大倾角综放工作面支架防倒防滑技术研究

大倾角综放工作面支架防倒防滑技术研究

摘要：液压支架是煤矿综采工作面的支护设备，具有支撑顶板、推移输送机、自身推进、防止煤壁垮落、超前支护、防止相邻支架之间漏落矸石，以及防止支架下滑等功能。本文介绍了综放工作面液压支架的倒架及上窜下滑现象以及相应的对策。结合我矿综放13103工作面的情况，可以更好的认识到液压支架倒架现象的危害，做好预防工作。

关键词：大倾角；液压支架；倒架；防滑； 成果内容简介概况：

音西煤业通过对13103切眼工作面局部煤层倾角达到26°的大倾角综放工作面支架稳定性进行研究,分析了大倾角综放工作面的顶板运动规律,找出了支架的阻力分布情况及存在问题。通过分析支架的阻力分布特征及稳定性,确定支架阻力发挥程度,查找问题的根源,提出相应的防倒防滑改进措施,保证了大倾角倾斜开采工艺条件下保证综放工作面液压支架的支护安全。在13103切眼工作面,工作面倾角大、设备重,其开采的关键问题之一就是解决工作面设备的防倒滑问题。通过对支架的稳定性分析和受力分析,寻找出了防止工作面设备倒滑的方法,在生产实践中,通过采用各种防倒滑措施,有效地控制了工作面支护设备的下滑。 关键要点：三直两平一净两畅通

“三直”：煤壁直、运输机直、支架直，“二平”：顶、底板平，“一净”：人行道浮煤清理干净，“二畅通”：人行道、上下出口畅通无

阻。

1、支架采高控制在：2.2米、预防支架出现顶板施加的压力受力不均匀造成局部支架受力过大出现支架歪斜下滑、倒架、咬架及压死现象。

2、周期来压期间煤壁易出现片帮空顶现象、为预防支架在推进过程中出现支架倒架、下滑、压死现象、应带压移架不可频繁降架。 3、刮板输送机搭接合理：控制在前后水平距离为：不大于300mm。 上下垂直距离控制在500~700mm。

4、上、下顺槽超前距离控制好、可控制预防工作面支架及刮板输送机上窜下滑量。

5、我矿根据工作面采煤工艺为:重刀向下割煤、主要原因是工作面在推进过程中刮板输送机本来具有下滑力、在采煤机向下进刀时当滚筒割向煤壁时有一个摩擦力和反作用力、后坐力、可有效的减少刮板输送机的下滑量、反之则加快刮板输送的下滑量。 6、控制支架下滑的一般方法有:

(l)设备加装防倒、防滑装置。支架间装上支架防倒千斤顶、支架防滑千斤顶。

(2)通过工作面调斜控制支架下滑。把工作面微调为伪倾斜布置,工作面设备沿垂直于伪倾斜方向推进,这样布置一方面减少了工作面的倾角,另一方面通过多次推拉前、后输送机及支架后,支架会有一定上移量,这样抵消或减少支架的下滑量。

(3)通过选择合理采煤工艺控制支架下滑。合理的采煤工艺及工序

可以减缓和控制支架的下滑量,合理的推移输送机顺序、拉移支架顺序、合理的采高对支架的下滑都有着非常大的影响。如何防止工作面支架的倒、滑,使支架对工作面顶板进行有效地支护,并且使工作面安全生产。针对大倾角综采放顶煤工作面的防滑防倒机理的研究,主要针对如下内容进行分析:整体工作面支护设备的静态受力分析;分析放煤等采煤工艺以及顶板垮落对支架下滑的影响。 事故案例

河南煤化新疆公司接管时13102工作面状况2012年7月份河南煤化新疆公司接管时13102综放工作面作业现场管理混乱，工程质量极差，工作面内存在用木柱顶住被压死的支架，倒架咬架现象严重，上下安全出口不畅，尤其工作面下顺基本无安全出口，无法行人，前后溜子上窜达到5m，割煤机不能牵引、破碎机损坏、供电系统不符合设计等，综采工作面处于瘫痪状态、运输机上窜严重，带动支架底座也向上窜移(支架底座偏向机尾方向)。在运输机上窜过程中，工作面中部有连续36架支架挤架、16架支架咬架、2架倒架，严重制约了生产。下端头机头过短造成运输机卸煤不畅，在机头处经常造成堆煤现象，造成运输机将转载机推至下端头外帮煤壁，致使端头安全出口堵塞，最终造成停产。

河南煤化新疆公司接管后工作面综合治理技术措施应用

综放工作面中，除搞好两个质量管理和两个端头管理外，要把溜子上窜下滑当成综放管理的重中之重来抓，溜子上窜下滑管理不好，第一会导致工程质量差，支架歪斜，支架咬架，顶板破碎，严重时造

成冒顶，上顺的下帮、下顺的上帮拉帮；机头与转载机搭接不合理，出煤不利。第二会导致设备损坏，在倒架严重时会造成支架框架拒坏、十字头拉坏、溜子槽拉坏；在机头太短时，造成拉回头煤，造成溜子负荷过载，严重时会造成溜子断链、电机烧、开关损坏。第三，因溜子上窜下滑给工程质量和设备安全带来许多隐患，所以我们要把溜子上窜下滑的管理，作为搞好综采综放管理的首要工程，一把手工程来抓。接管时13102工作面推进中工作面上端超前下端11.19m ，对控制运输机下滑造成极大隐患。在完成调架、缩架作业工作后，立即开展对工作面进行整体调斜、质量达标工作。首先由生产科制定《13102工作面调斜施工作业安全技术措施》，修改原采煤方式，采煤机向机头方向改为空刀运行，由机尾向机头逐架推移运输机，产生作用分力指向机头侧;当采煤机向机尾割煤时，通过重刀推移运输机产生的作用分力指向机头。矿领导亲自同生产科技术人员进行现场跟班，每班对运输机的滑移进行观察、计量，在运输机与转载机的搭接长度或支架推移杆发生轻微变向时，两次推进机头、一次推进机尾，即：变原先作业循环中规定，改为采两次机头、一次机尾。移架时，适量调整支架的方向；走架时采煤机必须跑到机尾，运输机要预先拉回，机尾支架不动，通过现场测算，依据工作面的实际位置坡度大小、溜子的重量、推溜过程中向下所产生的下滑力或合力、加速度、下滑系数等技术参数的科学分析论证，确定下巷超前上巷7-9米之间能有效控制下滑。13102工作面调斜作业时最大限度利用支架掩护梁、尾梁侧护千斤调整支架方向，杜绝出现挤架、咬架等现象。在整个调斜过程中，

