[大倾角三软不稳定大倾角煤层综放工作面倒架的理念分析]工作面巷道一般沿着煤层

大倾角三软不稳定大倾角煤层综放工作面倒架的理念分析

1.1工作面地质条件 义络煤矿36020工作面标高+30m，主采二1煤层，厚度 0.2-13m，平均4.93m；
煤层倾角30-47°，平均33°；
普氏 系数0.1.工作面走向长390m，倾向长96m。煤层伪顶：黑色 炭质泥岩，软、易碎，厚度0.1～0.5m。直接顶：灰黑色砂 质泥岩，层面含细小白云母碎片及炭质，层内含黄铁矿及植 物化石，厚度3～8m 。直接底：灰黑色泥岩，含植物化石及 黄铁矿结核，下部夹1～2层厚0～0.2m透镜状的硅质泥岩， 厚度2～4m。因此该煤矿为三软不稳定大倾角煤层。

1.2工作面配套设备 2 倒架现象 36020工作面是本矿首个综采工作面于2012年9月15日 安装完毕。开始试采由于本矿地质条件特殊，加之技术管理 生疏，片帮、架前架间漏煤一直困扰着开采工作，从而使支架上方空顶，进而导致了支架发生严重的倒架情况。工作面 从第十架至第三十五架出现不同程度的倒架现象，倒架角度 38-45°，影响了正常的安全生产。

3 工作面倒架原因分析 3.1 支架受力分析 如图所示，在大倾角综放工作面上，支架工作时，支架 在顶板压力的合力N、支架自重G、初撑力N1、可能的上下邻 架间挤压力P1和P2（包括附加稳定装置提供的支撑力）、底 板反力N2作用下处于平衡状态。

当支架所受合力作用点偏出支架下边缘时，就会导致支 架倒架。在力矩极限平衡条件时，底板反力N2作用于O点此 时有 Gb=（P1-P2）H+（Hsina-Bcosa/2）N b=（B/2）cosa-Hgsina 式中：H为支架高度；
B为底座宽度；
b为支架自重作用 方向与支架下边缘的水平距离；
Hg为重心高度。

由此可以看出支架自稳力臂长b随支架重心高度增大而 减小，随支架底座宽度增大而增大。在大倾角煤层，顶板不 是沿法线方向移动，而是沿一条逐渐接近重力方向的曲线移 动，顶板越不稳定，其移动曲线离法线越远。因此顶板对支 架产生的压力也不完全是沿重力方向的，对于义络煤业公司 33°的工作面而言，顶板大幅度下沉后期，甚至有沿煤层倾 向移动加大的趋势，这就使得该工作面液压支架倾倒的风险性和复杂性增大。

3.2 倒架原因分析 1）支架上方空顶。本矿煤体极软，呈散体状结构，自 稳性能差。有拳头大的洞，煤体就会自流造成冒顶。此种情 况势必造成工作面前方煤壁松散、片帮、漏顶情况发生，使 得支架上方空顶，支架的初撑力打不到要求，因此支架的稳 定平衡状态被破坏，极易发生倒架。

2）工作面倾角大。工作面平均倾角33°，在重力的作 用下，工作面支架的下滑、倾倒的可能性急剧增加，支架系 统极易失稳。支架降价前移时，会因失去支撑点而偏斜或倾 倒，在三软煤层中，这一现象会更加明显。

3）底板松软。由于该工作面煤层厚度0.2-13m为不稳定 煤层，工作面有些地方破底开采、有些地方丢底4-5m。丢底 处支架对底板的比压大于底板的抗压强度，支架钻底造成倒 架。同时，工作面底板会向已成空间移动，变形破坏的可能 性增大底板破坏，支架就失去稳定的基础。

4）防倒装置不完备。由于技术疏漏新投产工作面防倒 装置还没安装到位，已经开始试采造成倒架。

4防治措施 1）加强工作面注水，实行工作面浅孔注水和上下巷深 孔注水想结合的方法。工作面注水能增加煤体塑性，能很好 的控制煤壁不发生片帮。

2）工作面支架尽量沿煤层直接底推进，丢底煤地段拉架时架底铺平板梁，增加底板稳定性。底板得到稳固，对底 板的比亚性能才能更好地发挥作用。

3）必须安装支架防倒、防滑装置，包括斜拉千斤顶、 平拉调价千斤顶。支架底座调架千斤顶等。并保证防倒装置 工作面的拉紧力，从而使支架与支架间形成整体的防倒滑系 统，确保支架的稳定性。

4）加快工作面推进速度可缩短超前支承压力对煤壁前 方煤岩的作用时间，减轻松软顶煤的破碎程度，同时可减小 直接顶快段对支架的沿煤层倾向加大的作用力，提高支架横 向稳定性。

5）在生产工艺过程中注重不同工序（割煤、推移输送 机、移架）的组合，确保工作面系统的整体移动和稳定。

采取了以上措施对36020工作面倒架现象进行了防治， 有效的控制了支架倾倒现象，基本杜绝了工作面倒架，使工 作面得以安全高效生产。