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摘要：针对综采下端头支护存在的问题，为适应工作面高产高效的发展要求，杨河煤业在31131综采下端头引进ZFT21000/18/35型端头支架。实际生产过程证明，采用ZFT21000/18/35型端头支架这种支护方式能够满足支护强度和端头顶板下沉的要求，并对工作面端头支护状况进行分析，指出综采面端头支护存在的问题，并提出改进意见。
关键词：高产高效 端头支护 综采工作面
1 综采工作面概况
31131工作面用全部跨落法管理顶板，它采用伪倾斜走向长壁后退式开采，综采放顶煤一次采全高回采工艺。31131工作面设计走向长1780m，倾斜131m，平均倾角16°，平均煤厚8.7m。
煤层顶板：老顶中、细粒砂岩厚度9.5m，浅灰色中厚层状、中粒结构f=6；直接顶砂质泥岩厚度4.3m，深灰色，f=4～5。煤层底板：直接底泥岩厚度11.8m，灰黑色、f= 4-5。水文：以顶板淋水及底板渗水为主，正常涌水量约30m3/h，最大涌水量60m3/h。
2 端头支护现状
在实际生产过程中，工作面端头指的是包含回采巷道衔接的地段与长壁工作面两端，通常情况下，顶板控制的薄弱环节主要在回采巷道衔接的地段与长壁工作面的两端，因为近几年来采煤工作面开采速度及产能大幅提升，致使端头支护的强度负荷愈来愈重。
综采工作面下端头及超前支护段巷道内设备集中，人员出入频繁，受采动压力影响大，维护困难，是影响采煤工作面生产的重要环节之一，因此，应该加强下端头顶板支护。
目前制约工作面实现高产高效的一个重要因素是下端头支护与工作面“三机”配套及采面快速推进等不适应。为此，杨河煤业引进ZFT21000/18/35型端头支架。该支架经过井下试验证明，支架架型结构合理、实用，技术参数可靠，安全系数高，与转载机配套合理。
3 下端头支护形式发展过程及各方式的优缺点
单体柱配合钢梁支护→移轻型组合梁端头支护→ZFT21000/18/35端头液压支架端头支护。
3.1 工作面下端头采用单体柱配合钢梁支护方式（如图1所示）
超前支护由煤壁外替棚，采用4.0m×3.0m（梁×腿），直径不低于180mm的坑木，棚距与原棚距相同，替棚超前煤壁5-10m，跟随工作面的推进，煤壁侧使用2.8m的单体柱，让单体柱配合π型钢梁交替迈步前移。该范围内要求巷高不低于1.8m，有0.7m宽的人行道，若巷道压力大，巷道变形严重，必须制定专项措施超前进行扩巷并按规定打设超前支护抬棚。
这种支护的优点是其形式灵活，架设、移除迅速，适应性强。但是这种端头支护方式存在以下几处缺点：该支护方式单体柱垂直顶板支设，不能有效抵抗侧向压力，支护效果差，也没有整体性，不能有效承受端头支承压力。要是遇到较为松软的底板，单支柱无法保证足够的初撑力，可能会发生钻底现象。工作面推进过程中，需人工实现钢梁的迈步前移，费时费力，工人劳动强度大，使用人员多，支护控制顶板能力差。
分析过去生产作业实际效果，得出的结论是以前那种支护方式不能够满足端头支护强度的需要，支护作业在操作过程中工序繁杂，也增加了工人的劳动强度，除此之外，传统的支护方式支护性能单一，整体支护效果较差，也是不容我们忽视的。
3.2 自移轻型组合梁端头支护方式（如图2所示）
该支护是我矿在综合分析悬移支架及迈步π型钢的支护特点，经反复论证、调研，并充分考虑我矿“三软”煤层条件而研制的。它就是以转载机母体为基础进行的设计，它随转载机的移动也能灵活移动，通过这种方式能够实现大幅度降低工人劳动强度的目标。
自移托梁的前移方法：因为这种自移托梁是树立在转载机槽子上，自移托梁的底部是与转载机槽子相结合的，所以我们在移动自移托梁时，只要将自移托梁的立柱慢慢落下使顶板与其托梁分离，在牵动转载机缓慢前移的时候，自移托梁也能够随之移动。当移动到符合位置的时候，我们再将操作液压手把每根立柱升起，使其托梁接顶保持足够的初撑力，这就可以了。
通过31071综采工作面下端头的现场实践我们发现其有这样的优势：同一直线上设计的油缸，这样可以使顶梁受力方向一致；通过使用斜撑连接上下两帮的顶梁，保证了顶梁的整体性；这支护方式实现了端头支护的自由移动，不仅提高了自动化和机械化程度，还降低了工人的劳动强度。