现场跟班的管理人员严密注意工作面工程质量和设备的完好情况，每个循环完成后，必须保证工作面支架和运输机直线(插小斜式除外)，为下一循环做好准备。生产科对调斜的尺度现场确认，当伪斜已调至理论值左右时，每班注意运输机的窜动迹象(推移杆的方向和运输机轻微窜动现象)。

13103工作面简介概述：

13103综放工作面西部为13102工作面采空区，南部为原炮采施

工已经停采的采空区，东部为13104上顺槽，北部为机道上山。煤层平均厚度为8.61m，平均倾角为26°。工作面走向长度平均为588.47m，倾向长度平均为167m，面积为98274.47m2，工业储量为118.46万t，可采储量为106.614万t，服务年限为9.8个月。平均月推进64.8米，每循环1.2米，产量2033.5吨，每日2个循环，月按27工作日计算，共54个循环，月产量10.9万吨。 一、工作面采煤工艺

13103综放工作面采用采煤方法为走向长壁后退式综采放顶煤。采用MG160/375-WD1型采煤机破煤装煤，SGZ630/220和SGZ630/264型刮板输送机运煤，采用ZF3200/16/26液压支架和ZFG3400/17.5/28型液压过渡支架支护工作面，工作面采用全部垮落。 二、液压支架工

（1）液压支架基本参数

过渡架型号：ZFG3400/17.5/28；高度：1.75～2.8m，工作面共安装6副过渡支架。

基本架型号：ZF3200/16/26;高度：1.6～2.6m，工作面共安装106副基本支架。

（2）工作面移架方式及技术要求

待采煤机割煤后，坚持从刮板输送机机尾往机头顺序跟机移架。在顶板破碎时，要带压擦顶移架，液压支架要一次拉到位，不准反复升降、频繁调架，严禁人员背对煤壁移架。移1#、2#、3#架时，要先移2#架，然后移1#架，最后移3#架。 三、割煤方式

采煤机单向割煤，往返一次进一刀，即采煤机下行割煤，在采煤机后3～5架支架的位置随机移架直至下端头。采煤机上行清理浮煤，滞后15m（10架支架）推移刮板输送机。 四、采煤机进刀方式

采煤机的进刀采用端部自开缺口，斜切进刀的方式，斜切进刀段长度25-30m，进刀深度0.6m，其工艺过程为：

①采煤机向下割透端头煤壁后，从下往上方向推移刮板运输机，使得刮板运输机弯曲段为15m后，将两个滚筒的上下位置调换，使上滚筒下降，下滚筒上升，向下进刀，通过15m的弯曲段至25m处，使得采煤机达到正常截割深度（即0.6m）。按要求推移刮板运输机至平直状态。

②将两个滚筒的上下位置调换，上滚筒上升，下滚筒下降，向上割三角煤至割透端头煤壁。

③割完三角煤以后，将两个滚筒的上下位置调换，上滚筒下降，下滚筒上升，采煤机空机返回，进入正常割煤状态。 ④初采初放

初采期间，对工作面进行三直、两平、两畅通调整。采用超前深孔预裂爆破法，以破坏顶板完整性和抗剪力，减小工作面初次来压步距，控制采空区悬顶面积。 ⑤特殊条件下的放煤

遇煤壁严重片帮或冒顶区，必须及时向生产科汇报，由生产科技术人员根据现场情况决定，并记录存档以备考核。 ⑥初次放顶煤

工作面老顶没有垮落之前，严禁放顶煤，并在工作面两巷布置强制放顶眼，切断顶板，减小工作面初次来压步距，接近周期来压步距，强制放顶前必须编制专项安全技术措施。 五、推溜

1、正常情况下，采煤机空刀清理浮煤时，距采煤机后滚筒15m左右开始推溜,溜子垂直弯曲度不能大于3°，弯曲段长度不得小于12m，顶溜时分三次顶至煤壁,杜绝一次顶到位，严禁把溜子顶成急弯。

2、顶煤放净后，由移架工负责移后溜，移后溜必须滞后放顶煤15-20m。

六、顶板控制方式

采用全部垮落法控制顶板，用ZF3200/16/26型液压支架支护顶板，采用采煤机割煤之后，及时移架的支护方式；工作面端头采用ZFG3400/17.5/28型液压支架支护、两巷超前不小于20m范围内13103工作面上顺槽超前支护采用DW315-300/100或DW28-280/100型单体液压支柱配合三排HDJA1000金属铰接顶梁进行支护，沿工作面走向布置，单体液压支柱应打在铰接顶梁中心位置，一梁一柱，误差不超过±100mm。超前支护长度不低于20m。

13103工作面下顺槽超前支护采用DW315-300/100或DW28-280/100型单体液压支柱配合2.4mπ型梁进行支护，超前支护长度不低于20m，误差不超过±100mm，一梁三柱。 七、13103工作面矿压系统：

