综放工作面端头支架压架分析与处理.pdf

收稿日期２０２０􀆽 ０２􀆽 １０作者简介张超１９９４－ ꎬ男ꎬ山西垣曲人ꎬ助理工程师ꎬ从事煤矿生产技术管理工作ꎮ ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００５－２７９８. ２０２０. ０５. ０３８综放工作面端头支架压架分析与处理张超大同煤矿集团马道头煤业有限责任公司ꎬ山西大同０３７１００摘要针对某综放工作面发生端头支架压架问题ꎬ通过分析原因后采取了起底、补强支护、加强排水的措施ꎬ有效控制了围岩继续变形ꎬ杜绝了端头架压架现象的发生ꎮ 关键词综放工作面ꎻ端头支架ꎻ压架处理中图分类号ＴＤ３５５文献标识码Ｂ文章编号１００５􀆽 ２７９８２０２００５􀆽 ００９１􀆽 ０２综放工作面压架是一种常见的生产事故ꎬ发生压架事故后ꎬ工作面支架立柱行程变小甚至为零ꎬ造成支架前移困难ꎬ特别是端头支架发生压架后ꎬ与其相连的转载机及搭接的胶带自移尾都无法前移ꎬ严重制约着工作面的正常推进ꎬ对矿井的安全生产造成较大影响[１－２]ꎮ 本文以大同煤矿集团某矿８１０５综放工作面为背景ꎬ详细介绍了该工作面发生端头支架压架的原因及处理方法ꎬ以供同行参考ꎮ １工程概况某矿８１０５综放工作面可采走向长１８９０ｍꎬ倾向长２３５ｍꎬ平均煤厚９. ２ｍꎬ煤层倾角为３９ꎬ工作面头低尾高ꎬ头尾高差为３１４３ｍꎬ盖山厚度为６２８７１０ｍꎬ工作面采用两巷布置ꎬ即一进一回的通风方式ꎬ主要巷道包括８１０５胶带巷、８１０５回风巷ꎮ 煤层顶底板岩性见表１ꎮ 结合煤层和围岩的实际情况ꎬ设计选用ＺＦ１５０００/２７. ５/４２Ｄ型低位放顶煤液压支架为中部支架ꎬ支架支撑高度为２. ７５４. ２ｍꎬ 中心距１. ７５ｍꎬ工作阻力１５０００ｋＮꎬ支护强度１. ２３ＭＰａꎬ配套选择ＺＦＧ１３０００/２７. ５/４２Ｄ型低位放顶煤过渡支架和ＺＴＺ２００００/２７. ５/４２Ｄ型端头支架ꎮ 表１煤层顶底板岩性顶板名称岩石名称厚度/ ｍ岩性特征裂隙发育情况老顶砂岩Ｋ５０－１４.２５３.１９灰白色中细砂岩ꎬ厚层状结构ꎬ成分以石英长石为主ꎬ分选性差ꎮ 直接顶粉砂岩或高岭泥岩０－１４.７１６.３８浅灰色－黑色粉砂岩、泥岩ꎬ 工作面大部分区域构成煤层的直接顶ꎮ 伪顶炭质泥岩０－０.５０.３０黑色ꎬ局部发育直接底高岭质泥岩０.２３－４. １０１.１７褐色ꎬ高岭质矿物含量较高老底粗砂岩Ｋ４０－５.３７２.