不可否认这种支架同时也存在弊端：该支架的整体灵活程度不佳，要是遇到严重的断层、工作面受重压时，工作面端头作业条件变坏，支架很有可能会出现左右倾倒、被压死、难以牵动的事故；因为此装置立柱是由悬移支架立柱改装而成，工作阻力4000kN，相对于综采工作面支架的6000kN的工作阻力较小，并且下端头为压力重叠区，更应该加大支架的工作阻力。
通过对工作面现场的实际应用效果的分析，该支护方式虽然实现了端头支护的机械化和自动化，但同样不能有效地控制顶板，尤其是在于转载机配合过程中，易造成相互影响，不利于工作面正常的作业循环。
3.3 ZFT21000/18/35端头液压支架端头支护情况
在梳理各类端头支护一般问题的基础上，按照先后顺序采用单体柱配合钢梁、自移轻型组合梁等端头支护方式的经验，对大型端头支架的可行性进行了研究。为此，杨河煤业引进了这种端头支架——ZFT21000/18/35型。
从31131工作面现场作业实际情况分析，ZFT21000/18/35是行业内最先进的支护方式之一，完全符合“技术先进、经济合理”的要求。端头支架经过井下试验证明，架型结构合理、实用，技术参数可靠，支护强度高，但此端头支架重量大，体积大，支架灵活性差，在遇到工作面初次来压和周期来压时，支架拉移困难。
3.3.1 选用ZFT21000/18/35型端头支架1组，端头液压支架主要技术参数如表1： 端头支架采用上、下两架迈步前移式，支架后部为四连杆机构，转载机设两台支架中间，支架与转载机位置设置为中置式，端头支架底座前端设置Φ230mm的移架千斤顶，用于实现与转载机的配合和拉移。
3.3.2 端头支架的安装要求
下副巷端头支架安装时，36#U型棚支护下宽约为5.4m，高度为3.4m。在安装前，将巷道中线拉好。并将下副巷清理，整平底板，加固好棚梁，顺序是先安装支架的底座，再安装其顶梁。安装时候：要使支架底座和顶梁平直，按照先下帮后上帮的顺序进行安装。
3.3.3 端头支架、超前支护支架在使用过程中遇到的问题及相应的解决方案。
①在回采作业过程中，采空区、工作面可能都会有顶板水流向入下副巷，导致下副巷底板积水。下副巷底板地质结构为泥岩，浸水易使其松软，这会增加支架的拉移难度。支架的初撑力也受到影响。
处理水患的方法我们可以让出水直接引到超前支护支架的外段，以使减小底板受浸泡的时间，可以用工作面出水点向下5m处使用编织袋装煤将水围住，使用潜水泵将水排到上副巷水沟；或者在工作面铺设一趟6吋水管将水装入管路排入下副巷水沟；对于采空区侧水患，采取的方法是将端头架尾梁挡矸板拆除，便于人员在支架尾梁后面支设木垛，为采空区侧水预留空间，便于底板水顺利流入下副巷水管。
②由于下副巷为U型棚支护，前期使用端头支架时采用不替换U型钢的方式。这种端头支架由两架一组构成，并排安装在巷道中线两侧，它能同时拉移，这样当支架初撑力加大时，支架顶梁会沿着U型棚弧度往上滑动以致倾斜。
如何避免端头支架调斜：一是在端头支架底座迈步时，收缩立柱抬底时用单体柱将已偏离中线位置的支架底座抵回中线位，保证端头支架沿巷道中线拉移。二是在拉移支架时，确保使用防倒千斤顶，将端头支架的两侧顶梁严格限制在巷道中线位置。
③回采时间不断加长，巷道的压力会增大，可能会发生比较严重的变形。
下副巷替棚支护需提前进行。先将端头架顶梁上弧形箱体去掉，下副巷的U型棚替换成4.4×3m木棚支护，以确保装载机上沿距顶板不低于2m。
4 结论
该端头液压支架应用实际作业后，在一定程度上提高了工作面端头的支护现状，支护的整体效果得到提高。这种支护结构改变了传统端头支护形式，简化了端头支护生产作业工序，提高了工作面的安全系数和生产效率。
参考文献：
[1]尚军伟.急倾斜破碎顶板综采工作面出架子道支护新技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（01）.
[2]李志超.综采工作面停采的顶板支护技术研究[J].价值工程，2013（21）.
[3]师黄伟，王向楠.“三软”煤层高档普采工作面顶板管理实践[J].内蒙古煤炭经济，2013（09）.