为加强我矿矿压监测工作，准确掌握井下矿压显现规律，适时有效监测我矿井下作业现场压力，确保巷道支护质量，保证安全生产，结合我矿实际现状总结如下。 （一）、系统简介

在KJ377系统平台下运行的，可在线监测支架压力、顶板离层位移量、锚杆锚索拉紧力及钻孔的应力、顶板倾角等，可以准确预测矿井的来压及周期来压，提供合理的支护方案。同时本系统综合了矿压理论数学模型，支持综合专业化数据分析具有：

巷道顶板及围岩运动分析 巷道支护应力变化分析 监测段顶板冒落预警 工作面周期来压分析

适时有效监测我矿井下作业现场压力，确保巷道支护质量，保证安全生产。

我矿在2012年5月份在13103综放工作面安装KJ377矿压观测系统、13103工作面共安装8组矿压在线监测仪表、工作面安装位置每隔15架安装一组矿压观测系统监测仪表、一组矿压观测仪表共接收两个数据、一个是接收前立柱数据、另一个是接收后立柱数据、数据为24小时在线监测并把数据传送至工作面分站、由分站传送至地面并进行数据统计后由生产科进行汇总分析并总结。 （二）、音西煤业综采工作面周期来压分析主要依据如下：

1、根据我矿综采工作面的推进速度计推进距离长度进行分析。 2、根据工作面层顶板岩性及硬度、厚度和岩石的密度粘结性的垮落规律和工作面老顶垮落情况。

3、主要结合我矿矿压观测支架压力显现、结合支架初撑力和顶板施加给予支架的应力、及工作面压力变化起伏波动情况结合工作面超前情况、推进情况、及工作面来压前的征兆及规律。 八、移架方式

（1）、采煤机后滚筒割煤后，滞后3-5架开始移架。顶板破碎时，前滚筒割过后要及时移架，避免冒顶。

(2）、采煤机割煤并移架后，及时将支架的伸缩梁伸出护顶。在顶板破碎或采高超过2.4m移架时，一人移架，一人监护安全。移架时要带压擦顶移架，液压支架要一次拉到位，不准反复升降、频繁调架。

(3)、机头机尾处过渡架的移架方式为分次移架不得整体移架，即操作1#、2#、3#架：先移2#架，然后移1#架，最后移3#架。移架时要适当调节液压支架，防止出现倒架、歪架等现象；若有发生，要及时使用支架自身或附单体柱进行调架，确保支护质量。

(4)、循环进度按照设备配套设计以及工作面放煤步距，确定该工作面一个完整循环进度为1.2m。

(5)、采高的确定综合以上各项因素考虑，确定本工作面采高为2.4m。

(6)、煤层厚度：本工作面范围内煤层厚度7.84-10.31m，平均8.61m。

(7)、支护设备：本工作面选用的ZF3200/16/26型支架,支撑高度为1.6～2.6m。

(8)、采煤机截割高度：本工作面选用的MG160/375-WD1型采煤机，采高范围为：1.5～3.0m。 九、作业程序

工作面采煤工艺顺序为：采煤机割煤→移液压支架支护顶板→采煤机返回装煤→推移前部刮板输送机→拉后部刮板输送机→采煤机割煤→移液压支架支护顶板→采煤机返回装煤→推移前部刮板输送机→放顶煤→拉后部刮板输送机为一个循环全过程。 十、采煤工作面正规循环生产能力：

采用多循环作业，一个完整循环进度1.2m，割煤→移架→返回装煤→推前部溜子→拉后部溜子→割煤→移架→返回装煤→推前部溜子→放顶煤→拉后部溜子为一个循环全过程。 十一、13103综放工作面位置及井上下关系见表1.1。

表1.1 工作面位置及井上下关系表

工作面名称 地面标高 地面位置 回采对地面设施影响 13103综放工作面 +2695～+2783m 采区名称 工作面标高 一采区 +2502～+2575m 地面为荒山、野坡沟谷较多标高相差较大，无农田，无建筑物无塌陷坑。 回采区对应地面为荒山、野坡，无相应的建筑设施；根据13102综采工作面回采情况推断，回采期间对地面设施无影响。 该工作面上部为13102工作面采空区，下部为13104上顺槽，南部为已经停采的采井下位置及空区，中间留设保护煤柱，最小宽度11m，最大宽度21m；北部为机道上山，中间留设与四邻关系 保护煤柱20m。 倾向长度 （平距：m） 167 走向长 轨顺～皮顺平均 （平距：m） 588.47 面积（m） 298274.49 十二、煤 层

13103综放工作面煤层情况见表1.2。

表1.2 煤层情况表

煤层厚度（m） 开采煤层 7.84～10.31 8.61 Ⅳ13煤 煤层结构 煤 种 简单 倾角 （°） 20～29 23 稳定 暗煤为主 稳定程度 丝炭、镜煤次之 煤层情况描述 该煤层为稳定煤层，沿走向及倾向均有一定的变化，但变化不大，煤层从北向南，厚度变薄后逐渐趋于稳定，结构趋于简单，基本为单一厚煤层，煤层条痕为黑色带褐色，光泽暗淡，沥青光泽，半亮煤为主，硬度1.5～2。煤岩组分以暗煤为主，丝炭和暗煤次之，镜煤少量，为半亮煤型。沿倾向方向距煤层底板1.9m处有一层20mm～100mm的夹矸，夹矸成分为灰黑色炭质砂岩。上面有一层600mm～700mm的脆软煤。 十三、煤层顶底板

