双向铰接顶梁是在“十字”顶梁的基础上改进的，克服了十字顶梁长度短，用于端头和两巷超前支护时，铰点太多，支柱支撑位置固定，侧臂力矩大，容易在焊接部位损坏，运输不便等缺点。双向铰接顶梁是将侧向连接的耳子和接头直接焊在普通金属铰接顶梁的中间两侧，供横向铰接使用，如图2-38所示。 图2-38 双向铰接顶梁 1卸锚杆盖板钢带必须先打带帽点柱或套棚，再卸锚杆盖板钢带，锚杆盖板钢带卸好后再进行超前支护。 2卸锚杆盖板螺丝两人用专用工具进行操作，严格执行敲帮问顶制度。 3卸下螺丝，取下盖板钢带，运到指定地点堆放好。 4如顶板破碎，压力较大，卸锚杆盖板钢带有危险时可不卸。 6.两巷替棚操作及注意事项 1走向抹帽的操作 1顶板破碎时，首先在需抹帽的棚档中沿顺山方向套棚，然后再在原棚梁下打上临时支柱，挖掉两帮棚腿。 2一人扶住棚梁，一人将临时支柱卸载，回撤掉棚梁。 3一旦够挂一节铰接梁长度，立即进行支护。 4沿原限位梁立即挂设新限位梁，并打紧水平销。 5在支设支柱处挖出柱窝，找平并下好柱鞋。 6支设支柱，并升足劲。 2顺山抹帽的操作 1在待回撤棚子外侧套顺山支架1在巷道中间适当位置挖好柱窝，找平并下好铁鞋，准备支设中间一棚顺山支架；2将支柱放置在柱鞋上，一人扶住铰接顶梁严禁用手扶顶梁上平面，一人向支柱注液缓慢地升柱，待顶梁接近顶板时停止注液，调整好顶梁位置，并在梁端垫上粗塘材后再继续升柱；3在巷道两帮适当位置挖出梁窝，在底板适当的位置挖好柱窝并找平；4沿使好的铰接顶梁向两帮方向接挂新铰接顶梁；5将柱鞋在柱窝内放正，注液升柱，待支柱接近铰接顶梁时停止注液，梁端垫上粗塘材并找好支柱合适的支设位置继续升柱。 2回撤原棚子①在原棚梁下打上临时支柱，挖掉两帮棚腿；②一人扶住棚梁，一人给临时支柱卸载，回撤原棚梁。 3对新架设顺山支架进行重新过顶。 4补液至支柱初撑力达70kN以上。 3注意事项 1回撤棚子或架设新支架时，人员都必须在支架完整牢固处工作。 2抹帽及架棚期间，严禁人员通过。 3在刮板输送机机道工作时，必须首先与刮板输送机司机取得联系，待停止刮板输送机运转后方可开始工作。 4使用回柱绞车时按回柱绞车的有关规定执行。 5卧底或挑顶需要爆破时，按煤矿安全规程有关规定执行。 6挑顶工作事先应按规定加固前后三架棚子，拆除棚子时，要拆一架补一架，一架未完工前，不准拆除下一架，严禁空顶作业。 4工作面上、下顺槽20m范围内的加强支护 1支护方式按作业规程规定执行。 2支设挑棚时，要先支设中间点柱，再支设两端支柱，支柱必须支设在工字钢顶梁下方，并使木梁与工字钢梁中间接实劲。 3支设点柱加强管理时，支柱与工字钢梁之间应垫有防滑材料。 7.两巷更换棚腿或棚梁工作 1凡巷道支架发生弯曲、腐朽、崩牙口、滚肩、折断、破裂等现象时都必须及时更换。 2换棚子时，做好临时支护，拆架后必须及时补架，支设稳固后再拆另一架，严禁空顶作业。 3更换棚腿时，用单体液压支柱配合木梁打好双排挑棚，支护好顶梁后再换棚腿。 4更换棚梁时，要先在棚梁的一侧架设临时支架后，方可去梁。 四、采煤工作面特殊支架 点柱、棚子和悬臂支架是采煤工作面的基本支架，统称为单体支架。单体支架的支柱与梁之间不是整体配合，其结构的稳定性不好，在工作面顶板来压时支架有可能被推倒，造成顶板事故。所以，为了提高单体支架的稳定性，在采煤、回柱放顶等作业时，通常还配合使用一些稳定性能较好和具有不同用途的特殊支架。特殊支架的布置方式有沿切顶线架设的丛柱或密集支柱；沿切顶线每隔一定距离架设的木垛；沿切顶线架设的一梁三柱斜撑支架、一梁二柱或一梁三柱抬棚等，如图2-39所示。 图2-39工作面特殊支架 另外，为了保证采煤工作面刮板输送机机头、机尾的顺利推移和加强对其上方顶板的管理，通常还采用长抬棚、“四对八根”长钢梁、十字铰接顶梁等端头特殊支架。 一木垛 木垛是用坑木堆集而成的。木垛的形式有长方形、正方形和三角形3种形式，通常使用的有长方形和正方形两种形式。 1.