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大傾角非穩定軟煤綜放面傾倒支架的安全復位

文檔作者：負東風劉柱蘇普正孟曉軍張袁浩文檔來源： 1．西安科技大學能源學院 2．教育部西部礦井開采及災害防治重點實驗室			點擊數：
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第25卷第1期
2016年1月
中 國 礦 業
CHINA M INING M AGAZINE
Vol_25，No．1
Jan． 2016
大傾角非穩定軟煤綜放面傾倒支架的安全復位
負東風 一，劉 柱 ，蘇普正 ，孟曉軍 ，張袁浩
(1． 西安科技大學能源學院，陜西西安710054；
2． 教育部西部礦井開采及災害防治重點實驗室， 陜西西安710054)
摘要：大傾角非穩定軟煤綜放開采時，支架與圍巖系統的不穩定導致支架易傾倒、下滑。工作面發
生倒架事故后，復位難度大，安全隱患多。分析研究長山子煤礦1121大傾角軟煤綜放工作面傾倒支架在
安全復位過程中存在的主要危險源。工作面支架復位時，針對存在的危險源采取相應的安全保障技術，確
保人員和設備安全。1121綜放工作面嚴格采用并落實安全保障技術，確保了傾倒支架的復位工作安全順
利進行，支架恢復正常工作，保證了工作面的安全生產。
關鍵詞：大傾角；軟煤；綜放工作面；倒架；安全復位
中圖分類號：TD355 ．4 文獻標識碼：A 文章編號：1004—4051(2016)0卜0131-04
Safety reduction of powered supports tipping in steeply dipping unsteady
soft seam fully m echanized caving face
YUN Dong—feng ，LIU Zhu ，SU Pu-zheng ，MENG Xiao—jun ，ZHANG Yuan-hao
(1． School of Energy， Xi’ an U niversity of Science and Technology， Xi’ an 710054，China；
2． Key Laboratory of W estern M ine Exploitation and Hazard Prevention M inistry of Education， Xi’ an 710054，China；)
Abstract：In steeply dipping soft seam fully mechanized caving face，support and surrounding rocks are
unstable cause powered supports stability decreased，supports are easily toppling and sliding．W hen the
working face occurred support toppling，righting support is very difficult and many hidden safety dangers．
Analysis the main dangerous sources in safety reduction of 1121 steeply dipping unsteady soft seam fully
mechanized caving face in Changshanzi coal mine．Based on existing dangerous sources，take relevant safety