13103综放工作面煤层顶底板情况见表1.3。

表1.3 煤层顶底板情况表 顶底板名称 岩石名称 岩石厚度（m） 煤层平均厚度/m 顶板 中粗粒砂岩 8.95 老底 粉砂岩 16.25 8.61 煤层结构 简单 煤层平均倾角/（°） 23° 开采煤层 IV13煤 煤 种 贫瘦煤 稳定程度 稳定 煤层情 况描述 煤层平均厚度8.61m，Ⅳ13煤层呈黑色，沥青光泽，硬度较大韧性较强，以平坦状断口为主，多呈块状结构，煤岩组份以暗煤为主，丝炭和暗亮煤次之，镜煤少量，为半亮型煤，密度为1.4t/m3；该煤层具弱粘结性，为贫瘦煤。 煤岩类型以暗煤为主，次为丝碳、暗亮煤，煤层底板向上0.8-1.5m有一层夹矸，夹矸厚度0.2-0.4m，岩性泥岩，煤层顶部为煤、泥岩互层，泥岩两层，厚度为1.0m（0.7m）0.7m（0.45m）、在距离切眼处走向长度161米处揭露一处断层。 本区水文条件为简单—中等类型，区内音西铁热克厄肯沟为地表唯一流水，主要补给源是高山冰雪融水及大气降水。本区含水层均为弱含水层，由于山势落差较大，不具备汇水条件，因此大气降水和融雪对含水层补给较弱，同时该工作面位于当地侵蚀基准面以上，不受河流水源影响。掘进期间有滴水，涌水现象，预计回采期间工作面有滴水现象，但对回采影水文地质 响不大。 情况 正常涌水量（㎡/h) 1.98 最大涌水量（㎡/h) 14 十四、地质构造

1、地质构造情况及其对回采的影响

表1.4 构造情况表 顶底板名称 构 岩石名称 造 情 况 厚度（m） 顶板 中粗粒砂岩 8.95 地板 粉砂岩 16.25 构造情况说明 区内构造较为简单，为一由北转西突出的向东倾斜的单斜构造，地层倾向变化多在86°～162°之间，地层倾角20°～29°，东段较缓为20°。区内仅北部有部分小褶皱。掘进期间揭露一断层，断层与工作面斜交，上顺槽揭露位置在巷道通尺477m处，下顺槽揭露位置在巷道通尺381m处,断层为正断层，走向124°，倾向34°，倾角78°，落差7.8m，对回采有一定影响。

附图1 13103综放工作面煤层顶底板综合柱状图

十五、工作面机械设备配备表见表2.1。

表2.1 13103综放工作面机械设

备配备表

使用地点 13103综放工作面 下顺槽 设备名称 采煤机 液压支架 过渡液压支架 前部刮板输送机 后部刮板输送机 转载机 破碎机 胶带输送机 上顺槽 双速绞车 无极绳绞车 规格型号 MG160/375-WD1 ZF3200/16/26 ZFG3400/17.5/28 SGZ630/2×110 SGZ630/2×132 SZZ630/220 PLM800 DSJ800/40/2×40 JSDB-16 SQ-80/75WY 数量 单位 1 106 6 1 1 1 1 1 2 1 部 架 架 部 部 部 部 部 台 部 备注 配备Φ1600mm滚筒 移动变电站 乳化液泵 喷雾泵 设备列车 四组合开关 一体化控制台 移动变电站 KBSGZY-500/6/0.69 BRW315/31.5A BPW250/5.5 QJZ-4×315/1140 KTC101 KBSGZY-500/6/1.2 KBSGZY-630/6/1.2 1 1 2 4 1 2 1 台 套 套 台 套 台 台 十六、工作面主要机械设备技术参数 (一) 采煤机

采煤机主要技术参数见表

表2.2 采煤机主要技术参数表

设备型号 采高范围（m） 截深（mm） 配套滚筒直径（mm） 截割功率（kW） 供电电压（V） 牵引形式 牵引功率与供电电压 供电电压（V）

MG160/375-WD1 1.5～3.0 600 1600 2×150 1140 液压无链牵引式 55kW，1140V 1140 (二) 液压支架

ZF3200/16/26液压支架主要技术参数见表2.3。

表2.3 液压支架主要技术参数表

设备型号 支架高度（m） 支架宽度（m） 中心距（m） 支护强度（MPa） 支护初撑力（kN） 支护工作阻力（kN） 支架移架步距（m） 操作方式 泵站压力（MPa） 支架重量（t） ZF3200/16/26 1.6～2.6 1.43～1.6 1.5 0.7 2532 3200 0.6 本架 31.5 12.8 （三）刮板输送机

前部刮板输送机主要技术参数见表2.4。

表2.4 刮板输送机主要技术参数表

设备型号 设计长度（m） 安装长度（m） 输送量（t/h） 刮板链速（m/s） 电机功率（kW） 供电电压（V） 刮板链型式 圆环链规格 最小破断负荷（kN） 刮板间距（mm） 中部槽规格 中部槽联接方式 整机弯曲性能 SGZ630/2×110 167 167 450 0.95 2×110 1140 中双链 Φ26×92mm ≥1130 920 1500×630×275mm 哑铃销联接 水平弯曲：±1.2° 垂直弯曲：±3° 13103综放倒架原因分析及处理措施

液压支架是音西煤业13103大倾角综放工作面的重要设备之一，且数量最多，它能否正常工作，对整个工作面的安全生产和高产高效至关重要。在工作面生产过程中，液压支架容易出现自动降架、死架、倒架等故障现象。除支架倒架外，其余故障是局部性的，处理起来也比较容易，对生产影响较小。但倒架事故一旦发生，往往就不是几架，而是几十架，处理起来难度较大，时间长，严重制约安全生产。如何使用并管好综放工作面的液压支架，使之不发生倒架事故，就显得非常重要。因此，有必要对综放工作面液压支架倒架事故的原因进行分析，并提出相应的处理方法。 1、倒架的原因分析

