綜采工作面上機尾過渡支架支護技術革新

1 引言
　　近幾年隨著礦井綜采裝備的不斷更新、升級，智能化和自動化工作面不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，河南能源化工集團新疆投資控股有限公司（簡稱河南能源新疆公司）各礦井加大了對采煤工作面的綜采設備投入和使用，但根據(jù)礦井地質條件和采掘工作面的布置影響，采用綜采設備的方式不同，采煤工作面支護形式也不同。
　　2 工作面概況
　　河南能源新疆公司天欣煤礦1E1302綜采工作面位于B13煤層東翼，該工作面東至采礦證邊界保護煤柱，西為+1360m水平及+1400m水平巷道揭露B13煤層位置，南鄰老窯采空區(qū)保護煤柱，北面為未采實體煤。工作面切眼中心高度3.3m，平均坡度31°，切眼長度165m，平均煤厚4.3m，沿煤層頂板施工。1E1302綜采工作面B13煤層基本頂為粗砂巖與粉砂巖互層，厚度14.8m，直接頂為砂質泥巖，厚度7.3m，偽頂為泥巖，厚度0.3m;直接底為泥巖，厚度2.87m。
　　3 工作面前期上機尾支護情況及施工要求
　　3.1 前期上機尾支護情況
　　1E1302工作面為一次采全高綜采工作面。上機尾采用ZYG6800/21/45型液壓過渡支架支護頂板，上機尾最后一架（即111架）與煤墻上幫空頂面積大，上機尾111#液壓支架距煤墻上寬下窄，打設單體柱配合“π”型梁對棚支護頂板支架底座寬度不夠，現(xiàn)上機尾支護方式為單體柱配合鉸接梁支護頂板。
　　3.2 施工要求
　?、俟ぷ髅?11#液壓支架距煤墻距離超過0.5m時，需采用4.2m單體液壓支柱配合鉸接梁（1m）支護，沿工作面走向方向布置，一梁一柱，每組打設的鉸接梁不少于4根。②上順槽4#超前液壓支架拉移后，及時在上端頭最前面一根鉸接梁上再接一根鉸接梁，然后再取掉連接在最后面一根鉸接梁，每次只能移1根鉸接梁，鉸接梁連接時先使用圓銷插入孔內連接固定，然后再使用水平銷把鉸接梁伸平伸直。③111#液壓支架距第一組鉸接梁超過0.6m時，需再增加一組鉸接梁支護頂板。④單體液壓支柱柱根接實底，頂梁接頂，單體支柱初撐力不小于11.5MPa，不得出現(xiàn)卸載支柱。⑤鉸接梁無法完全接頂時，在鉸接梁上部墊方木，確保鉸接梁能夠完全接頂。
　　4 工作面上端頭革新后支護方式
　　1E1302綜采工作面上機尾采用單體柱加鉸接梁的支護方式時，職工在操作時勞動強度大，由于工作面坡度較大，并且存在一定安全隱患，因此，通過該礦技術人員的不斷摸索，對支架進行了改造。
　　經(jīng)現(xiàn)場研究對111#支架側護板進行改造，增加一級和二級護板對上機尾支架與煤墻超寬段進行支護。
　　護板裝置分為一級側幫板和二級側幫板。一級側幫板長3.7m，寬1m，伸開可與頂板平，也可向下翻轉53°（與頂板夾角），二級側幫板寬0.5m、長3.6m，可與一級側幫板打平，也可向下翻轉90°。在111號液壓支架（ZY6800/21/45）左側（面對煤壁）側護板上加工出4個直徑50mm孔和8個長孔，采用螺栓連接護板裝置。護板材質達到460MPa時產(chǎn)生素塑變。圖1、圖2分別為頂梁側護板和側幫板工作狀態(tài)示意圖、頂梁側護板和側幫板向下翻轉示意圖。
　　5 護板裝置支護頂板計算
　?、僖患墏葞桶搴投墏葞桶瀹斕幱谌鐖D3狀態(tài)下：
　　護板裝置支撐的力為5t（參數(shù)由廠家技術人員提供）。
　　護板裝置支護頂板面積：1.5×3.7=5.55m2
　　上機尾護板頂板壓力計算：5.55×10.6=58.9t
　　上機尾共計使用10根單體柱，其中切頂柱打設4根單體柱（柱壓11.5MPa），護板下方打設4根單體柱（柱壓4～6MPa），護板與4號超前架護板處打設2根單體柱（柱壓11.5MPa）。
　　護板下方單體柱4×4=16t，6×9=54t，16+54+5=75t，
　　上機尾頂板壓力與支護設計材料壓力對比：75t>58.9t。
　　單體液壓支柱每根柱壓不小于4MPa，同時考慮到護板裝置鋼板材質受力要求和油缸抗拉強度，單體液壓支柱每根柱壓最大不得超過6MPa。
　　當護板裝置全部支撐時，一級側幫板和二級側幫板下方需各打設2根單體柱支護，柱壓4～6MPa。
　?、谝患墏葞桶搴投墏葞桶瀹斕幱谌鐖D4狀態(tài)下：
　　護板裝置支撐的力為7t（參數(shù)由廠家技術人員提供）。
　　一級護板支護頂板面積：1×3.7=3.7m2
　　上機尾護板頂板壓力計算：3.7×10.6=39.3t
　　使用2根單體液壓支柱：4×2=8t，6×9=54t，7+8+54=69t，上機尾頂板壓力與支護設計材料壓力對比：69t>39.3t。
　　單體液壓支柱每根柱壓不小于4MPa，同時考慮到護板裝置鋼板材質受力要求和油缸抗拉強度，單體柱每根柱壓最大不得超過6MPa。
　　當護板裝置一級側幫板支撐時，一級側幫板下方需打設2根單體柱支護，柱壓4～6MPa。
　　通過以上兩種不同方式的驗算，在側護板下方打設單體支柱即可符合支護要求，保證了安全，減輕了工人的勞動強度。
　　6 結論
　　隨著礦井生產(chǎn)裝備水平的不斷提升，綜采設備也要通過設計、改造才能適合自身地質條件。我們自身通過不斷摸索與實踐，對上機尾進行改造，不但節(jié)約了費用，大大減少了工人的勞動強度，提高了工作效率，增加了工效，創(chuàng)造了較好經(jīng)濟效益，為類似綜采工作面提供可靠、寶貴的經(jīng)驗。