综采工作面上机尾过渡支架支护技术革新

1 引言
　　近几年随着矿井综采装备的不断更新、升级，智能化和自动化工作面不断涌现和发展，河南能源化工集团新疆投资控股有限公司（简称河南能源新疆公司）各矿井加大了对采煤工作面的综采设备投入和使用，但根据矿井地质条件和采掘工作面的布置影响，采用综采设备的方式不同，采煤工作面支护形式也不同。
　　2 工作面概况
　　河南能源新疆公司天欣煤矿1E1302综采工作面位于B13煤层东翼，该工作面东至采矿证边界保护煤柱，西为+1360m水平及+1400m水平巷道揭露B13煤层位置，南邻老窑采空区保护煤柱，北面为未采实体煤。工作面切眼中心高度3.3m，平均坡度31°，切眼长度165m，平均煤厚4.3m，沿煤层顶板施工。1E1302综采工作面B13煤层基本顶为粗砂岩与粉砂岩互层，厚度14.8m，直接顶为砂质泥岩，厚度7.3m，伪顶为泥岩，厚度0.3m;直接底为泥岩，厚度2.87m。
　　3 工作面前期上机尾支护情况及施工要求
　　3.1 前期上机尾支护情况
　　1E1302工作面为一次采全高综采工作面。上机尾采用ZYG6800/21/45型液压过渡支架支护顶板，上机尾最后一架（即111架）与煤墙上帮空顶面积大，上机尾111#液压支架距煤墙上宽下窄，打设单体柱配合“π”型梁对棚支护顶板支架底座宽度不够，现上机尾支护方式为单体柱配合铰接梁支护顶板。
　　3.2 施工要求
　　①工作面111#液压支架距煤墙距离超过0.5m时，需采用4.2m单体液压支柱配合铰接梁（1m）支护，沿工作面走向方向布置，一梁一柱，每组打设的铰接梁不少于4根。②上顺槽4#超前液压支架拉移后，及时在上端头最前面一根铰接梁上再接一根铰接梁，然后再取掉连接在最后面一根铰接梁，每次只能移1根铰接梁，铰接梁连接时先使用圆销插入孔内连接固定，然后再使用水平销把铰接梁伸平伸直。③111#液压支架距第一组铰接梁超过0.6m时，需再增加一组铰接梁支护顶板。④单体液压支柱柱根接实底，顶梁接顶，单体支柱初撑力不小于11.5MPa，不得出现卸载支柱。⑤铰接梁无法完全接顶时，在铰接梁上部垫方木，确保铰接梁能够完全接顶。
　　4 工作面上端头革新后支护方式
　　1E1302综采工作面上机尾采用单体柱加铰接梁的支护方式时，职工在操作时劳动强度大，由于工作面坡度较大，并且存在一定安全隐患，因此，通过该矿技术人员的不断摸索，对支架进行了改造。
　　经现场研究对111#支架侧护板进行改造，增加一级和二级护板对上机尾支架与煤墙超宽段进行支护。
　　护板装置分为一级侧帮板和二级侧帮板。一级侧帮板长3.7m，宽1m，伸开可与顶板平，也可向下翻转53°（与顶板夹角），二级侧帮板宽0.5m、长3.6m，可与一级侧帮板打平，也可向下翻转90°。在111号液压支架（ZY6800/21/45）左侧（面对煤壁）侧护板上加工出4个直径50mm孔和8个长孔，采用螺栓连接护板装置。护板材质达到460MPa时产生素塑变。图1、图2分别为顶梁侧护板和侧帮板工作状态示意图、顶梁侧护板和侧帮板向下翻转示意图。
　　5 护板装置支护顶板计算
　　①一级侧帮板和二级侧帮板当处于如图3状态下：
　　护板装置支撑的力为5t（参数由厂家技术人员提供）。
　　护板装置支护顶板面积：1.5×3.7=5.55m2
　　上机尾护板顶板压力计算：5.55×10.6=58.9t
　　上机尾共计使用10根单体柱，其中切顶柱打设4根单体柱（柱压11.5MPa），护板下方打设4根单体柱（柱压4～6MPa），护板与4号超前架护板处打设2根单体柱（柱压11.5MPa）。
　　护板下方单体柱4×4=16t，6×9=54t，16+54+5=75t，
　　上机尾顶板压力与支护设计材料压力对比：75t>58.9t。
　　单体液压支柱每根柱压不小于4MPa，同时考虑到护板装置钢板材质受力要求和油缸抗拉强度，单体液压支柱每根柱压最大不得超过6MPa。
　　当护板装置全部支撑时，一级侧帮板和二级侧帮板下方需各打设2根单体柱支护，柱压4～6MPa。
　　②一级侧帮板和二级侧帮板当处于如图4状态下：
　　护板装置支撑的力为7t（参数由厂家技术人员提供）。
　　一级护板支护顶板面积：1×3.7=3.7m2
　　上机尾护板顶板压力计算：3.7×10.6=39.3t
　　使用2根单体液压支柱：4×2=8t，6×9=54t，7+8+54=69t，上机尾顶板压力与支护设计材料压力对比：69t>39.3t。
　　单体液压支柱每根柱压不小于4MPa，同时考虑到护板装置钢板材质受力要求和油缸抗拉强度，单体柱每根柱压最大不得超过6MPa。
　　当护板装置一级侧帮板支撑时，一级侧帮板下方需打设2根单体柱支护，柱压4～6MPa。
　　通过以上两种不同方式的验算，在侧护板下方打设单体支柱即可符合支护要求，保证了安全，减轻了工人的劳动强度。
　　6 结论
　　随着矿井生产装备水平的不断提升，综采设备也要通过设计、改造才能适合自身地质条件。我们自身通过不断摸索与实践，对上机尾进行改造，不但节约了费用，大大减少了工人的劳动强度，提高了工作效率，增加了工效，创造了较好经济效益，为类似综采工作面提供可靠、宝贵的经验。