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綜放面壓架事故及其防治技術(shù)

文檔作者：楊春文檔來源：山西汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤業(yè)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年10月05日
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上一篇：高壓煤漿泵隔膜泄漏問題的分析改進(jìn)

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引言
煤礦綜放工作面支架被壓死或壓壞的一個(gè)主要
原因就是工作面支架工作阻力不夠。當(dāng)工作面直接
頂不能充填滿采空區(qū)時(shí)，頂板下沉空間大，而支架的
工作阻力不能保證頂板的控制位態(tài)；支架的活柱縮
量不能滿足頂板完全著矸的工作面頂板下沉量。另
外，工作面生產(chǎn)管理不到位，當(dāng)工作面生產(chǎn)狀況較差
時(shí)，頂板出現(xiàn)大范圍的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。以上現(xiàn)象的出現(xiàn)容
易引發(fā)綜放面壓架事故[1-2]。針對礦井的實(shí)際條件，
采取針對性預(yù)留頂煤煤柱技術(shù)來控制頂板，在技術(shù)
實(shí)施可行性和經(jīng)濟(jì)效益方面都具有重大優(yōu)勢[3-4]。
1 頂板壓架事故概述
水峪礦井自2011年2月21 日開始生產(chǎn)，在初
采和正?；夭呻A段，工作面頂板呈現(xiàn)分階段分區(qū)域
垮落，曾發(fā)生多次工作面支架被壓死和壓壞的事故。
工作面頻繁的壓架事故源于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和生
產(chǎn)的不規(guī)范性[3]。分析認(rèn)為工作面支架被壓死和壓
壞主要有兩種形式，一是由于工作面頂煤破碎，且在
生產(chǎn)過程中被過分放出，頂板運(yùn)動(dòng)空間大，工作面支
架上方不能接頂形成空頂，當(dāng)工作面老頂大范圍回轉(zhuǎn)
運(yùn)動(dòng)時(shí)，對支架形成一定的沖擊，導(dǎo)致支架壓死或壓
壞[4]。二是由于工作面回采厚度大，導(dǎo)致垮落的直接
頂不能有效地充填采空區(qū)，工作面基本頂在運(yùn)動(dòng)空間
大，當(dāng)工作面支架阻力不能滿足基本頂?shù)目刂莆粦B(tài)或
支架活柱縮量不能滿足工作面頂板下沉量時(shí)[5]，在
未著矸之前，基本頂會(huì)持續(xù)下沉，導(dǎo)致工作面支架被
壓死或壓壞。
2 頂板運(yùn)動(dòng)的壓力顯現(xiàn)預(yù)測
61052 工作面采用ZF15000/26/42 型四柱支撐
掩護(hù)式低位放頂煤支架，設(shè)備安裝時(shí)，按照支架出廠
設(shè)置參數(shù)，初撐力為12 778 kN（P=31.4 MPa），支架
工作阻力為15 000 kN（P=36.86 MPa），支護(hù)強(qiáng)度為
1.45 MPa。2011 年5 月12 日前，工作面基本支架安
全閥開啟壓力為36.86 MPa，由于工作面經(jīng)常出現(xiàn)壓
壞支架和架前漏煤壓死前部運(yùn)輸機(jī)情況，對頂板的
控制效果不好。5 月12 日之后，經(jīng)過研究決定將前
柱安全閥開啟壓力升高至46.2 MPa（受損修復(fù)的支
架為42 MPa，后又統(tǒng)一調(diào)整到46.2 MPa），后柱升高
至42 MPa，調(diào)高安全閥開啟壓力后支架額定工作阻
力為17 946 kN。
將整個(gè)工作面區(qū)域分為4 個(gè)壓力測區(qū)，從細(xì)節(jié)
和整體兩個(gè)方面入手，分別研究工作面周期來壓過
程中的壓力顯著階段及整個(gè)過程的壓力顯現(xiàn)特點(diǎn)，
對比支架工作阻力與顯現(xiàn)壓力，預(yù)測工作面壓架危
險(xiǎn)，既突出重點(diǎn)又不失整體特征。
3 采空區(qū)預(yù)留頂煤煤垛及配套技術(shù)
61052 工作面繼續(xù)采用綜采放頂煤工藝，但部
分采煤工藝參數(shù)和設(shè)備有所改變，主要包含有：
1）減小采煤機(jī)截深至700 mm，保持采高3.8~4m。
