机械化采煤工作面支护技术分析

机械化采煤工作面支护技术分析

张长腾1,张琳2

1.枣庄市留庄煤业有限公司   山东枣庄  277517；2. 滕州市中源勘测设计有限公司  山东枣庄  277517

摘要：基于科技水平的不断提升，煤矿业已逐步开展机械化采煤。当今大部分的煤矿综采工作面都应用液压支架的支护形式，因为此技术的稳定性较强，因此具备较广的应用范围。然而，当今不少企业缺少对此工作的认知。下面，笔者主要对机械化采煤工作面的支护技术进行分析，旨在全面提高采煤工作质量，促进国内煤矿领域的稳定与健康发展。基于此，本文将对机械化采煤工作面支护技术要点进行分析。

关键词：机械；采煤工作面；支护技术

1 当前采煤工作面支护技术中存在的主要问题

近年来，煤矿产业向机械化、智能化发展的同时，采煤安全管理逐渐得到了相关人员的关注和重视，采煤工作面支护技术的相关工作被采矿企业放在了优先发展的位置。但当前采煤工作面支护中存在支柱结构不合理、支护参数不规范等问题，它们制约着矿井进一步的生产与建设。本文将采煤工作面支护技术工作中存在的问题归纳为以下几个方面。a)大多数矿区仍然采用传统的支护理念与形式开展支护设计，少数单体支柱结构受限于支护密度大、支护设备承载力小，无法充分发挥单体支柱结构的优越性。b)因为支柱和回柱的工作强度较大，相应的采煤循环时间和采煤进度较长，会对企业的规模效益和经济效益产生不利的影响。c)企业在顶板动态和支护质量监控技术的应用处于短板状态，不能具体、准确地依据顶底板类型和地质情况确定单体支护参数。新时期，采煤工作面支护工作中仍然存在较多的问题，这需要采矿企业加大对此方面的研究、监管力度，引入单体支柱设备，规范支柱装备的工作流程，准确把握支护参数等，逐步实现采煤工作面的机械化、高效化、有序化和安全化生产。

2 支架的种类

根据支架特点和结构的不同之处，能够划分液压支架为三种，即掩护式、支撑式、支撑掩护式。根据支架的应用范围不同，也能够划分非常多种的支架，像是一般将缓倾斜中厚煤层液压支架应用于开采30~50m厚度的煤层中。通常在选用支架时应根据实际的地质结构与工作开采现状进行，确保支护区域上应用的支架可以实现实际的工作需要和技术标准。针对具备较强完整性、较大瓦斯量的工作面顶板开采而言，应结合支撑式液压支架加以支撑。然而，针对顶板业已破损的开采工作面而言，能够选择掩护式液压支架。

3 机械化采煤工作面支护技术要点

3.1 拱形金属支架支护

对于大概4m替棚的超前支护中，应注重金属支柱的配套性支护，以及科学地使用铰接顶梁，通常使其最低高度保持在15m，侧宽度也应在0.8m以上，对于距煤壁大概20m的超前支护中，应在拱形梁下加打单排金属铰接顶梁与单体液压支柱支护，也能够在柱顶和拱形梁建垫木料，再向拱形梁下加打支柱，结合钢丝牢牢固定支柱，避免存在打过等现象而导致支护倒塌。除此之外，还应实施加固措施，像是增加卡缆、加打撑木、对拉杆等，如此一来，才可以确保更加稳定地进行支护。

3.2 选择正确的应用方法

选择的具体技术取决于周围道路类型、围岩强度和发展状况，适当的巷道支护技术可大大提高施工效率。因此，在确定需应用的技术类型前，首先要确定巷道的实际状况，根据情况选择技能。

3.3 结合施工现场实际，制定科学的施工支持方案

在施工过程中，施工计划较重要，只有通过施工计划才能知道施工人员的具体工作方向，如施工计划不合理，则有必要影响施工的后续支持。因此，有必要制定合理可靠的施工方案。在制定方案之前，软件开发人员必须到现场进行调查，编写详细的调查报告并更好地了解实际情况，根据沉积岩的特点设计最合理的工程方案。