木垛的适用条件 1顶板破碎面积大，用戴帽点柱或棚子不足以支撑顶板或顶板来压容易推倒立柱的工作面，放顶前加打木垛，以保证工作面安全。 2当工作面来压初次来压或周期来压，顶板下沉速度快，下沉量大，木支柱大量折断，或金属支柱大量下缩，插入底板，工作面有发生大冒顶的危险时，应立即加打木垛，利用木垛稳定性好、允许下缩量大的特点维护顶板。 3工作面上下端头靠采空区侧。 4工作面过老硐、老空或冒顶区时。 5在煤层倾角较大的工作面，为增强支架的稳定性使用木垛。 6工作面过地质构造变化处，如断层、破碎带。 7用缓慢下沉法处理采空区时，木垛可作为主要放顶支架。 2.操作方法 1根据作业规程要求，确定垛位，清理垛位的浮煤、矸石。 2选用合格的材料，在基本支柱的上方顺走向码放底层，然后再顺倾斜在底层上码放第二层，按此顺序一直码到接紧顶板为止。 3在靠顶板的二层或三层间各打好加紧楔子。 3.安全注意事项 1不准使用圆木、三棱木、绊子、腐朽木料、破损及变形的木料架设木垛。用圆木时最好在相对的两面削去木柱直径1/41/7的表皮。 2应选用规格长短一致的木料码成方矩形或三角形木株。若材料长短不齐，要求靠工作面一侧沿倾斜必须码齐。 3木跺层面必须和工作面倾斜面一致，迎山角应与基本支架的迎山角一致。 4木跺各层的接触点上、下必须在一条直线上。 5木垛长度不得小于排距，一般应不小于1.2m。 6木垛搭接后伸出的长度应不小于0.15m,而且要求互成90。 7码木垛时，应先检查该处支架情况，如有折损、不齐全者，必须妥善处理后才能架设木垛。 8架设木垛必须超前回柱15m以上。 9在断层或裂缝处码木垛时，木垛必须分别架设在断层或裂缝的两边，不准在其正下方仅架设一个木垛。 10倾斜、急倾斜工作面的木垛下方必须支好护柱。在架设木垛前应在木垛位上方设好挡板。 二密集支柱 密集支柱用木顶柱或金属顶柱密集排列，沿工作面放顶线排成一条直线。根据顶板压力和采空区悬顶的宽度，密集支柱可有单排和双排排列等几种。 支设密集放顶支柱的操作方法与支设顶柱相同。 密集放顶支柱适于顶板坚硬，控顶区有悬顶的工作面，用以切断采空区的悬顶。 架设密集支柱时要注意以下几点 1用木支柱作密集时，每根支柱的粗细要尽量一致，且要求密集支柱的直径选择应适宜。 2在松软底板工作面，密集支柱必须穿鞋，但不准戴帽。 3密集支柱沿倾斜每35m留一安全出口，安全出口宽度不得小于0.5m;顶柱间应当留有5080mm空隙，以便于回柱时穿绳。新支设的密集支柱要超前正在回撤的密集支柱一定距离。新密集支柱超前距离和两个安全出口距离必须在作业规程中明确规定。 4密集支柱要避开顶板的裂隙架设，并应打在裂隙的靠工作面煤壁的一侧，以防顶板沿裂隙垮落时埋住支柱。 三丛柱 丛柱即一组排列成丛状的立柱。一般每组丛柱有36根顶柱，柱间间隙约为40mm左右。如果顶板完整坚硬，垮落时岩石块度较大易将密集支柱推倒时，可采用丛柱作为切顶支柱。在局部顶板压力很大的地方，丛柱也可作为工作面加强支架。其支设方法与密集切顶支柱相同。 四抬棚或戗柱 抬棚也叫托棚是由金属支柱或木柱与圆木梁组成的一梁二柱或一梁三柱的棚子与工作面煤壁平行的支架。它用于无密集切顶支柱放顶的工作面，靠采空区一侧的末排基本支柱顶梁下支设，防止采空区垮落矸石推倒基本支柱，或在工作面来压时，基本支架变形严重，用抬棚临时加强支护。 戗棚是由金属支柱或木柱与短梁组成，支设方法是柱腿斜向加强方向，顶住原支设的基本支架或密集切顶支柱。戗棚也是属于加强支护的一种，适应于工作面顶板来压明显、基本支架变形严重或者采空区冒落的矸石块度较大、易发生推倒工作面基本支架的状况。 架设抬棚或戗柱时主要注意以下几点 1抬棚或戗柱的操作顺序和质量要求与基本支架的操作顺序和质量要求相同。 2抬棚或戗柱的位置和数量，应符合作业规程的要求。 3抬棚必须和基本支架接实，若有空隙必须用木楔紧固。 4支设抬棚必须超前放顶10m以上。 5戗柱应与工作面线垂直且戗在切顶排支柱的柱头，其戗角与工作面顶板垂直线成40左右。若使用金属支柱和顶梁时，戗柱的柱头使用木柱帽。 