对13103综放工作面液压支架倒架的原因，大概有以下几方面：

1.1 工作面倾角

对于近水平综放工作面，工作面倾角对支架倒架的影响很小，只有当倾角大于15°以上时，就要考虑了。工作面倾角对倒架的影响主要表现在两个方面，一是存在下滑分力，二是支架重心偏离支架底座中心使支架稳定性降低。以ZF3200/16/26型支架为例，其底座宽度为1.5m，如果正常采高为2.4m左右，支架顶梁重心高度为2.6m左右，当煤层倾角为23°时，支架顶梁重心偏移支架底座中心1000mm 左右。但考虑到支架顶梁与底座有连杆相连，加之整个支架重心要低得多，即使在工作面倾角等于26°左右时，支架的稳定性仍然没有问题。因此，对于倾角小于10°的工作面，工作面倾角对支架倒架的影响很小，故不用考虑。 1.2 支架超高

当实际采高大于支架的最大设计高度时，即为支架超高。很多人认为，支架一旦超高，支架不接顶，支架处于空载状态，容易倒架。这种观点，看似有理，实则不然。这是因为：其一，工作面支架超高一般是局部性的，临近不超高的支架对超高支架起到了限制和稳定作用，在工作面倾角小于15°时，没有人为外力迫使其倒架，其支架自身的稳定性足以克服倒架的发生；其二，支架超高后，顶板压力作用在煤壁，煤壁容易发生片帮，片帮后使空顶面积增大，顶板在压力作用下破碎下沉，容易发生掉顶，此时支架也因顶板下沉而承载。因此，在煤层倾角小于15°时，超高是片帮掉顶的重要原因，而不是支架倒架的主要因素。

1.3 支架侧护板安装方向

支架侧护板具有防漏矸及调架作用，出厂时活动侧护板一般安装在支架右侧。有人认为，如果是回采右工作面，活动侧护板刚好在支架下方，拉移支架后可利用本身的活动侧护板进行调架，使支架不容易倒架。如果是回采左工作面，活动侧护板刚好在支架上方，拉移支架后不但不能利用本身的活动侧护板进行调架，而且还容易使支架倒架。其实，这种说法是不正确的。首先，回采左工作面，虽然不能利用本身的活动侧护板进行调架，但可以收本架活动侧护板，用下临架的活动侧护板伸出进行调架。其次，回采实践证明，回采左工作面并没有经常发生倒架现象，回采右工作面也没有避免倒架的发生。第三，利用活动侧护板进行调架，其作用是有限的，因为支架的活动侧护板的有效行程一般为150~200mm，大多为170mm，支架正常时的架间间隙为50~90mm，所以只有在支架轻微倒斜的情况下对支架进行微调。第四，即使回采倾斜角度大于15°的工作面，只要机头第一架站直不倒，工作面输送机平直，活动侧护板就不会使中间支架发生倒架。因此，活动侧护板的安装方向根本不是支架倒架的原因。 1.4 操作方法不当

支架的正确操作是综放工作面质量标准化的重要保证，但操作不当是否会引起工作面支架的倒架呢？显然不能一概而论。当工作面倾角小于15°时，支架自身稳定性好，操作不当可能会引起个别支架倒架，是局部性的，并且很快会得到纠正。当工作面倾角大于15°时，支架自身稳定性大大降低，操作不当就可能会引起严重的倒架事

故。特别是第一组支架要采取防倒措施，否则第一架一倒，再加上操作不当，后面的支架跟着倒，发生连锁反应，就可能演变为严重的倒架事故了。

1.5 工作面伪斜管理失控

综采工作面伪斜管理是综采技术管理的关键，工作面伪斜调整不当，一旦失控，不但会使工作面输送机上窜下滑，上下出口不畅，难以管理，而且会使工作面支架发生大范围的倒架事故，顶板管理失控，片帮、掉顶频繁，严重影响工作面的安全生产。现场经验丰富的人都有这样的体会，而现场经验不足的人，认为伪斜管理与工作面支架倒架没有什么直接的联系，伪斜管理失控不是工作面支架倒架的主要原因。下面我们从工作面设备的结构、工作面推进过程中支架与输送机相互作用原理入手，深入分析工作面角度伪斜对支架的影响，从而得出正确的结论。

（1）工作面设备的连接结构。我们都知道，支架的推移千斤顶绞接于支架的底座上，推移千斤顶又与推移导杆相绞接，推移导杆通过万向接头与工作面输送机相绞接。推移导杆沿工作面倾斜方向有300~600mm的摆动间隙，支架架间正常时的最大间隙为120mm，工作面输送机中部槽之间，设计时考虑到推移时的弯曲度，其最大间隙可在0~30mm内变化。随着工作面的向前推进，工作面伪斜的变化，必然导致工作面输送机中部槽及支架架间间隙的变化。如果工作面伪斜适当，输送机平直，推移导杆走正，支架架间间隙正常，就不会发生倒架现象。

（2）当工作面伪斜角度过大时，工作面输送机从机头开始上窜，上窜时输送机溜槽处于受压状态，间隙变小，一般为10mm以下，挤得紧时为0~5mm。输送机上窜后带动推移导杆向机尾方向偏斜，拉架时偏斜后的导杆牵着支架也往机尾方向偏移，支架偏移后再次推溜时，又加速输送机上窜。可见，输送机上窜过程中与支架的相互作用是一个正反馈过程。由于输送机宽度小（一般为1.67m以下），重量轻（一般为1.26t左右），而支架长（一般为4.3~6.2m），吨位大（一般为5~13t）。所以输送机上窜速度快，而支架要改变其原来的方向比较慢，比上窜速度小得多。当输送机上窜超过600~800mm，机头段的推移导杆严重扭斜后，就撇着支架底座，由于支架在上窜过程中架间间隙早已消失，活动侧护板全部收完，这时再拉移支架，顶梁已不能往机尾方向偏移，而支架底座在导杆的强迫作用下往机尾偏移，顶梁不走底座走，于是支架不得不倒了。输送机上窜的越多，支架倒的就越多，大范围倒架事故就这样发生了。