作者简介：霍鑫鑫（1984-），男，河南中牟人，助理工程师，学士，2009年毕业于河南理工大学安全工程专业，现从事煤矿开采技术管理工作。
关键词：高产高效 端头支护 综采工作面
1 综采工作面概况
31131工作面用全部跨落法管理顶板，它采用伪倾斜走向长壁后退式开采，综采放顶煤一次采全高回采工艺。31131工作面设计走向长1780m，倾斜131m，平均倾角16°，平均煤厚8.7m。
煤层顶板：老顶中、细粒砂岩厚度9.5m，浅灰色中厚层状、中粒结构f=6；直接顶砂质泥岩厚度4.3m，深灰色，f=4～5。煤层底板：直接底泥岩厚度11.8m，灰黑色、f= 4-5。水文：以顶板淋水及底板渗水为主，正常涌水量约30m3/h，最大涌水量60m3/h。
2 端头支护现状
在实际生产过程中，工作面端头指的是包含回采巷道衔接的地段与长壁工作面两端，通常情况下，顶板控制的薄弱环节主要在回采巷道衔接的地段与长壁工作面的两端，因为近几年来采煤工作面开采速度及产能大幅提升，致使端头支护的强度负荷愈来愈重。
综采工作面下端头及超前支护段巷道内设备集中，人员出入频繁，受采动压力影响大，维护困难，是影响采煤工作面生产的重要环节之一，因此，应该加强下端头顶板支护。
目前制约工作面实现高产高效的一个重要因素是下端头支护与工作面“三机”配套及采面快速推进等不适应。为此，杨河煤业引进ZFT21000/18/35型端头支架。该支架经过井下试验证明，支架架型结构合理、实用，技术参数可靠，安全系数高，与转载机配套合理。
3 下端头支护形式发展过程及各方式的优缺点
单体柱配合钢梁支护→移轻型组合梁端头支护→ZFT21000/18/35端头液压支架端头支护。
3.1 工作面下端头采用单体柱配合钢梁支护方式（如图1所示）
超前支护由煤壁外替棚，采用4.0m×3.0m（梁×腿），直径不低于180mm的坑木，棚距与原棚距相同，替棚超前煤壁5-10m，跟随工作面的推进，煤壁侧使用2.8m的单体柱，让单体柱配合π型钢梁交替迈步前移。该范围内要求巷高不低于1.8m，有0.7m宽的人行道，若巷道压力大，巷道变形严重，必须制定专项措施超前进行扩巷并按规定打设超前支护抬棚。
这种支护的优点是其形式灵活，架设、移除迅速，适应性强。但是这种端头支护方式存在以下几处缺点：该支护方式单体柱垂直顶板支设，不能有效抵抗侧向压力，支护效果差，也没有整体性，不能有效承受端头支承压力。要是遇到较为松软的底板，单支柱无法保证足够的初撑力，可能会发生钻底现象。工作面推进过程中，需人工实现钢梁的迈步前移，费时费力，工人劳动强度大，使用人员多，支护控制顶板能力差。
分析过去生产作业实际效果，得出的结论是以前那种支护方式不能够满足端头支护强度的需要，支护作业在操作过程中工序繁杂，也增加了工人的劳动强度，除此之外，传统的支护方式支护性能单一，整体支护效果较差，也是不容我们忽视的。
3.2 自移轻型组合梁端头支护方式（如图2所示）
该支护是我矿在综合分析悬移支架及迈步π型钢的支护特点，经反复论证、调研，并充分考虑我矿“三软”煤层条件而研制的。它就是以转载机母体为基础进行的设计，它随转载机的移动也能灵活移动，通过这种方式能够实现大幅度降低工人劳动强度的目标。
自移托梁的前移方法：因为这种自移托梁是树立在转载机槽子上，自移托梁的底部是与转载机槽子相结合的，所以我们在移动自移托梁时，只要将自移托梁的立柱慢慢落下使顶板与其托梁分离，在牵动转载机缓慢前移的时候，自移托梁也能够随之移动。当移动到符合位置的时候，我们再将操作液压手把每根立柱升起，使其托梁接顶保持足够的初撑力，这就可以了。
通过31071综采工作面下端头的现场实践我们发现其有这样的优势：同一直线上设计的油缸，这样可以使顶梁受力方向一致；通过使用斜撑连接上下两帮的顶梁，保证了顶梁的整体性；这支护方式实现了端头支护的自由移动，不仅提高了自动化和机械化程度，还降低了工人的劳动强度。