6戗棚的棚梁必须与工作面基本支架的棚梁接触严密。 7戗柱的柱脚应有柱窝或蹬在第二排切顶柱的柱根上。 五端头四对八根长钢梁 1.操作方法 1清理缺口柱位的浮煤、浮矸，准备好支柱和背顶材料。 2在刮板输送机道靠煤壁侧成对的另一根钢梁上，挂上移梁器，托住被移钢梁。 3一人缓慢卸载降柱约0.1m,同时一人扶住支柱，一人扶住钢梁的外端，迅速将钢梁前移。 4将钢梁放在准备好的支柱上，当钢梁移到位后，将顶背好，支柱补齐升紧。 2.安全注意事项 1在正常情况下，必须保持一梁三柱，移刮板输送机时可一梁二柱，移后应及时补齐。 2必须同时有3人以上协同操作。 3钢梁要交替迈步前移，不得齐头并进。 4支柱时柱爪必须卡住长钢梁牙。 5变形的钢梁必须及时更换。 6禁止在缺口内无支护的情况下空顶作业。 五、特殊情况下的顶板管理 一采煤工作面过老巷的安全措施 在采煤工作面生产过程中，有时需要通过推进前方的老巷，这些老巷周围的岩层和支架，由于长期受压和受到工作面超前支承压力的影响，顶板一般都比较破碎，断梁折柱较多，如不及时采取安全措施进行处理，就会造成老巷塌冒，给工作面通过老巷造成困难，影响安全正常生产。在现场生产实践中，当工作面接近和通过老巷时，顶板管理的措施一般有下列几种。 1.工作面过本层老巷 在工作面过本层老巷时，当采煤工作面接近老巷之前，要预先检查老巷的支护和顶板情况。如支架比较完好，顶板也较完整、压力不大，通风正常等情况下，可以在采取适当顶板管理措施后，使工作面全面一次通过老巷。一般措施是将部分支架的折腿、坏梁维修完整，并在每个支架的梁下加打中间顶柱或在支架之间沿倾斜方向打托棚，然后工作面再推过老巷，如图2-40所示。 1-老巷；2-顶柱或托棚 图2-40支架比较完好时过老巷 如老巷顶板比较破碎，顶板压力较大时，老巷应按上述方法处理好，但采取一次全面过老巷顶板管理比较困难，易发生冒顶事故。可预先采取工作面甩斜回采，使工作面调向与老巷成斜交，缩小每个循环过老巷的长度范围，再将工作面逐段通过老巷，如图2-41所示。 1-工作面；2-老巷 图2-41老巷顶板比较破碎时过老巷 过老巷主要是控制好顶板，防止冒顶事故。如炮采工作面，在接近老巷前和过老巷时，必须根据老巷顶板煤层硬度适当布置炮眼和控制装药量或停止爆破而用手镐落煤。也可改变原支架密度，加打特殊支架木垛、托棚等支护好顶板。 2.老巷在工作面上方 如老巷在工作面上方，工作面在通过此类老巷时，一般是采取工作面斜交过老巷的安全技术措施。在接触老巷前，应用电钻和适当长度钻杆，向老巷方向打钻探清虚冒情况。 如巷道支护较完整，无严重虚冒现象，压力不大，工作面可采取连锁支架，支架之间加打长窜板棚图2-42超前托住老巷部分，或用大于老巷宽度的长木梁托顶。木梁一头伸入煤壁梁窝，打上贴帮柱，长木梁上用木料杀紧背严，再沿倾斜方向打上抬棚。移设输送机后靠采空区一侧打上木垛。 1-顶部老巷；2-超前窜板棚 图2-42工作面过顶部老巷 如老巷已塌冒较严重时，压力较大，应采取工作面斜过顶部老巷，并在过老巷局部地点，改顺板棚子用打撞楔方法逐步穿过老巷，防止虚煤矸冒落，如图2-43所示。 1-老巷，2-撞楔；3-基本柱 图2-43打撞楔过老巷 炮采时，应注意炮眼距顶部的位置和装药量，控制住顶部后再爆破。 3.老巷在开采煤层下方 开采厚煤层时，老巷多在下方，当预计接触老巷之前要打探底虚钻眼，如发现底虚要下好长底梁，支柱打在底梁上边；如有空硐，用矸石和煤填实如属粉末煤，略注一定量的水，使煤变潮结，同样要下好长底梁，柱子打在底梁上，防止支柱下沉而发生冒顶，或在老巷处加打木垛托顶，如图2-44所示。 1-老巷；2-底梁；3-基本柱 图2-44工作面过底部老巷 采煤工作面无论采取哪种方法过老巷时，工作面的支护方式、控顶排距和放顶步距等，可根据实践情况进行临时变通，以适应当时顶板的管理需求，避免影响安全正常生产。同时还要加快推进速度，边采边支护，尽量减少空顶时间和空顶面积，防止冒顶。 二采煤工作面顶板出现