（3）同理，当工作面伪斜角度过小时，工作面输送机从机尾开始下滑，下滑超过600~800mm，机尾段的支架就要倒架。 1.6 输送机直线

保持输送机直线是保证煤壁直线、支架直线的关键。在井下回采过程中，因种种原因，输送机直线最容易出现问题，而且往往是中间落后。如果输送机中间严重落后，就相当于同时甩机头和机尾，会使输送机从两头往中间挤压收缩，从而导致机头和机尾两头都短，机头机尾段的支架都倒架。

出现这种情况后，如果看不准，方法不当，局部性的多过某一段，或者这个班过机头，那个班过机尾，没有正确的统一指挥，倒架事故不但得不到尽快地处理，使情况好转，而且还会使倒架范围扩大，甚至导致整个工作面支架都倒架。 防治对策

从以上分析可知，对于近水平的综放工作面，工作面伪斜、输送机直线是影响支架倒架的主要因素，因此保持好输送机直线，调整好工作面的伪斜角度，是防止输送机上窜下滑和支架倒架的最根本途径。

对于煤层倾角大于15°的综放工作面，工作面伪斜、输送机直线是影响支架倒架的主要因素，超高和操作是影响支架倒架的次要因素，除保持好输送机直线，调好工作面伪斜外，还要采取以下措施： （1）对机头第一架采取防倒措施，使之站正不倒，给工作面中间支架提供稳定的支点。

（2）拉移支架从机头第一架开始往机尾方向顺序移架，在移架过程中要注意调架。

（3）搞好工作面工程质量，顶底板割直割平，防止出现错台阶和超高，保持支架有效承载。

（4）加强支架的检修，杜绝漏窜，防止支架自动下降，移架后要升紧，保证支架达到初撑力。

十七、13103综放工作面支架防倒防滑技术研究

1、13103工作面液压支架在大倾角倾斜开采工艺根据工作面实

际情况条件下,由于支架的重心方向与支护阻力方向形成较大夹角,支架会产生下滑的分力,同时支架的重心方向可能偏出支架的底座,由此产生支架歪倒、支架阻力发挥程度不够的可能性。通过对13103切眼工作面局部煤层倾角平均达到23°的综放工作面支架稳定性进行研究,分析了13103综放工作面的顶板运动规律,找出了支架的阻力分布情况及存在问题。通过分析支架的阻力分布特征及稳定性,确定支架阻力发挥程度,查找问题的根源,提出相应的防倒防滑改进措施,保证了大倾角倾斜开采工作的条件下综放工作面液压支架的支护安全。

2、在13103切眼工作面,工作面倾角大、设备重,其开采的关键问题之一就是解决工作面设备的防倒防滑问题。通过对支架的稳定性分析和受力分析,寻找出了防止工作面设备倒滑的方法,在生产实践中,通过采用各种防倒防滑措施,有效地控制了工作面支护设备的下滑。

总结我国大倾角综采技术,控制支架下滑的一般方法有:

(l)设备加装防倒、防滑装置。支架间装上支架防倒千斤顶、支架防滑千斤顶。

(2)通过工作面调斜控制支架下滑。把工作面微调为伪倾斜布置,工作面设备沿垂直于伪倾斜方向推进,这样布置一方面减少了工作面的倾角,另一方面通过多次推拉前、后输送机及支架后,支架会有一定上移量,这样抵消或减少支架的下滑量。

(3)通过选择合理采煤工艺控制支架下滑。合理的采煤工艺及工序

可以减缓和控制支架的下滑量,合理的推移输送机顺序、拉移支架顺序、合理的采高对支架的下滑都有着非常大的影响。如何防止工作面支架的倒、滑,使支架对工作面顶板进行有效地支护,并且使工作面安全生产。针对大倾角综采放顶煤工作面的防滑防倒机理的研究,主要针对如下内容进行分析:整体工作面支护设备的静态受力分析;分析放煤等采煤工艺以及顶板垮落对支架下滑的影响。

通过以上两点研究,可以得出支架发生倒、滑的理论原因。为找出有效的防倒、防滑措施提供理论依据,更为以后的大倾角支架的设计提供依据。在工作面推进过程中对支架各千斤顶进行液压支架压力监测,得出支架在不同情况下的受力状态;用计算机模拟程序监测井下液压支架的受力状态并对其稳定性进行评价。并找出相应的措施提高支架稳定性,防止支架出现滑、倒现象。

4、13103工作面支架防倒稳定性分析支架在顶板的压力、支架自重、上下邻架挤靠力、初撑力、底板反力作用下处于平衡状态。倾斜煤层的顶板是沿一条接近重力方向的曲线移动,因此它对支架产生的压力也不完全是沿重力方向的,但近似可认为它沿重力方向。如果顶板压力不断增大,支架支柱达到额定载荷,支柱的支撑力就表现为顶板压力的分力。支架所受合力作用点可能要偏出支架下边缘,导致支架倾覆。

5、支架防滑稳定性分析

影响13103工作面支架防滑稳定性的因素主要有工作面倾角、支架自重、顶板压力、支架底座与煤岩的摩擦系数、防倒滑装置的阻力

等。如图2所示,支架在重力W和顶板压力施加作用下,有沿底板坡度下滑的趋势,保证它不下滑的条件是抗滑力大于等于滑动力。

十八、13103工作面初采调斜安全技术措施：

由于工作面切眼上下顺槽落差较大，在回采前期需要采取调斜的方法调整工作面方位。沿工作面推进方向，工作面才能逐渐过渡到机头超前机尾12米左右。为保证工作面调斜回采安全顺利地进行，特制定本措施。

