翟展民

(西山煤电(集团)白家庄矿业公司，山西 太原 030022)

1 实验背景

我国是一个煤炭生产和消费大国，煤炭产量在资源结构中占较大比例。随着煤炭开采的不断深入，许多矿区都残留了大量边角煤柱，布置正规工作面回采困难，更难采用综采工艺。新装备开采边角煤柱适应性差，不能发挥应有的效果，特别是老矿，巷道狭窄，使采用新技术、装备受到限制。

面对装备的不断更新与边角煤地质条件限制之间的矛盾，探讨解决当前形势下淘汰老旧工艺(包括高档普采)，实现综采化，提高资源回收率，适宜回收边角煤技术装备问题，已成为目前面临的重要课题。针对这一课题，西山煤电机电总厂制造出ZFZ2600/15/24组合式直线型液压支架，在西山煤电集团白家庄矿南坑38709工作面进行工业性试验。试验期间，通过8#煤上分层工作面条件下，部分功能的试验，该型号支架基本适用，但对于其他开采条件下的支架全功能试验还缺乏实践检验。随后，又在白家庄矿二号井23519工作面进行分层开采试验，进一步检测支架性能，完善支架结构和各项功能，使其成为成熟架型。

2 支架试验、使用情况

2.1 支架试验的工作面条件

1)工作面概况。23519工作面位于二号井710水平五盘区，地面位于桃杏南山梁。其地面标高1 050～1 100 m，工作面标高650～710 m，盖山厚度390～400 m。工作面正巷外侧为23517已采工作面，副巷外侧为710水源工程钻孔，切眼外侧为西峪矿区，上部为22519工作面采空区。工作面属于奥灰带压开采区，断层附近有轻微滴水，其它地方基本无淋滴水现象，最大涌水量0.002 m3/min，正常涌水量0.001 m3/min;绝对瓦斯涌出量 0.32 m3/min，相对瓦斯涌出量0.66 m3/t;煤尘爆炸指数为8.9%;自燃发火期为6个月，属三类不易自燃煤层;工作面工业储量 22.2 万 t，可采储量 20.7 万 t。

2)煤层情况。工作面煤层厚度5.5～5.7 m，平均5.6 m，普氏硬度f=2;煤层结构复杂，其具体情况为煤层顶板往下2.2 m处有1层0.2 m厚的页岩夹石，该层夹矸下有2.0 m厚的煤，此层煤下接第2层夹矸，厚度为0.4 m，再往下有1层0.8 m 厚的煤;煤层倾角为8°～13°，平均 10°;煤层可采指数100%;变异系数17%;煤层稳定，顶底板情况见表1。

3)工作面参数及巷道支护。23519工作面走向长236～266 m，平均 250 m，倾斜长 115 m，煤厚 5.6 m，煤层容重1.38 t/m3;巷道支护采用11#矿工钢梯形亲口棚子支护，上净宽2.2 m，下净宽2.9 m，净高2 m，巷道净断面积 S净=5.8 m2，S掘=7.02 m2，巷道平面布置图、断面图见图1、图2。

表1 顶底板情况表

图1 巷道平面布置图

图2 巷道断面图

2.2 支架的安装、运输情况

白家庄矿业公司二号井井下运输大巷、盘区运输巷及工作面副巷等巷道高度、宽度等尺寸较小，在一定程度上限制液压支架的运输、安装。ZFZ2600/15/24组合式液压支架是一种可拆型液压支架，该型号支架主要技术参数如下:

高 度:1.5 ～2.4 m

中心距:1.5 m

初撑力:1 939 kN

工作阻力:2 600 kN

对底板平均比压:1.65 MPa

支护强度:0.486 MPa

移架步距:600 mm

泵站压力:31.5 MPa

操作方式:本架控制

支架重量:5 t

该型号支架具有拆卸简便、运输便捷、安装方便等特点，解决了井下运输难题，为该公司结束高档普采，实现综合机械化采煤奠定了基础。

运输支架前，重新测量运输沿线巷道断面净高、净宽等尺寸，确保该尺寸满足运输支架要求;由机电段负责对沿途所有的绞车、“一坡三挡”设施以及沿途巷道的电缆、水管逐项检查，确保齐全有效。

根据二号井运输巷道实际情况，支架运输路线为:松树坑→外运→50HP斜坡→840上车场→840井底车场→840大巷→710上车场→710井底车场→710大巷→六风管→23519副巷→23519切眼→卸车安装。

支架由地面装车完毕，经由上述路线运至23519工作面后，采用后退式，即由机头向机尾方向逐架进行安装，其工艺过程为:

卸支架→磨架至安装点→上夹板和连接杆→接通低压油管→半升支架→支架调向→摆正支架→升架接顶。

2.3 支架工业性试验情况

为了保证工业性试验的顺利进行，白家庄矿业公司成立了试验领导组，随时解决试验中出现的各种问题。对试验工作面的操作人员，进行技术培训，使他们掌握支架操作的基本原理和正确方法。在工作面初采初放期间安排生产、机电、安监等部门的专业技术人员进行现场跟班，准确掌握第一手资料。机电公司编制《ZFZ2600－15/24型液压支架操作规程》。在支架试验过程中，集团公司领导和矿领导多次深入井下现场，并召开专题会议及时指导试验的进展情况。试验期间，针对回采过程中存在的问题，及时采取了如下技术措施:

1)支架两侧要保持齐直，偏差不大于100 mm。

2)支架顶、底梁与巷道顶底板保持平行，支架立柱与顶底梁保持垂直，其最大仰俯角不大于10°。

3)支架两分组中心距不超过1 500 mm。

4)支架的操作程序为:割煤—移架—移运输机，要求跟机及时支护顶板，移架距离滞后采煤机滚筒3～5 m，推溜滞后10～15 m。支架应及时支护，若移架速度跟不上采机运行时，必须停机移架。

5)在移架过程中，如发现顶板卡住顶梁，不要强行移架，可将操纵阀手把扳到降架位置，使顶梁下降之后再移架。

6)移架操作要做到“快”、“够”、“正”、“匀”、“平”、“紧”、“严”、“净”。

7)移架时，操作工站在架内把支架下降到顶梁离顶板100～150 mm时，停止降柱，把操作手把归零。开动移溜千斤顶，带动支架向前移动，操作过程中操作人员需边操作、边观察顶板、立柱、顶梁、推移千斤顶的运行情况，手不得触及伸缩的部件以免挤伤。移架时应避免带压擦顶移架。如遇顶板破碎无法避免时，要将压力释放，顶梁与顶板轻微擦顶通过。

8)移架时速度要快，并随时调整支架，不得歪斜;架间距保持在规定范围以内;移架后的支架应成一条直线;使支架达到规定的初撑力。如出现支架歪斜、不正、挤架、咬架等现象，应使用单体支柱进行调整。单体支柱底端要支在实底上，上端要选择支架的合适位置，有条件时要垫上垫木，以防滑移倒柱伤人。调整支架时，要有专人观察顶板及支柱，支架受力情况，发现异常要停止作业，处理隐患后方可重新作业。

9)要经常观察顶板，支架顶梁与顶板要严密接触，不准有空顶现象，出现空顶必须立即勾好。

10)移架时，如阻力过大，要及时查找原因并进行处理，严禁强行移架。

11)移架过程中，如发现严重片帮，应提前拉架支护。发现漏顶应停机处理，在做临时支护时，刮板运输机、采煤机必须停电闭锁，并设专人监护。

12)支架移到位后迅速升起前立柱，使顶梁前部先接顶，待顶梁全部接顶后，升起后立柱使顶梁后部接顶，这样顶板压力就均布在四根立柱上，避免先升后立柱后升前立柱会使支架顶梁前部接顶不严，支架有“栽头”现象。

13)支架拉移时除工作人员外，支架下方及两侧不得有人，操作人员站在支架下方支架底梁上，目视支架及两侧进行拉移。

14)拉移支架时两侧支架不得同时拉移，一组支架拉移过后并升紧达到规定初撑力，经检查无问题后方可拉移另一组支架。

15)拉移支架时要有专人在另一侧支架下观察电缆管路及顶板情况，发现问题及时通知支架操作人员，停止拉架进行处理。

16)支架顶梁要接顶严密，遇冒落带或顶板高度变坡较大时，要用背板或柱帽衬平，遇巷道底板不平或变坡较大时要拉底或垫柱帽将底板衬平，保证支架顶底梁受力均匀。

17)移架完成后，将支架操纵手柄打到零位、关闭截止阀，任何人不得随意乱动。

2.4 通过该支架在工作面试验数据及效果

1)工作面支架最大工作阻力40 MPa，而支架额定工作阻力42.2 MPa，能完全满足支护要求。工作面初次来压步距大约7～10 m，周期来压步距大约5～8 m。

2)该支架顶梁虽为铰接连接，整体性较差，但经对23519工作面观察，该支架顶梁基本上满足了控制顶板的要求，加装侧护板后可解决遇顶板破碎地点易出现漏渣的现象。

3)该支架采用“一柱一阀”制，解决了升降架过程中易出现的两侧顶梁的不同步现象。

4)因该支架为轻型组合式支架，采用整体式底座，在应用过程中整体性较稳定，未出现左右倾倒、前俯后仰现象，能够满足工作面整体性要求。

5)ZFZ2600/15/24组合式直线型液压支架，原设计为放顶煤支架，其尾梁较短，在23519工作面上分层试验，该工作面回采期间铺设菱形网，所以在支架后部窜矸问题上没有试验，而在2#、6#、8#煤层中开采，若不铺网，窜矸问题严重，影响该支架性能。

3 结论

通过2个工作面的试验，得出ZFZ2600/15/24组合式直线型液压支架结构设计简单、重量轻，便于井下安装和拆除，特别是在巷道断面窄小，运输条件有限的地点更能显示出其安装、拆除及运输时的灵活性。使用该支架，与高档普采工作面相比，增大了职工井下作业的安全性，降低了职工劳动强度，提高了劳动效率。

该支架是介于常规综采与高档普采之间的一种过渡型轻型支架，是代替高档采煤进行边角煤回收或布置小型综采面的有效架型，具有较大的应用空间和市场前景。

主要存在如下问题:

1)ZFZ2600/15/24轻型液压支架在回采工作面使用良好，虽局部存在不足，但经过改进，在开采中是比较适用的。

2)由于试验期间未进行放顶煤功能测试，未能检测支架在放顶煤工作面的性能，该性能有待进一步研究解决。