3.4 梯型木棚平巷支护

梯型木棚平巷支护方式仅仅体现暂时性支护的效果，不可充当永久支护，一般在小压力矿井或浅井中适用。其支护过程是：距煤壁大概10m的范围，在梯形木棚梁下应用双排金属铰接顶梁和单体液压支柱进行支护，在选用支柱时，控制为15~20m的高度范围。如此的支护形式较为简单，适宜短期应用。

3.5 支持减压阀的加强和调整

由于煤矿井下隧道开挖完成后很可能发生位移和变形问题，在开挖初期应采用高柔性、高刚度的支护方式，避免位移和变形问题的发生，促进道路的整体稳定性和完整性，降低后期维护和支持设备的频率和概率。同时，调整围岩卸压和压力屈服，对提高支护阻力，提高道路支护结构的承载效率起到积极作用，使围岩通过变形有效释放压力，有利于提高顶板支护质量。

3.6 长壁煤矿机械组合技术

一般来说，如截割面长度较长，每个循环的煤量都会增加，最大限度地减少表面边缘切割时间，影响生产持续时间。在设计储层总长度时，工作侧应遵循高、低煤成本原则。总的来说，影响工作面长度的因素为工作面的地质条件、刮板输送机长度，增加螺旋桨长度是减少工作面移动频率最有效、直接的方法。影响工作面长度的因素包含采矿道路的加固、输送机铺设的长度和地质悬挂条件。需大幅度提高输出功率，最大限度地降低牵引速度和受辅助过程影响的时间，实现煤切削速度与支承速度之间的平衡，进一步保证煤矿管理质量，最终使产量大幅度增加。

3.7 双向铰接顶梁支护

对于以十字顶梁支护演变来的双向铰接顶梁支护而言，因为十字顶梁支护缺少充足的长度，工作面中存在过多的铰点数量和较大侧壁力矩，在焊接位置较易损坏固定支柱的位置。为此，出现了双向铰接顶梁支护技术。如此的支护技术可以很好地完善十字顶梁支护存在的缺陷，从而实现横向铰接应用率的强化。顺着走向和顺着倾向是其应用的两种主要连接方式，其中，在顺着走向进行连接时应关注连续铰接顶梁问题。

3.8 单壁机械化综合设施

单壁机械化综合设施在道路布置、屋面固定等方面的作用与单壁机械化综合设施相同。工作台的特点是高质量挖掘、支撑和运输装置，可快速安装和移动，装载机和工作台输送机可组合成一个整体，刮板输送机技术包括如侧卸排、端卸、直转弯等，两种侧滚筒剪切机均用中切刀切煤，单筒剪板机采用切口切煤方法，工作面长度通常为30~80m，相对较短。短壁机械化联合开采技术的应用需具备以下条件：综合机械化煤矿能快速机械化开采。一般来说，KME技术适用于煤层较粗的中小型煤矿，同时还适用于大型煤矿中煤层厚度较小的煤矿。

3.9 提高工作面底板顶板的承载能力

为有效分析矿压观测数据和岩巷周围煤矿的力学性质，确保掘路前准备工作的质量，应合理选择和应用相关支护技术。同时要注意确保路面平整度和高平整度，提高围岩稳定性，加快煤层松动，保证顶板承载力。促进支护结构的完善，充分发挥围岩的作用。

4 结束语

随着煤炭开采量的增加，煤矿道路开挖过程受到客观因素的影响。外部应力不仅会加剧围岩的破碎变形、影响安全生产，还会影响道路开挖效率。因此，为提高煤矿开挖支护效果，要根据实际情况选择合理的支护技术，这对提高煤炭企业的生产效率和经济效益有重要意义，可最大限度地提高矿井机械化综合水平。积极发展机械化，优化工作面技术装备，引进完善的高产开采技术，优化煤矿综合机械化设计工作。实现全面集中生产，建立健全保修制度，引入竞争性选材机制。经过多年改进和完善，综采技术已成熟，对采煤工作有重要的作用和意义。

参考文献：

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