guarantee technology to ensure staff and equipment safety in righting powered supports．Safety assurance
technology is strictly making and implement t in 1 1 2 1 fully mechanized caving face，to ensure the safety
during righting powered supports，powered supports recovered to normal work and ensure safety
production．
Key words： steeply dip； soft seam ； fully mechanized caving face； powered supports tipping；
safety reduction
由于大傾角煤層賦存的特殊性，大傾角煤層綜
放開采時存在著很多難題，其中之一就是工作面支
架穩定性問題 ]。幾乎大傾角綜放工作面均發生過
支架傾倒的情況l2]，處理倒架事故難度大、時間長。
支架復位時存在頂板抽冒、架間漏矸等安全隱患，
需要嚴格采用并落實相應的安全保障技術，保證傾
倒支架的復位工作安全順利進行_4 ]。
甘肅窯街煤電公司長山子煤礦開采大傾角非
收稿日期：2015-03—13
作者簡介：負東風(1962一)，陜西臨潼人，教授，主要從事復雜煤層
開采、高動壓巷道支護與采礦系統復雜性的教學與科研工作。
穩定軟煤，首個綜放面剛推進不足4m就發生嚴重
倒架事故，導致工作面生產癱瘓，被迫對傾倒支架
采取扶正處理，扶架持續了5O多天，給礦井造成巨
大損失。
1 工作面地質和回采工藝
1．1 工作面地質條件
長山子煤礦1121工作面位于礦井11采區南
翼，主采煤二一 層，煤層厚度2．96～9．96m，平均厚
度4．1m，煤層傾角24～ 29。，平均28。；普氏系數
0．6～0．8。工作面設計可采走向長度530．8m，傾斜
長度103m。工作面所采煤二～ 為三軟煤層，工作面
偽頂為黑色泥巖、砂巖，厚度為0～2．1m，直接頂為
132 中國礦業 第25卷
黑色泥巖、粉砂巖，平均厚度為3．51m。老頂為紫紅
色、雜色含礫粗砂巖，平均厚度為14．9m。工作面直
接底為灰黑色泥巖、炭質泥巖，平均厚度為7．48m，
煤層底板為灰色、灰綠色砂巖，厚度為O～35．84m。
1．2 回采工藝
1121工作面采用走向長壁綜合機械化放頂煤
采煤法，全部垮落法管理頂板。工作面采用
MG25O／600一QWD型采煤機由上向下單向割煤，截
深0．6m，工作面前后各安裝1部SGZ73O／2 X 200
型刮板輸送機運煤。工作面安裝ZYF5OO0／l8／32
型低位放頂煤液壓支架59副，ZFG5600／19／32型
過渡支架2副，ZFT16000／20／32型端頭支架1副。
工作面采高2 8m，平均采放比為1：1，兩采一放，
放煤步距1．2m。
2 倒架過程
1121工作面是長山子煤礦首個綜放面，該采面
于2013年7月21日結束安裝。工作面于7月23
日開始回采，8月6日中班工作面下段部分支架出
現擠架現象，尤其是端頭支架與過渡支架擠架嚴
重，中下段第11 ～15 支架出現倒架或咬架現象，
8月6日夜班工作面倒架程度進一步加重，由11 ～
15 擴展到9 ～36 支架，且伴有不同程度的咬架
現象(上鄰架頂梁鉆到下鄰架支柱側護板下或支架
下側護板擠壓下鄰架支柱和連桿)。到8月13日夜
班倒架現象擴展至8 ～49 支架，倒架角度32～