2）更換前部運(yùn)輸機(jī)電機(jī)，把原有的855 kW電機(jī)，
更換為1 000 kW電機(jī)，提高前部運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)載能力，
減小前部運(yùn)輸機(jī)過載的幾率，并采用TTT平衡加載。
3）工作面泵站壓力由31.5 MPa 升高至37 MPa，
前柱初撐力標(biāo)準(zhǔn)由25.2 MPa 升高至28 MPa，在工作
面頂板完整區(qū)域必須保證初撐力達(dá)到規(guī)定值。
4）支架前柱安全閥開啟壓力升高至46.2 MPa，
后柱安全閥開啟一律升至42 MPa。
為避免工作面受到頂板來壓沖擊，采用采空區(qū)
預(yù)留頂煤煤垛的技術(shù)及加快推進(jìn)速度的方法，減小
頂板來壓強(qiáng)度，其中，采空區(qū)預(yù)留頂煤煤垛技術(shù)主要
方法有兩種，一是預(yù)留條形間隔煤垛技術(shù)，二是工作
綜放面壓架事故及其防治技術(shù)
楊春
（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤業(yè)， 山西孝義032300）
摘要：為了解決61052 工作面壓架問題，從改變支架工作狀態(tài)和提高采空區(qū)充填率兩方面入手，提出并實(shí)施
了支架“限定變形”工作狀態(tài)+“采空區(qū)留頂煤間隔煤垛”兩項(xiàng)主導(dǎo)技術(shù)解決壓架問題。礦壓監(jiān)測顯示，所留煤垛
確實(shí)能支撐頂板，控制工作面頂板下沉量，實(shí)測來壓時(shí)工作面頂板下沉量一般不超過150 mm，避免了頂板沖擊
和壓死支架情形。
關(guān)鍵詞：綜放面壓架事故防治措施
中圖分類號(hào)：TD323 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-773X（2018）05-0095-02
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2018.05.43
總第181 期
2018 年第5 期
機(jī)械管理開發(fā)
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 181
No.5，2018
收稿日期：2017-12-16
作者簡介：楊春（1982—），男，畢業(yè)于太原理工大學(xué)采礦專業(yè)，工
程師，長期從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作。
實(shí)踐與應(yīng)用
面一線雙十架放煤技術(shù)。其中工作面一線雙十架放
煤技術(shù)是在預(yù)留條形間隔煤垛技術(shù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過實(shí)
踐優(yōu)化而來。
在實(shí)際生產(chǎn)中，以礦壓研究成果和現(xiàn)場觀測為
主要技術(shù)支護(hù)手段指導(dǎo)煤垛的留設(shè)工作主要包括兩
個(gè)方面。一是在工作面推進(jìn)方向上，主要是以周期來
壓步距作為留設(shè)煤垛的標(biāo)準(zhǔn)。必須準(zhǔn)確預(yù)測來壓步
距，對留設(shè)煤垛的工作進(jìn)行提前布置安排。二是支架
工作阻力是礦壓顯現(xiàn)的直觀表現(xiàn)，根據(jù)支架工作阻
力可以預(yù)測頂板來壓時(shí)刻，從而指導(dǎo)煤垛的留設(shè)。按
目前觀測結(jié)果，4 個(gè)區(qū)域頂板來壓時(shí)前柱工作阻力平
均分別為29.09 MPa、37.13 MPa、37.36 MPa 和36.12
MPa。以頂板周期來壓過程支架平均末阻力加1 倍均
方差達(dá)不到上述來壓強(qiáng)度均值。經(jīng)計(jì)算，區(qū)域1—4
頂板周壓過程平均末阻力分別加1.6 倍、3.4 倍、2.4
倍和2.1 倍均方差才可達(dá)到上述來壓強(qiáng)度均值。
1）面長方向分區(qū)域控制放煤。根據(jù)工作面面長
方向不同區(qū)域來壓特點(diǎn)，將工作面面長方向劃分為
4 個(gè)區(qū)域?qū)Ψ琶哼M(jìn)行控制，分別為區(qū)域1（1 號(hào)—30
號(hào)）、區(qū)域2（31 號(hào)—70 號(hào)）、區(qū)域3（71 號(hào)—100 號(hào)）