不可否认这种支架同时也存在弊端：该支架的整体灵活程度不佳，要是遇到严重的断层、工作面受重压时，工作面端头作业条件变坏，支架很有可能会出现左右倾倒、被压死、难以牵动的事故；因为此装置立柱是由悬移支架立柱改装而成，工作阻力4000kN，相对于综采工作面支架的6000kN的工作阻力较小，并且下端头为压力重叠区，更应该加大支架的工作阻力。
通过对工作面现场的实际应用效果的分析，该支护方式虽然实现了端头支护的机械化和自动化，但同样不能有效地控制顶板，尤其是在于转载机配合过程中，易造成相互影响，不利于工作面正常的作业循环。
3.3 ZFT21000/18/35端头液压支架端头支护情况
在梳理各类端头支护一般问题的基础上，按照先后顺序采用单体柱配合钢梁、自移轻型组合梁等端头支护方式的经验，对大型端头支架的可行性进行了研究。为此，杨河煤业引进了这种端头支架——ZFT21000/18/35型。
从31131工作面现场作业实际情况分析，ZFT21000/18/35是行业内最先进的支护方式之一，完全符合“技术先进、经济合理”的要求。端头支架经过井下试验证明，架型结构合理、实用，技术参数可靠，支护强度高，但此端头支架重量大，体积大，支架灵活性差，在遇到工作面初次来压和周期来压时，支架拉移困难。
3.3.1 选用ZFT21000/18/35型端头支架1组，端头液压支架主要技术参数如表1： 端头支架采用上、下两架迈步前移式，支架后部为四连杆机构，转载机设两台支架中间，支架与转载机位置设置为中置式，端头支架底座前端设置Φ230mm的移架千斤顶，用于实现与转载机的配合和拉移。
3.3.2 端头支架的安装要求
下副巷端头支架安装时，36#U型棚支护下宽约为5.4m，高度为3.4m。在安装前，将巷道中线拉好。并将下副巷清理，整平底板，加固好棚梁，顺序是先安装支架的底座，再安装其顶梁。安装时候：要使支架底座和顶梁平直，按照先下帮后上帮的顺序进行安装。
3.3.3 端头支架、超前支护支架在使用过程中遇到的问题及相应的解决方案。
①在回采作业过程中，采空区、工作面可能都会有顶板水流向入下副巷，导致下副巷底板积水。下副巷底板地质结构为泥岩，浸水易使其松软，这会增加支架的拉移难度。支架的初撑力也受到影响。
处理水患的方法我们可以让出水直接引到超前支护支架的外段，以使减小底板受浸泡的时间，可以用工作面出水点向下5m处使用编织袋装煤将水围住，使用潜水泵将水排到上副巷水沟；或者在工作面铺设一趟6吋水管将水装入管路排入下副巷水沟；对于采空区侧水患，采取的方法是将端头架尾梁挡矸板拆除，便于人员在支架尾梁后面支设木垛，为采空区侧水预留空间，便于底板水顺利流入下副巷水管。
②由于下副巷为U型棚支护，前期使用端头支架时采用不替换U型钢的方式。这种端头支架由两架一组构成，并排安装在巷道中线两侧，它能同时拉移，这样当支架初撑力加大时，支架顶梁会沿着U型棚弧度往上滑动以致倾斜。
如何避免端头支架调斜：一是在端头支架底座迈步时，收缩立柱抬底时用单体柱将已偏离中线位置的支架底座抵回中线位，保证端头支架沿巷道中线拉移。二是在拉移支架时，确保使用防倒千斤顶，将端头支架的两侧顶梁严格限制在巷道中线位置。
③回采时间不断加长，巷道的压力会增大，可能会发生比较严重的变形。
下副巷替棚支护需提前进行。先将端头架顶梁上弧形箱体去掉，下副巷的U型棚替换成4.4×3m木棚支护，以确保装载机上沿距顶板不低于2m。
4 结论
该端头液压支架应用实际作业后，在一定程度上提高了工作面端头的支护现状，支护的整体效果得到提高。这种支护结构改变了传统端头支护形式，简化了端头支护生产作业工序，提高了工作面的安全系数和生产效率。
参考文献：
[1]尚军伟.急倾斜破碎顶板综采工作面出架子道支护新技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（01）.
[2]李志超.综采工作面停采的顶板支护技术研究[J].价值工程，2013（21）.
[3]师黄伟，王向楠.“三软”煤层高档普采工作面顶板管理实践[J].内蒙古煤炭经济，2013（09）.
作者简介：霍鑫鑫（1984-），男，河南中牟人，助理工程师，学士，2009年毕业于河南理工大学安全工程专业，现从事煤矿开采技术管理工作。