57。，支架無法前移，致使工作面生產癱瘓。
3 倒架危害及支架復位困難
3．1 支架穩定性分析
大傾角支架在自由狀態時，在受到重力G、底板
對其反作用力P。和底板對支架摩擦力廠 作用下
處于平衡狀態。此時支架的重心垂線在支架底座
內。當煤層傾角較大時，支架的重心將偏離底座的
邊緣，支架即處于失穩狀態，見圖1。
(a)較小傾角受力狀態 (b)較大傾角受力狀態
邶一工作面傾角；G一支架自重；P 、P 一底板反力；
B一支架寬度；H一支架高度；h一支架重心高度；
‘、￡一底板與支架摩擦力；b一支架重心線距底
座下邊緣距離
圖1 支架在不同傾角受力狀態
支架在自由狀態傾倒力矩M 見式(1)[7]。
M — G ·b (1)
式中，b一(B／2)cosa-hsine~。M=0時，支架重心支
架的重心線和底座的邊緣重合。M>0時，支架即
處于失穩狀態。M<0時，支架處于穩定狀態。
由式(1)可知，支架底座越寬，支架重心越低，
支架重量越輕，支架穩定性越好，不易下滑傾倒。
大傾角煤層綜放開采時，低位放頂煤支架受到
放煤過程中煤流向下的分力的影響，支架尾梁受到
側向力的影響而發生側向擺動，從而使支架扭斜，
支架穩定性降低 ]。
3．2 倒架危害
液壓支架是工作面數量最多的設備，且其形式
為并聯但功能屬串聯系統。支護系統的可靠度隨
串聯的支架數量變大而降低。相對于近水平和緩
斜煤層工作面來說，大傾角煤層工作面液壓支架沿
傾向空間可活動性大、位態復雜以及自穩性差的特
點，導致工作面在生產過程中易發生支架傾倒的問
題。一旦工作面某個支架發生傾倒，勢必會引起相
鄰支架失穩，導致工作面設備無法正常運行甚至停
產，嚴重制約安全生產。
液壓支架傾倒是指頂梁與底座之間沿傾向發
生相對線位移并使支架沿傾向偏離煤層底板的法
線方向。支架傾斜角度由坡度規測量立柱的鉛垂
夾角得到。為了定量反映支架相對于工作面傾斜
面的傾倒程度，定義支架傾倒程度判定參數傾斜
度 ，見式(2)。
一 — a (2)
式中： 為工作面支架傾倒后傾斜角o)；a為工作面
支架正常工作時傾斜角o)。
當時，支架傾倒；當時，支架未發生失穩傾倒；
當時支架上仰。
液壓支架支架傾倒的同時，支架常發生擺動
(偏斜)。支架偏斜角為支架立柱與工作面的夾角。
為了定量反映支架偏斜程度，定義支架擺動程度判
定參數偏斜度口 ，見式(3)。
A7 一)，一90。 (3)
式中：y為工作面支架擺動后傾斜角o)。,57>O時，
支架尾部下擺；當△)，一0時，支架未下擺；當2~7<0
時，支架尾部上擺。
3．3 支架復位困難
在支架復位過程中，支架降架使架間縫隙變
大，漏矸嚴重，架間隙維護更加困難，扶架難度急劇
增大。頂煤的漏冒容易導致支架頂梁失去頂板
(煤)約束而發生傾倒，然后支架受力狀態惡化、承
第1期 負東風，等：大傾角非穩定軟煤綜放面傾倒支架的安全復位
載性能下降又造成采面頂板(煤)發生進一步漏冒。
支架在扶正后但未進入實體煤之前，支架自穩
能力差，不易保持穩定狀態，發生緩慢下滑或傾倒，
傾斜角緩慢變大，導致支架二次傾倒或下滑。
復位過程中支架頂部煤或矸石會大量漏冒，砸
壞管線和照明與通訊設備并堆積在支架間和機道，
不但加大了勞動量，還會影響工作面的通風和工作
人員安全
倒架期間工作面生產陷入癱瘓，工作面設備遭
受損壞，工作人員安全受到嚴重威脅，嚴重影響了
礦井安全生產，給礦井造成了巨大損失。
4 支架復位主要危險源
大傾角非穩定軟煤綜放面支架復位過程中，主
要存在以下危險源。
1)頂板抽冒。1121綜放工作面所采煤二一。為
三軟煤層，工作面回采時頂板(煤)易破碎冒漏，導
致架頂空洞，誘發支架上部抽頂造成支架失穩。由
