抚顺矿业集团有限责任公司 老虎台矿 辽宁 抚顺 113003
摘要：本文简述了在老虎台矿阶段煤柱综放工作面回采过程中治理架前片帮的有效方法，特别是围绕ZF6000-18/28型放顶煤液压支架护帮装置在老虎台矿阶段煤柱综放工作面的使用情况进行阐述，介绍了该护帮装置在生产作业过程中所遇到的一些问题和从中解决问题所取得的一些成果、经验。
关键词：主动护帮 防止 片帮 方法
1.概述。
抚顺矿业集团老虎台矿开采煤层平均厚度58米，属特厚煤层。井田开拓方式是阶段水平大巷开拓。曾经采用的倾斜分层“V”型上行水砂充填炮采采煤法遗留了大量阶段煤柱。随着采煤技术的发展和矿井的不断延伸，矿井浅部阶段煤柱得到了开发利用。不仅回收了煤炭资源，增加了矿井产量，提高了经济效益，还对矿井的可持续发展具有重要意义。
2.问题的提出
《煤矿安全规程》第六十七条第七款规定：当采高超过3m或片帮严重时，液压支架必须有护帮板，防止片帮伤人。38004#综放工作面在割煤过程中，直接暴露出旧采迹的充填河砂和页岩等，架前帮顶极为破碎，在其矿山压力作用下,煤壁片帮和支架前梁端部顶板冒落互相诱发,构成恶性循环。因此，有效防止工作面煤壁片帮和架前漏顶成为了该工作面需要解决的重要问题。
3.问题的解决
通过老虎台矿多年的综放工作面开采实践，治理工作面架前的片帮漏顶主要有两种方式方法，即主动的护帮和被动封堵。主动护帮就是采用液压支架的前梁护帮板。该方法是于上世纪90年代初期采用的，但由于当时的设备结构和作业人员操作熟练程度等因素的制约，该护帮板未能得到推广使用。被动封堵就是在割煤过程中或移架时出现煤壁片帮、架前漏顶时，采用直径16cm的圆木和单体液压支柱相配合进行被动封堵。下面就分别叙述对比两种使用方法。
（1）被动封堵工作面架前的片帮漏顶
阶段煤柱38004#工作面在开采过程中。片帮严重时，则出现端面距1.2m的超前漏顶，采取的操作方法是：①支架按规定步距移到位后，及时伸出前探梁维护好煤壁，当端面距达到500mm时要在前部运输机推出后将支架提前移至硬帮并推出前探梁，当端面距超过800mm时进行封堵然后移架；②封帮采用长度2.0m∮16mm以上圆木和单体液压支柱配合使用，操作时先将圆木用两道14#单股铁线固定在金属网上（固定点距圆木两端不小于200mm），圆木距离前探梁的吊挂高度要根据端面距的大小进行确定，然后根据圆木的吊挂高度和支架柱窝到前探梁端面的距离确定所选择长度适宜的单体液压支柱，将选择好的单体液压支柱尾部支设在支架前梁柱窝内，（该柱窝是后焊接上的）然后将柱头垂直对正圆木，用锚链将柱头与前梁的吊挂环连接牢固，插好注液枪实施远距离操作。③封帮时作业人员四人协同作业，吊挂圆木时三人负责固定，一人负责捆绑；吊挂单体液压支柱时两人负责找支点固定，两人负责吊挂捆绑，靠帮支柱的支设位置为柱头距圆木两端不小于300mm，并用双股14#铁线绑牢。④当支架移至硬帮后端面距较小时，封帮支柱很难找到支点无法进行封帮时，要在圆木下方支设两根靠帮支柱，支柱要达到初撑力，防止煤壁的侧压力造成倒柱。⑤插注液枪给压时，通过相邻支架远距离操作，给压结束后要及时将片阀回零位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆⑥打在前梁柱窝内的支柱习惯性的称为“飞柱”，打在前部运输机铲煤板上的支柱习惯性的成为“靠帮柱”，每次移架时要提前将“飞柱”摘掉，然后边移架边收前探梁保证支架端面在一个移架步距内始终顶着煤壁前进，同时将封帮原木翻到顶板，当工作面出现多处封堵“插花”移架时，当采煤机割到封堵地点前，要将“靠帮柱”提前替换成“飞柱”，保证采煤机顺利通过
存在的优点和不足：
存在不足：a、要求的操作人员多，需要4人完成操作；b、消耗的坑木量较大，38004#每月用于封堵的坑木为20.3m3，整个工作面开采结束时大约要消耗坑木243.6m3；c、劳动强度大，人员频繁的搬运单体液压支柱、园木来往于顺槽和工作面；d、危险系数大，由于作业人员频繁的出现在前部运输机和煤壁前方作业，存在带电作业的可能，受煤壁伤害身体的危险较大，作业人员存在违章作业的可能性高。2010年9月3日该工作面发生了一起单体液压支柱伤人事故，就是由于作业人员在疲劳状态下违章作业造成的。
优点：这种针对支架前梁端面的片帮堵漏的方法能够适应不同的地质条件，尤其是当端面超前距离超过一个移架步距时，使用该方法能够充分发挥单体液压柱的支护作用。
主动护帮
38004#是阶段煤柱综放工作面，原始的地层和地质构造已被破坏。所以构造应力的作用并不明显，通过近几年的阶段煤柱开采实践证明，运输和回风顺槽在掘进准备时，所产生的应力集中区和工作面开采时的增压区会出现应力叠加现象。除此之外，破碎煤质和大量的旧采迹会使煤壁应力分布位置出现不稳定的波动，在开采过程中往往表现为先片帮后漏顶，然后再出现大面积的片帮，因此主动护帮显得尤为必要。
采取措施
在现有的ZF6000/18/28H型支撑掩护式液压支架的前探梁上加装可折叠式护帮板，根据前探梁的尺寸大小以及与之配套使用的SGZ-764/400刮板运输机和MG-400采煤机，考虑到护帮板折叠后采煤机的通过性、液压元件的正常检修等因素，将护帮板的尺寸确定为（长）800mm×（宽）1000mm，护帮板的板面采用20mm铁板，对口焊接处的立筋采用25mm铁板制作，增加了对煤壁的支撑强度和可靠性。
存在的优点和不足
存在不足：a、该护帮板虽然没有限位机构可以实现180度的翻转，但针对端面距超宽达到两个移架步距以上时，实现封堵很困难。b、由于该护帮板是直接加装在支架前探梁上的，所以在更换前探梁千斤顶时要将前探梁整体摘掉才能实现更换，因此增加了检修的时间和程序。
存在优点：a、护帮板是提高液压支架适应性的一种常用装置,目前几乎所有的液压支架都在采用，根本的原因就是其能提高液压支架在不同地质条件下的适用性。b、上述的不足可以进行克服，当端面距超宽或破碎不易维护时可以在护帮探出之前在煤壁和护帮板之间垫上原木，起到整体维护煤壁的作用；在操作支架过程中要求作业人员养成良好的操作习惯，从根本上避免前探梁千斤顶的损坏，这样就大大避免了对千斤顶等液压元件的更换次数。c、护帮板的使用可以降低作业人员的作业强度，《煤矿安全规程》第条规定在采煤机附近5m检修时，采煤机要有封帮措施。以往的封帮采用单体液压支柱借助中柈、金属网在采煤机内侧贴煤壁打靠帮支柱，人员进到采煤机和煤壁之间进行打柱靠帮。随时都有片帮的可能，尤其是起采班采煤机司机进内侧回撤单体支柱时，情况更令人担忧。因为煤壁经过了几个小时的矿压活动时间，片帮的可能性很大，采用护帮板可以在采煤机引完刀后将事先挂好的金属网紧贴煤壁，然后在需要靠帮的每个支架对应的煤壁垂直放置一个中柈，每放置一个中柈就将对应支架的护帮板千斤顶伸出去，使护帮板能够紧贴煤壁，这样就从根本上避免了该项工作对作业人员的伤害。d、充分发挥护帮板无限位机构可以实现180度翻转的特性，实现了工作面开下缺口工作的由繁变简，节省了作业人员的操作时间，更加保证了下缺口的支护质量。e、工作面每次割煤前，作业人员必须人工操作将经纬金属网吊挂在支架的前梁或其它固定的部位。通过护帮板的使用可以简化了作业程序，每次在架前挂网后直接将金属网固定在护帮板左右下角的两个固定孔上。随着采煤机的行走及时将护帮板翻回零位，在一定程度上减少了机械化作业规程中人的直接参与，对作业安全起到了保障作用。f、支架护帮板在阶段煤柱38004#综放工作面的使用过程中，能够实现主动护帮，采场的矿山压力表现形式是支架尾梁（掩护梁）至软帮一侧为应力降低区，顶梁、前梁所处位置是应力稳定区，在煤壁向前5—7m为应力升高区，前后三角点向工作面延伸5m，随着工作面的推进还将出现应力叠加现象，液压支架升起后在完成主动撑顶和恒增阻（达到支架工作阻力）阶段后，对采场顶板和煤壁的稳定起到了至关重要的作用。
效果评析。通过对支架护帮板的使用证明，护帮板虽然是液压支架的一个辅助装置，但其在整个采场的支护作用是非常明显的，特别是应用在复合煤层破碎煤质的工作面，实际应用效果更为显著。极大的改善了采场的作业环境，主动护帮降低了煤壁片帮的可能性，防范了顶板事故的危险性。
作者简介：刘兴发（1975年8月3日），男，毕业于辽宁工程技术大学，采矿工程师，现任老虎台矿副矿长。
论文作者:刘兴发,陈有亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/22
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