1217综采工作面支架选型核验及安全技术措施

田永庆

(山西宁武榆树坡煤业有限公司， 山西 忻州 036700)

1 前言

1217综采工作面位于2号煤一采区。工作面标高为1 228～1 282m，地面标高为1 430～1 497m，埋藏深度为175～245m，煤层平均厚度4.6m，煤层倾角平均约为4°，煤层赋存稳定。1217工作面倾斜长度200m，可采走向长度523m。可采总面积104 600m2，地质储量716 928t，可采储量695 420t(厚煤层工作面回采率按97%计算)。

煤层直接顶为泥岩，平均厚度3m，裂隙发育，含植物化石。基本顶为粉砂岩，砂钙质胶结。工作面总体为东—西走向布置，根据三维地震资料和巷道揭露构造情况可知：工作面共存在断层2条。其中，回风巷道揭露1条正断层；进风巷道揭露1条正断层，落差最大为1.6m，工作面内部可能存在隐伏小构造，在回采过程中要加强顶底板支护管理工作。

1217综采工作面采用走向长壁法综合机械化采煤法,后退式开采，采煤工艺为一次采全高，全部垮落法控制顶板。平均采高4.6m，循环进度0.8m。进回风巷道及切巷沿煤层顶板布置，工作面安装液压支架、采煤机、刮板机、转载机、破碎机、皮带及乳化液泵站。工作面共使用111架ZY8000/26/56型掩护式液压支架(中间架)和6架ZYG8000/26/50型过渡支架维护顶板，支架具体型号见表1。工作面采用全部垮落法管理采空区，工作面使用MG750/1800- WD型无链电牵引双滚筒采煤机旋转滚筒机械落煤、装煤，经刮板机、转载机和皮带机将煤运往2号煤皮带巷。采煤机割后，及时跟机移架，往返割煤。两端头割煤后及时进行端头支护，回柱放顶。

表1 支架型号概况

2 支护设计及核验

本工作面使用ZY8000/26/56型掩护式液压支架(中间架)和ZYG8000/26/50型过渡支架维护顶板；ZY8000/26/56型支架最大支撑高度5.6m，最小支撑高度2.6m，支架宽度1.75m，中心距1.75m，支架重量33t，工作阻力8 000kN，初撑力6 412kN，相邻支架错差不得超过侧护板高的2/3，工作面液压支架实行编号管理。

2.1 支护设计

(1)工作面支护强度[1]为

Pt=9.8hγk

(1)

式中：Pt——工作面合理的支护强度，kN/m2；

h——采高，4.6m；

γ——顶板岩石密度，kg/m3，一般取2.3×103kg/m3；

k——工作面支架上覆岩层厚度与采高之比，一般取6。

计算得出支护强度为622.1kN/m2。

(2)参考本矿同煤层矿压观测资料，选择本工作面矿压参数，具体参数见表2。

选取同煤层综采工作面最大支护强度529kN/m2。

因529kN/m2<622.1kN/m2<支架支护强度(0.98～1.01MPa)，故工作面支架支护强度满足要求。

2.2 支架强度校核

(1)采用国内支架选型计算支架的方法校核支护强度。大采高工作面的冒高一般以8倍采高计算，采高4.6m，岩石密度2 300kg/m3。

支架载荷W=γ×g×采高×8

(2)

=2 300×g×4.6×8

=2 300×9.8×4.6×8

=0.829 5MPa<支架支护强度(0.98～1.01MPa)

表2 矿压参数表

以工作面支护强度计算公式校核[2]

(3)

=508.9kPa

=0.508 9MPa<支架支护强度(0.98～1.01MPa)

式中：g——9.8 N/kg；

K——顶板岩石破粹时的松散系数，取1.4；

M——煤层采高，m；

γ——顶板岩石平均密度，取2.3t/m3；

C——顶板岩石动载系数，取2；

β——工作面平均倾角，11°。

所以，支架支护强度满足要求，液压支架选型合理。

(2)根据支架载荷强度计算支架对底板的最大比压为

D=W×最大支护面积/底座面积

(4)

=0.829 5×4.7×1.75/2.2×0.7×2

=2.21MPa

本煤层底板抗压强度66.2-47.2MPa>2.21MPa。

表3 支架参数对照表

参考表3的内容进行适应性比较,此类型支架符合本工作面支护要求。

3 支架维护安全措施

(1)生产班支架工处理问题时，必须等机组割煤过后机道顶板、煤壁稳定后才可进行。

(2)操作支架之前，必须将推移千斤顶及人行道的矸石杂物清理干净后，支架附近无其他人员，才可操作[3]。

(3)移架时防止刮板机回拉，可将下一架推移千斤操作手柄打到“推溜”位置。

(4)移架时顶梁不宜下降过多，顶梁离开顶板即可移架，此时移架和降柱可同时进行，这样有利于对顶板的控制又可提高移架速度。

(5)顶板破碎时，必须超前擦顶移架，防止顶板垮落。

(6)建立健全支架日常维护和检修制度，对设备故障要及时分析处理以保证支架的完好率。

(7)支架工在操作或检修时，必须站在安全的地方，不得在架间下停留，防止片帮或矸石掉下伤人。同时防止刮板机、支架挤伤自己和周围人员。

(8)在处理支架管路故障，拆换液压元件时，必须关截止阀或停泵处理，并将手把彻底打回零位。防止高压液体喷出或甩出液管伤人。

(9)泵站司机要坚守岗位，液泵的安全阀不得随意调整。吸液必须经过过滤，乳化液要充足，不能出现液泵吸空造成事故，更不可用清水代替乳化液，液泵不允许甩掉高压过滤器直接向支架供液。

(10)支架工必须保证自己的各种阀类、管类、管接头等都处于正常状况，并无安全隐患，否则必须彻底处理，防止伤人。

(11)支架工升架时，必须先升立柱、再升前梁，必须将支架升紧升牢，达到额定初撑力。

(12)支架工操作支架时，如发现人行道有大块矸石或煤块，要及时清理，防止挤坏管线及挡煤板。

(13)支架工操作支架前必须检查连接的平、立销是否处于正常工作状态，要处理好，防止损坏连接头及销子。

(14)支架工检修支架，必须确保支架升降推拉自如。杜绝跑、冒、滴、漏、串现象。管路要吊挂整齐，各部位连接销子、压板合格齐全、无咬架、叠架现象，“U”型销不能有“单腿”插入现象。

(15)回采工作面伞檐不超规定，采高大于5.5m、片帮严重、倾角大于15°时，必须采取有效的防片帮措施。倾角大于15°时，液压支架必须采取防倒、防滑措施：

①工作面回采过程中，要确保防倒防滑千斤顶完好，以备随时调整使用；

②严格控制工作面采高，保证液压支架在有效的支撑高度范围内，同时支架要接顶，初撑力达标；

③回采过程中，要严格管理工作面支架的支护状态，严禁出现错茬架、倾斜架、抬头架、仰头架及“打架”情况的发生；

④回采过程中，要控制好工作面刮板机的上滑下串，每班交接班时要将本班出现的情况及问题向下一班说明；

⑤回采过程中，若工作面倾角较大，必须制定专项防滑防倒措施。

4 总结

采用2种方式对1217综采工作面的支架选型进行核验，研究表明ZY8000/26/56可以满足支护要求，同时介绍了1217综采工作面支架维护的安全规范措施，为工作面支架的正常运行提供了技术保障。