于煤層開采角度較大，冒頂后的矸石易滾落傷人、
損壞設備等安全問題。
2)鋼絲繩崩斷。傾倒支架由絞車牽引扶正，受
到煤層傾角和支架自重的影響，工作面下部支架傾
倒力矩增大，絞車所提供的拉力增大。支架扶正
時，當鋼絲繩受到的拉力大于其破斷拉力時，鋼絲
繩崩斷后出現傷人、損壞設備等安全問題。掛鉤受
較大載荷后變形破壞，導致鋼絲繩脫落傷人安全
問題。
3)架間漏矸。扶架時，傾倒支架被逐漸拉至正
常傾角，被扶正的支架與下方傾倒支架會出現一個
較大的間隙。當間隙寬度超過側護板伸出長度時，
支架頂梁上方的煤矸會從間隙漏冒下來，容易砸傷
工作人員和損壞設備。
4)單體支柱失穩。單體支柱配合絞車上調傾
倒支架，單體支柱斜撐時受到較大的作用力，易出
現打滑、崩柱、斷裂等現象。支架扶正后，由于支架
接頂不實并不能夠實現自穩，單體支柱斜撐在支架
頂梁上，維持支架穩定。
5)錨鏈破斷。采用絞車拉頂梁、拉溜千斤頂拉
尾梁和單體支柱配合調架。拉溜千斤頂與支架采
用~26mm×92mm 錨鏈連接，錨鏈一端用20t的
“u”型環固定在拉溜油缸上，另一端環繞在支架尾
梁千斤頂上。支架扶正后，利用錨鏈在已扶起的每
兩付支架中，將支架底座進行捆綁，增強支架穩定
性。錨鏈受到較大載荷時，易變形破斷。
6)支架后部下滑。扶架時采用絞車牽引支架
頂梁，由于支架后部較重，加劇支架尾部下擺。支
架下滑后增大扶架工作量并帶來安全隱患。
7)冒落煤巖塊下沖。大傾角綜放面在扶架期
間冒落煤巖塊沿工作面機道和人行道下沖時有發
生，安全隱患極大。
在支架復位期間，嚴格執行動態扶架方案，確
保扶架質量，每班由質量驗收員跟蹤驗收，嚴格測
量支架的傾斜度和偏斜度，動態掌握扶架效果，及
時排查并消除安全隱患。
5 安全保障技術
支架復位時必須針對上述危險源采取相應的
安全保障技術，確保扶架安全可靠。
1)預防頂板抽冒。工作面冒頂后造成支架頂
梁上方形成空洞，增加了支架的自由度。為了防止
支架頂部冒空造成支架傾倒，在全工作面煤幫和支
架頂梁前方頂板掛雙層金屬網，并打錨桿固定頂板
防止抽冒。錨桿采用~20mm×1800mm左旋無縱
筋玻璃鋼錨桿，間距為1．5m，排距與刷幫后的深度
一致，見圖2。支架尾梁通過架縫掛單層金屬網，防
止尾梁頂部及采空區側煤矸冒落。通過移架，當前
梁側的金屬網處于尾梁部位時，停止尾梁側的掛網
工作。
1一液壓支架；2一錨鏈；3一單體支柱；4一金屬網；5一錨桿
圖2 用戧柱及錨鏈穩固已扶正支架
2)預防鋼絲繩拉斷。鋼絲繩使用之前必須檢
查鋼絲繩的磨損、腐蝕、斷絲程度，嚴禁使用不合格
鋼絲繩。絞車底座要穩固，絞車運行必須可靠，杜
絕誤操作。拉掛點要選擇適當，使用高強掛鉤確保
連接可靠。絞車牽引支架時，禁止附近人員走動。
3)預防架間漏矸。采用固化劑對頂板進行固
化，架前冒頂區域采用板材進行“井”字形絞頂。拉
扶支架前，在兩支架間掛雙層金屬網；當支架被拉
扶至一定角度，相鄰支架間隙達到約20cm 時，架間
就漏出煤矸網兜(圖3)，立即停止拉扶，并進行處
理。方法是將半圓木和板皮等支護材料充實支架
間隙，鋪金屬網并用單體液壓支柱支撐。防止支架
上方破碎頂板落下傷人，確保人員在安全的條件下
134 中國礦業 第25卷
操作。
圖3 架間漏出煤矸網兜
4)預防單體支柱失穩。使用單體支柱調架時，
選擇合理可靠的柱根打設位置，支柱底部墊150ram
×150ram×10mm 的木墊板，工作面所有單體支柱
都必須拴安全繩，防止發生支架打滑、崩柱現象。
單體支柱注液時進行遠距離操作，人員要站在被調
支架側上方的安全地點，嚴禁支架強升、強降、強
拉，嚴禁單體支柱受力過載，確保支柱可靠。扶架
前對所扶支架斜頂的單體支柱進行全面檢查，不得
