ZQH2×3400/18.5/25 超前支護在寺河二號井回風巷道的應用

何 君

（晉能控股煤業集團晉城煤炭事業部機電管理部， 山西 晉城 048000）

0 引言

巷道回采過程中，回采巷未進行超前支護或超前支護不當會導致回采巷破裂坍塌，巷道被堵之后通風不暢，通風系統紊亂，嚴重影響安全生產[1-2]。針對寺河二號井9 號煤層傳統的單體液壓支柱聯合木梁的超前支護方式，支護面積小、移架速度慢、人工勞動強度大、安全風險高，不適合綜采工作面回采快速高效的推進理念。

1 94316 工作面概況

寺河二號井目前主要開采9 號和15 號煤層。94316 智能化綜采工作面所采煤層為9 號煤，位于二水平九四盤區，煤層底板標高為478～584 m。工作面設計傾斜長度為133.5m（中至中），走向長度為1540m。工作面平均采高1.45 m。工作面回風巷道斷面為矩形，毛寬×毛高=4.2 m×2.4 m，采用錨桿、網、錨索和鋼帶支護巷道。煤層頂底板情況如表1 所示。

表1 煤層頂底板情況

9 號煤層原回風巷原支護方式為從工作面煤壁向外20 m超前支護支設三排戴帽點柱，排距1 000 mm±100 mm，距離兩巷幫200～500 mm 處分別支設一排、中間的單體柱支設在巷道中間，單體柱成排成行，直線度誤差不超過±30 mm，且采取連鎖裝置防倒。

工作面所支設的超前柱采用DW25-300/100 型、DW28-250/100 型單體柱加柱帽進行超前支護，柱帽規格為400 mm×200 mm×100 mm。梁為3.6～4 m 的π 型鋼梁，柱支在梁下方，且成排成行。

2 ZQH2×3400/18.5/25 的應用

2.1 技術參數

根據寺河煤礦二號井94316 工作面地質及巷道條件，通過進行受力分析計算和強度校核，確定巷道超前支護支架總體參數和主要部件的結構尺寸。設計架型為ZQH2×3 400/18.5/25，具體參數如表2 所示。

表2 超前支護支架技術指標及參數

該超前支護支架采用兩架A、B 架框架交錯式結構，相互推拉，能實現自移行走動作。兩架一組，由橫梁鉸接頂部順梁撐頂，鉸接吊掛立柱接地，總支護距離大于20 m，操作方式采用手動操作。實物如圖1所示。

圖1 超前支護實物

圖2 為94316 回風巷道超前支架機尾巷道斷面配套圖。該礦井綜采工作面回風巷支護設計中頂板采用錨網梁組合支護，頂部錨索外露長度設計大于350 mm，超前支架橫梁距頂高度滿足相應配合要求。結合礦井運輸方式為窄軌無極繩運輸，兩支撐立柱千斤間留有軌道安設維護空間，間距滿足該礦井刮板輸送機和采煤機等設備大部件的裝車、運輸空間要求。支撐立柱千斤距兩幫保留有750 mm 行人、作業通道，同時可滿足礦井綜采工作面回風巷電纜敷設、Φ355 mm 瓦斯抽采管路、風水排管路等附屬設施安設空間要求。

圖2 94316 回風巷道超前支架機尾巷道斷面配套（單位：mm）

2.2 應用效果

ZQH2×3 400/18.3/25 型超前支護液壓支架采用一套兩組，一組兩架的形式支護，于2021 年9 月—2022 年7 月在寺河二號井94316 工作面進行工業性試驗，巷道回采推行累計1 500 m，運行期間效果良好。

通過井下工業性試驗，替代傳統的單體液壓支柱聯合木梁的超前支護方式，驗證了該支架主要結構參數能滿足中小斷面巷道超前支護要求；移架時間縮短為6～8 min；支護面積大，減少了原有單體液壓支柱支護高度有限的問題；該支架可多組排布，支護長度可增可減；順梁避讓開錨桿、錨索，增強了對頂的適應性和對錨桿、錨索的保護；底部支腿均可獨立伸縮抬起，增強了底板不平整的適應性；移架阻力小，移架支撐力大；超前支架行走的方向可前后移動，左右工作面位置調節方便。

2.3 技術經濟效益

使用超前支護液壓支架支護較原單體液壓支柱支護所具備的效益優勢在于節約維護投資成本：年節約投資成本約30 萬元（單體柱單價1 500 元，20 m 巷道使用單體柱數量為60×2=120 根，支護損耗40 根，可節約投資1 500 元/根×160 根=24 萬元；π 型鋼梁加局部木垛板梁費用約6 萬元），經濟性占優；使用單體液壓支柱支護需4 名工人撤柱、抬移柱、支柱，而使用該超前支護液壓支架支護只需2 名工人操縱控制閥組即可完成移架支護操作，節約人工成本。

3 結語

通過使用該技術及裝備，為寺河二號井9 號煤層回風巷道現代化支護的解決方案。試驗表明，該支架的應用有效提高了工作面順槽的支護強度和效率，降低人工勞動強度和人工支出，保證安全生產，實現了工作面快速推進并達到高產高效的目的。同時在現有技術的基礎上，可通過增加立柱柱鞋面積，加大支架對地比壓來解決煤層酥軟性底板造成的移架困難問題。