０６中细砂岩ꎬ以石英石长石ꎬ分选性磨圆度好ꎬ斜波状层理ꎬ 层理面分面黑色条带ꎮ ２端头支护２. １永久支护胶带巷道断面为矩形ꎬ断面规格为５５００ｍｍ３６００ｍｍꎮ 巷道永久支护的形式为锚杆、锚索、Ｗ钢带和金属网联合支护ꎮ 顶板支护选用锚杆规格为Ｄ２０ｍｍ２４００ｍｍꎬ每排６根ꎬ间排距为９００ｍｍ８００ｍｍꎻ锚索规格为Ｄ２１. ８ｍｍ９０００ｍｍꎬ每排２根ꎬ间排距为２７００ｍｍ２４００ｍｍꎻ两帮支护选用锚杆规格为Ｄ２０ｍｍ２４００ｍｍꎬ每排４根ꎬ排间距为９００ｍｍ８００ｍｍꎻ角锚索规格为Ｄ２１. ８ｍｍ４０００ｍｍꎬ排距２４００ｍｍꎻ角锚杆规格为Ｄ２０ｍｍ２４００ｍｍꎬ排距为８００ｍｍꎮ ２. ２超前支护胶带巷从工作面煤壁线向外０３０ｍ范围ꎬ 采用“一梁两柱”的支护形式ꎬ排距３. ７ｍꎬ柱距１. １ｍꎬ 单体柱型号为ＤＷ４５－２５０/１１０Ａꎬ花边梁长４. ８ｍꎮ ３０６０ｍ范围ꎬ在行人道靠胶带架侧支单点柱ꎬ柱距１. １ｍꎬ单体柱型号为ＤＷ４５－２５０/１１０Ａꎬ花边梁长１. ２ｍꎮ ２. ３端头支架支护端头支架选择ＺＴＺ２００００/２７. ５/４２Ｄ型中置式端头支架ꎬ两架为一组ꎬ宽度３. ３ｍꎻ配套ＺＴＺ１００００/ ２７. ５/４２Ｄ中置式端头支架做为前端头支架ꎬ两架一组ꎬ宽度３. ３ｍꎬ两组支架有效支护长度为２５ｍꎮ ３压架事故３. １压架经过当工作面推进至采位头５７０ｍ/ 尾５５７ｍ时在胶带巷超前５０ｍ范围内顶、底板移近量达２. ５ｍꎬ 导致端头支架后半部上方顶板下沉、破碎情况严重ꎬ 煤柱侧支架倾斜ꎬ支架立柱行程低ꎬ具体如下１９问问题题探探讨讨总第２４９期１支架共８个立柱ꎬ分左右两侧ꎬ每侧４个ꎻ 现场测得活柱伸出量分别为煤柱侧从采空区侧往外分别为１５ｃｍ、２２ｃｍ、３７ｃｍ和５６ｃｍꎻ采煤侧从采空区侧往外分别为１０ｃｍ、１９ｃｍ、２４ｃｍ和３３ｃｍꎮ ２端头支架煤柱侧部分向工作面侧倾向近２５ꎮ ３端头支架上部永久支护部分失效ꎬ导致破碎的顶煤从支架间隙流下ꎮ ３. ２其他现场情况压架发生后对现场的其他条件进行查看ꎬ发现工作面头低尾高ꎬ头尾高差３８ｍꎬ采空区与工作面积水全部流向端头ꎬ导致底板水煤泥多ꎬ支撑力差ꎻ 煤柱帮与转载机挡煤板之间充满碎煤ꎬ高度与挡煤板平齐ꎻ工作面４０％的支架初撑力不达标ꎻ超前段顶板普遍发生离层下沉和底鼓ꎬ在转载机头部巷道高度仅有２. ６ｍꎮ 这些情况与端头架压架相叠加ꎬ 对工作面的安全生产造成严重的影响首先是端头支架易被压死ꎬ无法拉移支架ꎻ其次是支架立柱行程低于０. ４ｍꎬ导致前后溜头过煤通道不畅ꎬ尤其是后溜头ꎬ稍不注意即导致刮板损坏、刮板链断开ꎬ致使放煤受限ꎬ造成大量资源浪费ꎻ最后不得不占用大量有效生产时间进行事故处理ꎮ ４原因分析１工作面胶带巷处于盘区的向斜轴部ꎬ受构造应力影响ꎬ超前段承受压力大ꎮ ２工作面为下山开采ꎬ胶带巷超前支护段承受顶板压力较大ꎮ ３工作面刚过完断层破碎区ꎬ４０％的支架初撑力不达标ꎬ且头低尾高ꎬ导致工作面顶板整体压力集中于头部ꎬ端头支架为最低点ꎬ受压较大ꎮ ４采空区与工作面积水全部流向端头ꎬ导致底板水煤泥多ꎬ由于底板岩性为泥岩ꎬ遇水软化ꎬ支架及超前支护钻底现象严重ꎬ对顶板起不到有效支撑作用ꎻ而且煤柱帮与转载机挡煤板之间充满煤泥ꎬ 增加了移架阻力ꎮ ５采取措施１反复起底ꎮ 转载机头处巷道高度仅有２. ６ｍꎬ转载机头高２. ９ｍꎬ因此第一次起底需在胶带自移机尾下方起底ꎬ否则转载机头无法通过ꎬ第二次起底在胶带自移机尾后方起底ꎬ起底后保证巷道高度不低于４. ０ｍꎬ因胶带巷顶底板移近原因ꎬ在胶带自移机尾后方起底达到４. ０ｍ后ꎬ当该位置到了前端头支架时ꎬ巷道高度又变成２. ５３. １ｍꎬ端头支架最小支撑高度为２. ７５ｍꎬ因此仍需要对前两次起完底的位置进行重复起底ꎬ因此第三次起底在前端头架前方起底ꎬ第四次起底在端头架前方起底ꎬ经过四次反复起底才能保证工作面正常推进ꎬ因起底工作量大ꎬ经常出现端头支架４号立柱无行程ꎬ一旦端头支架被压死ꎬ即需停下来进行起底或者剪顶网反复升降支架破碎顶煤ꎮ ２补强顶板支护ꎮ 在胶带巷从转载机处向外铺双层菱形金属网＋三眼锚索梁ꎬ锚索规格为Ｄ２１. ８ｍｍ９０００ｍｍꎬ钢梁为１１号工字钢ꎬ长４. ８ｍꎬ锚索梁排距１. ６ｍꎬ一直施工至停采线位置ꎮ ３加强底板支护ꎮ 在胶带巷从转载机处向外施工底板锚索ꎬ底板锚索呈三花布置ꎬ锚索规格为Ｄ２１. ８ｍｍ４０００ｍｍꎬ锚索间排距２５００ｍｍ２５００ｍｍꎮ ４加强超前单体支护ꎮ 将单体柱支设长度延长至１００ｍꎬ采取三梁三柱形式ꎬ给单体柱穿柱鞋ꎮ ５在超前２００ｍ范围内低洼点开凿临时水仓ꎬ加强排水ꎮ ６应用效果通过采取上述措施后ꎬ超前支护段围岩变形得到有效控制ꎬ端头支架的行程逐渐增大ꎬ在千斤顶的作用下ꎬ煤柱侧端头支架恢复正常ꎬ使得工作面端头支架能够继续前移ꎮ ７结语通过这次端头支架压架处理ꎬ得出几条经验教训１工作面巷道布置应避开构造应力ꎬ特备是不能布置在向斜轴上ꎻ ２当发现超前支护段巷道变形严重时ꎬ应提前采取补强支护措施ꎻ ３当巷道底板岩性为泥岩等遇水软化的岩石时ꎬ一定要做好排水或防水工作ꎬ加强清理煤泥ꎬ 并且给单体柱穿鞋来预防钻底ꎬ必要时应该用混凝土铺底ꎮ 参考文献 [１] 周江东. 综采工作面端头支护方式数值模拟研究[Ｊ]. 煤ꎬ２０１８ꎬ２７８２９－３２. [２] 李勇强. 深部煤层工作面端头支护技术研究与应用 [Ｊ]. 煤ꎬ２０１８ꎬ２７４６６－６７. [责任编辑路方] ２９２０２０年５月张超综放工作面端头支架压架分析与处理第２９卷第５期