1、工作面开始回采时，原设计下顺超前10米。在推进过程中根据机头下滑量，进行调整。先按正规循环推进1~2刀，以便调试设备，理顺后再进行调斜。

2、调斜采用长短刀结合的非正规循环作业，只推机头，机尾割透不推。暂定为每割4个重刀推一次机尾，第一刀：92#架到机头，第二刀：72#架到机头，第三刀：52#架到机头，第四刀：32#架到机头。即工作面始终在机头进刀，重刀割煤范围逐步向机尾方向延伸，并且每刀都要调整液压支架和刮板输送机的相对窜量。

3、初采期间，每班验收员必须记录刮板输送机和液压支架的下滑量，并及时向值班队长、跟班队长汇报。当班生产完毕升井后，以书面形式报给队长或技术队长，以便能够及时调整工作面作业循环方式。

4、调斜回采期间要严格控制好刮板输送机、液压支架的窜量和相对位置，不得出现推移杆和联接头损坏及咬架现象，各班跟班队长密切注意设备的变化情况。

5、工作面在进行调斜回采时，由于工作面机尾推进速度比较快，机头基本不动，容易造成机头处的支架咬架和挤架以及推移杆扭斜与输送机不垂直的现象，采取用单体液压支柱一架挨一架调整支架间隙。

6、当工作面进行调斜回采时，由于工作面中间滞后，容易在拉架过程中造成挤架，因此应适当使这部分支架超前拉移。

7、当工作面切眼调整到机头超前机尾12米左右时，改为正规循环。

十九、工作面采煤机、液压支架、刮板输送机、防倒防滑措施

（一）采煤机

1、保证工作面齿轨完好、齿轨销齐全。不得出现缺销、掉销或销子插不到位的现象。

2、采煤机导向滑靴完好，出现缺损、裂痕后及时更换。 3、采煤机电缆夹的外边可以加上一层皮带增加摩擦系数，防止重刀时电缆下滑，各组支架工协助看管电缆夹，电缆夹滑掉时要及时打信号停机。

4、制动闸要灵敏可靠。

（二）液压支架 1、过渡支架防倒滑措施

过渡支架对整个基本支架起到定位的作用,将端头处的过渡支架用防滑千斤顶及防倒千斤顶联结好,这个支架组为基本支架起导向定位的作用。其措施是:在每2架的底座间前后各设1调架千斤顶,两顶梁间设1防倒滑千斤顶。割煤时要保证第一架处底板平整,拉架前用调架千斤顶和防倒滑千斤顶调正后再拉移,拉移支架后用单体支柱辅助调整。然后再以第一架为导轨拉移2号、3号过渡架。这样就使1号过渡支架起到了导向作用,保证了2号、3号过渡支架能有一个正确导向和依靠。从而保证了过渡支架的正常拉移,避免了出现下滑歪倒现象发生。上过渡支架拉移方式和措施与下过渡支架等同。 2、中间支架的防倒滑措施

使用液压支架的防倒防滑千斤顶,并用液压单体支柱辅助调整歪斜支架。在工作面倾角大的地方支架应自下而上依次拉移,在拉移前如果支架间距超过规定时,用上方支架的调架顶调整支架位置,先调底座间距,然后再调倾斜度,调整后以下方支架为导轨拉移支架,以防个别支架下倾造成倒架。如拉移后支架还歪斜,再用下方支架的防倒滑千斤顶调整。拉移支架时可用单体支柱辅助调整防倒。对于低位放顶煤液压支架,在倾角大的情况下存在着防止支架扭斜的问题,即在放煤过程中,煤流有向下的分力,会对支架尾梁施加侧向力,此时如果支架的支撑力不够时,尾梁就产生侧向摆动,从而带动支架扭斜。解决这一问题的主要途径在于保证支架有足够的初撑力和支护强度。同

故，特制定如下措施：

（一）、防支架压死安全技术措施：

1、支架的最小支撑高度并不是支架所适应的最小采高，所以应根据工作面设计采高合理的选择支架型号；

2、当工作面顶板破碎时，由于顶板是松散矸石，支架初撑力有时不足以将矸石托起；同时在顶板破碎的情况下有时会降低工作面采高；以上两种情况相结合会导致支架压死，所以在过顶板破碎带时，要根据实际情况合理调整采高并保证支架初撑力2532kN以上以及架型，杜绝出现支架前梁下扎现象；同时加快工作面推进速度，尽快进入顶板完好段；

3、在13103工作面回采过程中出现端头支架压死现象，由于工作面上下顺槽顶板采取金属网支护，顶板来压时，顶板是柔性网托着的矸石松散体，很容易出现下坠的网兜，当支架前移正好顶在网兜上，而且支架的初撑力不足以将网兜托起时，顶板来压将支架压死；所以巷道高度设计时要考虑顶板来压下沉量，在工作面推进过程中必须保证端头支架的初撑力达到要求，同时根据胶运顶板来压征兆及时对顶板进行加强支护。

4、在工作面回采过程中必须保证采高、支架初撑力符合要求。 5、当工作面上下顺槽巷道高度不足时，提前进行起底，保证巷道高度满足支架通过时，支架立柱活塞有足够的伸缩量。

6、当工作面出现来压征召时，加强泵站、支架检修，加快工作面推进速度，尽快推过压力区。 （二）、处理支架压死安全技术措施：

1、支架压死后，必须及时处理，以防压力越来越大，造成处理难度增加。

2、在压死支架的两大脚下打眼放炮进行起底，起底后，要清理大脚下货物，使支架松动。

3、在压死支架顶梁上方打眼放炮，从压死支架和邻架间隙进行打眼。

4、在起底或挑顶后，待检查现场确保安全后，及时操作压死支架，升起大柱，然后降架迅速拉出支架。

5、要根据现场压死情况决定打眼深度和装药量。

6、打眼时，严禁任何人动作压死支架及左右各两台支架，并设一人监护。

7、放炮前,对可能影响到的设备及电缆都必须加以可靠的保护，放炮前，班长必须亲自布置专人，在警戒线和可能进入放炮地点的所有同路上担任警戒工作。警戒人员必须在有掩护的安全地点进行警戒。

