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綜放面壓架事故及其防治技術

文檔作者：楊春文檔來源：山西汾西礦業(yè)集團水峪煤業(yè)		點擊數：	更新時間： 2025年10月05日
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引言
煤礦綜放工作面支架被壓死或壓壞的一個主要
原因就是工作面支架工作阻力不夠。當工作面直接
頂不能充填滿采空區(qū)時，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，工作面生產管理不到位，當工作面生產狀況較差
時，頂板出現大范圍的回轉運動。以上現象的出現容
易引發(fā)綜放面壓架事故[1-2]。針對礦井的實際條件，
采取針對性預留頂煤煤柱技術來控制頂板，在技術
實施可行性和經濟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，在初
采和正常回采階段，工作面頂板呈現分階段分區(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條件的復雜性和生
產的不規(guī)范性[3]。分析認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
生產過程中被過分放出，頂板運動空間大，工作面支
架上方不能接頂形成空頂，當工作面老頂大范圍回轉
運動時，對支架形成一定的沖擊，導致支架壓死或壓
壞[4]。二是由于工作面回采厚度大，導致垮落的直接
頂不能有效地充填采空區(qū)，工作面基本頂在運動空間
大，當工作面支架阻力不能滿足基本頂的控制位態(tài)或
支架活柱縮量不能滿足工作面頂板下沉量時[5]，在
未著矸之前，基本頂會持續(xù)下沉，導致工作面支架被
壓死或壓壞。
2 頂板運動的壓力顯現預測
61052 工作面采用ZF15000/26/42 型四柱支撐
掩護式低位放頂煤支架，設備安裝時，按照支架出廠
設置參數，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），支護強度為
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，由于工作面經常出現壓
壞支架和架前漏煤壓死前部運輸機情況，對頂板的
控制效果不好。5 月12 日之后，經過研究決定將前
柱安全閥開啟壓力升高至46.2 MPa（受損修復的支
架為42 MPa，后又統(tǒng)一調整到46.2 MPa），后柱升高
至42 MPa，調高安全閥開啟壓力后支架額定工作阻
力為17 946 kN。
將整個工作面區(qū)域分為4 個壓力測區(qū)，從細節(jié)
和整體兩個方面入手，分別研究工作面周期來壓過
程中的壓力顯著階段及整個過程的壓力顯現特點，
對比支架工作阻力與顯現壓力，預測工作面壓架危
險，既突出重點又不失整體特征。
3 采空區(qū)預留頂煤煤垛及配套技術
61052 工作面繼續(xù)采用綜采放頂煤工藝，但部
分采煤工藝參數和設備有所改變，主要包含有：
1）減小采煤機截深至700 mm，保持采高3.8~4m。
2）更換前部運輸機電機，把原有的855 kW電機，
更換為1 000 kW電機，提高前部運輸機的運載能力，
減小前部運輸機過載的幾率，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，
前柱初撐力標準由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)
預留頂煤煤垛的技術及加快推進速度的方法，減小
頂板來壓強度，其中，采空區(qū)預留頂煤煤垛技術主要
方法有兩種，一是預留條形間隔煤垛技術，二是工作
綜放面壓架事故及其防治技術
楊春
（山西汾西礦業(yè)集團水峪煤業(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”兩項主導技術解決壓架問題。礦壓監(jiān)測顯示，所留煤垛
確實能支撐頂板，控制工作面頂板下沉量，實測來壓時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。
關鍵詞：綜放面壓架事故防治措施
中圖分類號：TD323 文獻標識碼：A 文章編號：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)于太原理工大學采礦專業(yè)，工
程師，長期從事煤礦生產技術管理工作。
實踐與應用
面一線雙十架放煤技術。其中工作面一線雙十架放
煤技術是在預留條形間隔煤垛技術的基礎上經過實
踐優(yōu)化而來。
在實際生產中，以礦壓研究成果和現場觀測為
主要技術支護手段指導煤垛的留設工作主要包括兩
個方面。一是在工作面推進方向上，主要是以周期來
壓步距作為留設煤垛的標準。必須準確預測來壓步
距，對留設煤垛的工作進行提前布置安排。二是支架
工作阻力是礦壓顯現的直觀表現，根據支架工作阻
力可以預測頂板來壓時刻，從而指導煤垛的留設。按
目前觀測結果，4 個區(qū)域頂板來壓時前柱工作阻力平
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
方差達不到上述來壓強度均值。經計算，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 倍均方差才可達到上述來壓強度均值。
1）面長方向分區(qū)域控制放煤。根據工作面面長
方向不同區(qū)域來壓特點，將工作面面長方向劃分為
4 個區(qū)域對放煤進行控制，分別為區(qū)域1（1 號—30
號）、區(qū)域2（31 號—70 號）、區(qū)域3（71 號—100 號）
