何 君

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)晉城煤炭事業(yè)部機(jī)電管理部， 山西 晉城 048000）

0 引言

巷道回采過(guò)程中，回采巷未進(jìn)行超前支護(hù)或超前支護(hù)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致回采巷破裂坍塌，巷道被堵之后通風(fēng)不暢，通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)[1-2]。針對(duì)寺河二號(hào)井9 號(hào)煤層傳統(tǒng)的單體液壓支柱聯(lián)合木梁的超前支護(hù)方式，支護(hù)面積小、移架速度慢、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高，不適合綜采工作面回采快速高效的推進(jìn)理念。

1 94316 工作面概況

寺河二號(hào)井目前主要開(kāi)采9 號(hào)和15 號(hào)煤層。94316 智能化綜采工作面所采煤層為9 號(hào)煤，位于二水平九四盤(pán)區(qū)，煤層底板標(biāo)高為478～584 m。工作面設(shè)計(jì)傾斜長(zhǎng)度為133.5m（中至中），走向長(zhǎng)度為1540m。工作面平均采高1.45 m。工作面回風(fēng)巷道斷面為矩形，毛寬×毛高=4.2 m×2.4 m，采用錨桿、網(wǎng)、錨索和鋼帶支護(hù)巷道。煤層頂?shù)装迩闆r如表1 所示。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

9 號(hào)煤層原回風(fēng)巷原支護(hù)方式為從工作面煤壁向外20 m超前支護(hù)支設(shè)三排戴帽點(diǎn)柱，排距1 000 mm±100 mm，距離兩巷幫200～500 mm 處分別支設(shè)一排、中間的單體柱支設(shè)在巷道中間，單體柱成排成行，直線度誤差不超過(guò)±30 mm，且采取連鎖裝置防倒。

工作面所支設(shè)的超前柱采用DW25-300/100 型、DW28-250/100 型單體柱加柱帽進(jìn)行超前支護(hù)，柱帽規(guī)格為400 mm×200 mm×100 mm。梁為3.6～4 m 的π 型鋼梁，柱支在梁下方，且成排成行。

2 ZQH2×3400/18.5/25 的應(yīng)用

2.1 技術(shù)參數(shù)

根據(jù)寺河煤礦二號(hào)井94316 工作面地質(zhì)及巷道條件，通過(guò)進(jìn)行受力分析計(jì)算和強(qiáng)度校核，確定巷道超前支護(hù)支架總體參數(shù)和主要部件的結(jié)構(gòu)尺寸。設(shè)計(jì)架型為ZQH2×3 400/18.5/25，具體參數(shù)如表2 所示。

表2 超前支護(hù)支架技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)

該超前支護(hù)支架采用兩架A、B 架框架交錯(cuò)式結(jié)構(gòu)，相互推拉，能實(shí)現(xiàn)自移行走動(dòng)作。兩架一組，由橫梁鉸接頂部順梁撐頂，鉸接吊掛立柱接地，總支護(hù)距離大于20 m，操作方式采用手動(dòng)操作。實(shí)物如圖1所示。

圖1 超前支護(hù)實(shí)物

圖2 為94316 回風(fēng)巷道超前支架機(jī)尾巷道斷面配套圖。該礦井綜采工作面回風(fēng)巷支護(hù)設(shè)計(jì)中頂板采用錨網(wǎng)梁組合支護(hù)，頂部錨索外露長(zhǎng)度設(shè)計(jì)大于350 mm，超前支架橫梁距頂高度滿(mǎn)足相應(yīng)配合要求。結(jié)合礦井運(yùn)輸方式為窄軌無(wú)極繩運(yùn)輸，兩支撐立柱千斤間留有軌道安設(shè)維護(hù)空間，間距滿(mǎn)足該礦井刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)等設(shè)備大部件的裝車(chē)、運(yùn)輸空間要求。支撐立柱千斤距兩幫保留有750 mm 行人、作業(yè)通道，同時(shí)可滿(mǎn)足礦井綜采工作面回風(fēng)巷電纜敷設(shè)、Φ355 mm 瓦斯抽采管路、風(fēng)水排管路等附屬設(shè)施安設(shè)空間要求。

圖2 94316 回風(fēng)巷道超前支架機(jī)尾巷道斷面配套（單位：mm）

2.2 應(yīng)用效果

ZQH2×3 400/18.3/25 型超前支護(hù)液壓支架采用一套兩組，一組兩架的形式支護(hù)，于2021 年9 月—2022 年7 月在寺河二號(hào)井94316 工作面進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，巷道回采推行累計(jì)1 500 m，運(yùn)行期間效果良好。

通過(guò)井下工業(yè)性試驗(yàn)，替代傳統(tǒng)的單體液壓支柱聯(lián)合木梁的超前支護(hù)方式，驗(yàn)證了該支架主要結(jié)構(gòu)參數(shù)能滿(mǎn)足中小斷面巷道超前支護(hù)要求；移架時(shí)間縮短為6～8 min；支護(hù)面積大，減少了原有單體液壓支柱支護(hù)高度有限的問(wèn)題；該支架可多組排布，支護(hù)長(zhǎng)度可增可減；順梁避讓開(kāi)錨桿、錨索，增強(qiáng)了對(duì)頂?shù)倪m應(yīng)性和對(duì)錨桿、錨索的保護(hù)；底部支腿均可獨(dú)立伸縮抬起，增強(qiáng)了底板不平整的適應(yīng)性；移架阻力小，移架支撐力大；超前支架行走的方向可前后移動(dòng)，左右工作面位置調(diào)節(jié)方便。

2.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

使用超前支護(hù)液壓支架支護(hù)較原單體液壓支柱支護(hù)所具備的效益優(yōu)勢(shì)在于節(jié)約維護(hù)投資成本：年節(jié)約投資成本約30 萬(wàn)元（單體柱單價(jià)1 500 元，20 m 巷道使用單體柱數(shù)量為60×2=120 根，支護(hù)損耗40 根，可節(jié)約投資1 500 元/根×160 根=24 萬(wàn)元；π 型鋼梁加局部木垛板梁費(fèi)用約6 萬(wàn)元），經(jīng)濟(jì)性占優(yōu)；使用單體液壓支柱支護(hù)需4 名工人撤柱、抬移柱、支柱，而使用該超前支護(hù)液壓支架支護(hù)只需2 名工人操縱控制閥組即可完成移架支護(hù)操作，節(jié)約人工成本。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)使用該技術(shù)及裝備，為寺河二號(hào)井9 號(hào)煤層回風(fēng)巷道現(xiàn)代化支護(hù)的解決方案。試驗(yàn)表明，該支架的應(yīng)用有效提高了工作面順槽的支護(hù)強(qiáng)度和效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度和人工支出，保證安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了工作面快速推進(jìn)并達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。同時(shí)在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，可通過(guò)增加立柱柱鞋面積，加大支架對(duì)地比壓來(lái)解決煤層酥軟性底板造成的移架困難問(wèn)題。