8、放炮员、班组长、瓦检员在放炮作业中必须现场执行“一炮三检制”和“三人连锁放炮制”。

9、打眼及放炮前，瓦检员必须对放炮地点的瓦斯浓度进行检查，瓦斯超限时,不得进行作业。

10、当工作面发生支架压死事故时，必须根据现场实际情况编制处理安全技术措施。

（三）、防止工作面溜子上窜下滑安全技术措施

由于本工作面上、下顺槽落差较大，工作面坡度大，根据13103工作面回采过程，容易发生溜子上窜下滑现象，造成两安全出口不畅通，甚至损坏设备等，严重影响回采推进度，为此特制定如下防溜子上窜下滑措施：

1、严格按导线准确测出推进度点号，综采队负责挂推进度标识牌。

2、技术人员根据两顺槽平、剖面图，随时掌握两顺槽落差，及工作面坡度情况，根据13103工作面回采经验数据分析，一般机头超前机尾10—12m，即可防止溜子上窜下滑。

3、综采队每班跟班干部必须在接班后对推进度情况进行测量，以便及时调整工作面。

4、严禁机头机尾滞后，若发现机头机尾滞后，应及时插斜子调整，使工作面支架、溜子调直。

5、若发现溜子有上窜下滑的迹象时，应及时在机头或机尾加刀调整工作面。

6、连续几刀向同一方向推溜子，也可控制溜子上窜下滑。 二十二、13103工作面的设备防倒防滑措施

(1)输送机的推移要从工作面下端开始,在推移时,不能同时松开机头和机尾的锚固装置,移完后应立即锚固,并且要在机头(尾)与支架底座用单体液压支柱加强锚固。

(2)紧刮板输送机链条时,应尽量在机尾,这时机尾应打压柱。 (3)移架时,采取了以下措施:①调整工作面的伪斜角度,将机头超前机尾距离控制在10~12m范围。②由于支架前梁易下甩,因此随时调整支架架向。移架过程中严格坚持“一步三调”:即在移架过程中随时调整支架平衡千斤顶,保证支架顶梁与顶板平面接触;及时调整支架前后侧护板,保证支架不歪倒、不咬架、不挤架;及时调整支架与输送机角度,防止因输送机下滑而导致支架下滑。③打逼架板,在工作面下端头,为防止支架下滑和倾倒,紧贴第一组支架下侧侧护板用一块0.14×0.16×3.0m方子木配合DW系列单体液压支柱逼牢第一组支架。④端头支架移架顺序及方法,移下端头支架时,先移第二组支架,再移

第一组支架,防止支架下滑倾倒。为防止支架尾部下甩,移下端头第一组支架时,在该支架下侧打好一棵戗柱。⑤视工作面机头状况,采取合理的移溜顺序。

(4)无论采煤机上行还是下行割煤,一般均采用上行顺序移架。只有当支架下窜严重时,才准下行顺序移架。

(5)支架防倒大板必须紧靠端头支架下侧护板,大板下不少于一梁三柱,柱子迎山有劲,柱头与板梁拴牢,大板随工作面推进前窜或向前加补。

(6)支架下降拉移支架时,降架高度不得低于相邻下方支架侧护板,防止拉移支架时发生倒架,移架过程中随时调整支架架向。工作面倾角达到30°以上时,在必要情况下架间增设防倒千斤顶或斜拉装置。 (7)架向不正或有向上、向下倾倒趋势时,要通过支架侧护板来实现支架方向的调整,或采用单体液压支柱进行调架,调架时必须采用远距离供液。

(8)必须保证工作面机头或机尾有合适的超前量,保证机组液压闸的完好,开班先牵引机组向上割煤3~5m,然后停机,观察机组是否有下滑现象,如有问题,必须及时处理好,否则不准正式割煤。

(9)液压支架的防倒、防滑措施多种多样。在实际矿井生产中,必须根据煤层、顶、底板等地质条件而定,加强端头处的顶板支护、严防发生顶板事故,以防支架倾倒。

大倾角工作面液压支架的倾倒、下滑机理当工作面倾角增大时,液压支架的重心位置线,或者顶板压力和支架重力合力作用线将偏离支架底座,支架在合力力矩的作用下,将以轴线旋转,使支架向下倾倒。由几何关系和力矩平衡条件可以得出不倾倒的条件是q r≤gx,进而可 以推导出支架不倾倒所适应的煤层倾角为:tgα=qb/(q×h+g×h1)α=arctg{qb/(q×h+q×h1)}

式中:q为顶板压力;b为支架底座宽度;h为支架使用高度; a为煤层倾角;h1为支架重心高度。

从以上公式可以看出,使支架适应大倾角不下滑的条件是:①支架底座加宽;②支架重心高度降低;③支架使用高度降低;④顶板对支架压力应增大;⑤支架初撑力要大。

13103工作面的支架防倒、防滑措施当工作面倾角大于18°,必须考虑液压支架的防滑、防倒问题。当倾角大于25°时,除了在排头支架采用防滑、防倒装置以外,还要根据倾角的大小、支架形式等因素,在液压支架上也要安设防滑防倒装置解决了大倾角工作面设备的防倒、防滑问题,为大倾角薄煤层高产高效、安全开采提供了技术保证。 二十三、结语

社会效益和经济效益分析：

在确保安全的基础上加快了施工进程，缩短工期，保障了高产高效，为以后同类型的施工提供了经验技术保证，提高了工作面推进速度及工程质量，减少了工作面推进过程中事故的发生，确保了工作面的安全及对生产的影响。加快工作面正常生产推进进入正常步奏、提高工作面生产进度、加快我矿出煤效益。

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