出現卸載、串液、漏液等現象。
5)預防錨鏈破斷。要用新錨鏈并嚴格檢查錨
鏈質量，鏈環無殘次缺陷。鏈條要系在支架連桿上
以防彈跳。鏈條附近嚴禁站人。
6)預防支架后部下滑。采用千斤頂配合錨鏈
拉尾梁以防支架下滑。
7)預防冒落煤巖塊下沖。大傾角綜放面在扶
架期間在機道嚴格設隔擋。隔擋用單體柱、板材和
柔性網搭建而成，以防冒落煤巖塊沿機道下沖，確
保人員和設備的安全。
長山子煤礦1121綜放工作面采用上述安全保
障技術確保了歷時50多天扶架期問的安全，未發生
重傷及以上事故。
6 結 論
1)大傾角非穩定軟煤綜放開采時，支架穩定性
差易傾倒下滑。工作面發生倒架事故后，生產停
頓，安全隱患極大。
2)處理倒架事故難度大、時間長，支架扶正時
存在頂板抽冒、架間漏矸、冒落煤巖塊下沖等多種
危險源。
3)通過分析扶架時存在的安全隱患，并采取相
應的安全保障技術，確保支架復位時人員和設備的
安全。
4)1121綜放工作面采取了多項安全保障技術，
在50多天的扶架過程未發生重傷及以上事故。
■_
參考文獻
伍永平，負東風，張淼豐．大傾角煤層綜采基本問題研究[J]．
煤炭學報，2000，25(5)：465-468．
劉志遠．大傾角煤層綜放面倒架機理與再穩定技術研究[D]．
西安：西安科技大學，2014．
謝俊文，高小明，上官科峰．急傾斜厚煤層走向長壁綜放開采
技術[J]．煤炭學報，2005，30(5)：545—549．
伍永平，負東風．大傾角綜采支架穩定性控制[J]．礦山壓力與
頂板管理，1999，3(4)：82—85，93．
楊仁樹，朱現磊，郭東明，等．三軟煤層大傾角綜放工作面倒
架原因及對策[J]．煤炭科學技術，2010，38(3)：8-1I．
王曄，馬立強．大傾角綜放工作面倒架原因分析及處理技術
EJ]．煤礦安全，2011，42(9)：54—55．
程文東，王軍，貪東風，等．大傾角特厚煤層綜采放頂煤技術
研究[R]．2003．
米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米來米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米
(上接第124頁)
中，需要加強對上述成份的監測，采取綜合利用
措施。
這類元素以微細粒礦物或硫化礦物的形式存
在，各礦區不同礦段以不同分配率的形式存在于鈦
磁鐵礦、硫化物(以磁黃鐵礦、黃鐵礦為主)和脈石
中——一其中又以磁黃鐵礦、黃鐵礦為富集平臺和載
體，故應以這2類礦物作為硫、鈷、鎳、銅元素的回收
目標。
脈石中鈷、鎳、銅必須服從鐵、鈦選礦工藝的要
求丟棄，鐵精礦中的鈷、鎳、銅進入冶煉流程沒有回
收。在現選礦工藝中，唯一有提升空間的是進一步
提高以硫精礦為載體的鈷、鎳、銅元素的精礦品位
和回收率。但是選鈦流程中浮硫作業放在二段強
磁之后選鈦之前，經幾段弱磁、強磁工藝后，大部份
磁黃鐵礦已散落于鐵精礦、次鐵精礦、鈦精礦和先
拋尾礦中。如果把硫精礦作為回收對象，回收硫化
物的作業放在何處應是值得思考和試驗的問題。
■■●
參考文獻
[1] 吳本羨，孟長春，范章杰，等．攀枝花釩鈦磁鐵礦工藝礦物學
EM]．成都：四川科學技術出版社，1998．
[2] 丁其光，徐明．攀西釩鈦磁鐵礦共伴生資源高效利用潛力調
查研究報告ER]．成都：中國地質科學院礦產綜合利用研究
所，2013．
[3] 周滿賡，李瀟雨，王婧，等．攀枝花釩鈦磁鐵礦主要有價元素
走向及其狀態研究[R]．成都：中國地質科學院礦產綜合利用
研究所，2013．

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