和區(qū)域4（101號—140 號）。
2）走向方向按步距控制放煤。沿推進方向，以平
均周期來壓步距（20 m）對放煤時間進行控制，在每
個周期來壓步距內頂板來壓時約割煤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，即在來壓期間不放煤可
形成滿足要求的最大煤垛高度。
3）交錯條形間隔煤垛內局部支架放煤。在每個
不放煤區(qū)域內，仍可以以8 架為單位對放煤進行控
制，相鄰條形內放煤與不放煤間隔進行。采空區(qū)留設
煤垛控制頂板下沉量需要時間（來壓時刻的判斷）和
空間（工作面推進方向和面長方向）的相互配合，同
時也需要在實踐中對該技術進行不斷完善。
根據上述留煤垛控制礦壓基本思路，配合綜采
隊在實踐中對留煤垛技術從實際可操作性及經濟性
方面進行了研究和創(chuàng)新，提出了全工作面一線雙十
架放煤技術，其技術要點如下：
1）工作面頂板相對穩(wěn)定時期。采用兩采一放雙
輪順序放煤或三輪順序放煤補充煤量。正常放煤期
間，以下幾種情況不放煤：采空區(qū)大面積懸頂時不放
煤、支架活柱壓縮量大時不放煤、特殊條件不放煤。
2）工作面頂板顯著運動時期。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，即工作面在同一個推進位置，全工作面范圍內
從上部到下部主動放十個支架后部頂煤，留十個支
架后部頂煤，依次類推。采空區(qū)內間隔留條形煤垛，
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。工作面沒有出現支架被壓死情
形，活柱縮量在可控范圍內。目前達到較理想的頂板
控制效果，實際上是支架“限定變形”和“采空區(qū)留煤
垛”支撐頂板共同貢獻的結果。
5 結論
61052 工作面頂板災變運動形成的壓架事故的
直接原因是工作面支架阻力的不足。從頂板運動方
面講，老頂斷裂回轉空間大，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。頂板顯著運動過
程，前柱及整架工作阻力分別為38.99~42.78 MPa 及
11 628~13 057 kN。頂板周期運動過程，前柱及整架
工作阻力分別為25.19~26.56 MPa 及7 308~7 961
kN。以整架阻力計算動載系數為1.72~2.08。總體來
說，61052 綜放工作面屬于來壓強烈的工作面。
2）頂板控制理論及技術。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，當生產條
件不好時，仍有壓死支架危險。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”兩項主導技術。
參考文獻
[1] 顧鐵鳳，宋選民.封閉采空區(qū)頂板垮落- 空氣沖擊耦合模型與
差分解法[J].煤炭學報，2008（11）：1 211-1 215.
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太原理工大學，2006：11-18.
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原理工大學學報，2008（6）：609-612.
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[5] 熊仁欽.頂板大面積來壓破壞機理的研究[J].煤炭學報，1995
（3）：38-41.
（編輯：趙婧）
（下轉第100 頁）
機械管理開發(fā) 第 33 卷
·96· jxglkfbjb@126.com
密，提升輪平滑轉動，保證生產的正常進行。
4 改進措施
動篩跳汰機提升輪為兩個半圓組成，每半圓分
隔成28 段銷子板，通過測量計算，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焊接厚度為10 mm銷子
板（對銷子進行限位），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間逐步更換，將制作好
的銷子板安裝進隔斷之內，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。每當磨損
后可以取掉，再次焊接。通過此方法，使兩側嚙合緊
密，提升輪平滑轉動，保證了生產的正常進行。
5 應用效果
汾西礦業(yè)集團高陽煤礦原煤準備車間的跳汰機
整體更換提升輪需要30 萬元，且需要停產更換。提
升輪齒銷板改造，從兩側焊接共計112 塊銷子板，接
入加長銷子，使提升輪轉動時，齒輪盤與齒銷嚙合緊
密，從而使跳汰機提升輪正常運轉，極大地消除了隱
患，保證了生產的順利進行。提升輪銷子板加工單價
為30 元/塊，銷子加工單價為25 元/ 條，價格低廉，
整個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，解決了機械動
篩跳汰機生產過程中常遇到的設備問題，極大地減
少了維修更換成本的投入，降低了對生產的影響，保
障了生產順利進行，具有極大的推廣前景。
參考文獻
[1] 楊偉棟.淺談大平礦跳汰機自動控制系統(tǒng)的實用化改進[J].科
技與企業(yè)，2014（11）：77-78.
[2] 張桂艷.提高立輪分選機提升輪整體結構性能的研究[J].水力
采煤與管道運輸，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）
機械管理開發(fā) 第 33 卷
·100· jxglkfbjb@126.com

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