和區(qū)域4（101號(hào)—140 號(hào)）。
2）走向方向按步距控制放煤。沿推進(jìn)方向，以平
均周期來壓步距（20 m）對放煤時(shí)間進(jìn)行控制，在每
個(gè)周期來壓步距內(nèi)頂板來壓時(shí)約割煤5~7 刀（3.5
m~4.9 m）不放煤，不放煤步距基本與工作面平均顯
著來壓步距（5 m）基本相當(dāng)，即在來壓期間不放煤可
形成滿足要求的最大煤垛高度。
3）交錯(cuò)條形間隔煤垛內(nèi)局部支架放煤。在每個(gè)
不放煤區(qū)域內(nèi)，仍可以以8 架為單位對放煤進(jìn)行控
制，相鄰條形內(nèi)放煤與不放煤間隔進(jìn)行。采空區(qū)留設(shè)
煤垛控制頂板下沉量需要時(shí)間（來壓時(shí)刻的判斷）和
空間（工作面推進(jìn)方向和面長方向）的相互配合，同
時(shí)也需要在實(shí)踐中對該技術(shù)進(jìn)行不斷完善。
根據(jù)上述留煤垛控制礦壓基本思路，配合綜采
隊(duì)在實(shí)踐中對留煤垛技術(shù)從實(shí)際可操作性及經(jīng)濟(jì)性
方面進(jìn)行了研究和創(chuàng)新，提出了全工作面一線雙十
架放煤技術(shù)，其技術(shù)要點(diǎn)如下：
1）工作面頂板相對穩(wěn)定時(shí)期。采用兩采一放雙
輪順序放煤或三輪順序放煤補(bǔ)充煤量。正常放煤期
間，以下幾種情況不放煤：采空區(qū)大面積懸頂時(shí)不放
煤、支架活柱壓縮量大時(shí)不放煤、特殊條件不放煤。
2）工作面頂板顯著運(yùn)動(dòng)時(shí)期。工作面頂板周期
來壓期間，仍然以快推為主，放煤為輔的方式進(jìn)行甩
壓。具體放煤操作方式為：全工作面一線雙十架放煤
技術(shù)，即工作面在同一個(gè)推進(jìn)位置，全工作面范圍內(nèi)
從上部到下部主動(dòng)放十個(gè)支架后部頂煤，留十個(gè)支
架后部頂煤，依次類推。采空區(qū)內(nèi)間隔留條形煤垛，
支撐采空區(qū)頂板，控制工作面頂板下沉量。工作面頂
板壓力大的區(qū)域，不放煤。支架超高區(qū)域，不放煤。支
架架態(tài)不好，低頭嚴(yán)重處不放煤。
4 頂板控制效果
通過改變來壓期間放煤方式，即從原來的工作
快速推進(jìn)不放煤到雙十架放煤，不但提高了工作面
頂煤放出高度，而且采空區(qū)留間隔條形煤垛，支撐采
空區(qū)頂板，對周期來時(shí)工作面頂板下沉量得控制也
得到了顯著的效果。工作面沒有出現(xiàn)支架被壓死情
形，活柱縮量在可控范圍內(nèi)。目前達(dá)到較理想的頂板
控制效果，實(shí)際上是支架“限定變形”和“采空區(qū)留煤
垛”支撐頂板共同貢獻(xiàn)的結(jié)果。
5 結(jié)論
61052 工作面頂板災(zāi)變運(yùn)動(dòng)形成的壓架事故的
直接原因是工作面支架阻力的不足。從頂板運(yùn)動(dòng)方
面講，老頂斷裂回轉(zhuǎn)空間大，工作面支架阻力或活柱
縮量不能滿足老頂控制位態(tài)，形成壓架事故。
1）壓力顯現(xiàn)監(jiān)測分析。通過監(jiān)測，頂煤切頂線位
于后立柱前方，后柱工作阻力小。頂板顯著運(yùn)動(dòng)過
程，前柱及整架工作阻力分別為38.99~42.78 MPa 及
11 628~13 057 kN。頂板周期運(yùn)動(dòng)過程，前柱及整架
工作阻力分別為25.19~26.56 MPa 及7 308~7 961
kN。以整架阻力計(jì)算動(dòng)載系數(shù)為1.72~2.08?？傮w來
說，61052 綜放工作面屬于來壓強(qiáng)烈的工作面。
2）頂板控制理論及技術(shù)。支架在“給定變形”狀
態(tài)下工作，支架富余伸縮量為-294 mm，支架會(huì)被壓
死；支架在“限定變形”條件下，發(fā)揮理論最大工作阻
力（12 220 kN），支架富余伸縮量177 mm，當(dāng)生產(chǎn)條
件不好時(shí)，仍有壓死支架危險(xiǎn)。綜上所述，必須從改
變支架工作狀態(tài)和提高采空區(qū)充填率兩方面入手，
提出并實(shí)施支架“限定變形”工作狀態(tài)+“采空區(qū)留
頂煤間隔煤垛”兩項(xiàng)主導(dǎo)技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
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（3）：38-41.
（編輯：趙婧）
（下轉(zhuǎn)第100 頁）
機(jī)械管理開發(fā) 第 33 卷
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密，提升輪平滑轉(zhuǎn)動(dòng)，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
4 改進(jìn)措施
動(dòng)篩跳汰機(jī)提升輪為兩個(gè)半圓組成，每半圓分
隔成28 段銷子板，通過測量計(jì)算，提升輪直徑為
5.26 m，眼距為71 mm，得出銷子板的弧長及眼距，作
圖并按圖加工制作112 塊長度約280 mm 的銷子板
（如圖2 所示）和224 條長度為180 mm 的加長銷
子。在提升輪齒圈軌道兩側(cè)焊接厚度為10 mm銷子
板（對銷子進(jìn)行限位），并使用制作的加長銷子。更換
作業(yè)利用每天的日常檢修時(shí)間逐步更換，將制作好
的銷子板安裝進(jìn)隔斷之內(nèi)，穿入齒銷固定好，最后將
銷子板與原提升輪齒輪連接的四邊焊接。每當(dāng)磨損
后可以取掉，再次焊接。通過此方法，使兩側(cè)嚙合緊
密，提升輪平滑轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
5 應(yīng)用效果
汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽煤礦原煤準(zhǔn)備車間的跳汰機(jī)
整體更換提升輪需要30 萬元，且需要停產(chǎn)更換。提
升輪齒銷板改造，從兩側(cè)焊接共計(jì)112 塊銷子板，接
入加長銷子，使提升輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪盤與齒銷嚙合緊
密，從而使跳汰機(jī)提升輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)，極大地消除了隱
患，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。提升輪銷子板加工單價(jià)
為30 元/塊，銷子加工單價(jià)為25 元/ 條，價(jià)格低廉，
整個(gè)提升輪改造需用的加工成本約為8 960 元，加
工好即可焊接安裝，通過較少的投入，解決了機(jī)械動(dòng)
篩跳汰機(jī)生產(chǎn)過程中常遇到的設(shè)備問題，極大地減
少了維修更換成本的投入，降低了對生產(chǎn)的影響，保
障了生產(chǎn)順利進(jìn)行，具有極大的推廣前景。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊偉棟.淺談大平礦跳汰機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)用化改進(jìn)[J].科
技與企業(yè)，2014（11）：77-78.
[2] 張桂艷.提高立輪分選機(jī)提升輪整體結(jié)構(gòu)性能的研究[J].水力
采煤與管道運(yùn)輸，2008（6）：112-113.
（編輯：李媛）
圖2 齒銷板（mm）
Modification and Application of Lifting Gear Pin for Moving Screen Jig
Su Qiang
（Gaoyang Coal Mine of Fenxi Mining (Group) Co., Ltd., Xiaoyi Shanxi 032306）
Abstract: Aiming at the problem that the wear of the gear pin hole of the GDT jig used in Gaoyang Coal Mine of
Fenxi Mining Group increases during the operation, the gear disk is stuck and the equipment is stopped. The measures
of reforming GDT jig without replacing the lifting wheel as a whole are put forward. After the revamping, not only the
equipment problems often encounters in the production process of the mechanical moving screen jig are solved, but
also the cost of maintenance and replacement is greatly reduced, and the expected effect is achieved.
Key words: jigger; hoisting wheel; tooth pin
三面打坡口
280
100
椎35
71
R2 630
R2 575
R2 530
啄10
Accident of Fully Mechanized Caving Face Pressure Frame and Its
Prevention Technology
Yang Chun
（Shuiyu Coal Industry, Shanxi Fenxi Mining Group, Xiaoyi Shanxi 032300）
Abstract: In order to solve the pressure frame problem of 61052 working face, this paper puts forward two aspects,
such as changing the working state of the support and improving the filling rate of the goaf.This paper puts forward and
implements two main technologies of "limited deformation" working state of the support "coal stacking between the
remaining top coal in goaf to solve the pressure rack problem.The monitoring of mine pressure shows that the coal
stacking can support the roof and control the roof subsidence of the working face. The roof subsidence of the working
face is generally not more than 150 mm when the measured pressure comes in, thus avoiding the roof impact and dead
support.
Key words: fully mechanized caving face; pressure frame accident; preventive measures
（上接第96 頁）
機(jī)械管理開發(fā) 第 33 卷
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