?????? 五、液壓切頂支架的特點(diǎn)及安全操作
?????? （一）液壓切頂支架的特點(diǎn)
?????? （1）工作阻力大，切頂效果好；
?????? （2）支柱的支設(shè)、回撤和刮板輸送機(jī)的推移能全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，保證采煤工作面切頂線的安全，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度；
?????? （3）對(duì)底板比壓較小，不易插入底板。
?????? （二）操作液壓切頂支柱應(yīng)注意的事項(xiàng)
?????? （1）新下井或新檢修的液壓切頂支柱，初次使用時(shí)，應(yīng)反復(fù)升降3-4次，排出缸體內(nèi)的空氣；
?????? （2）支柱應(yīng)排列整齊，符合作業(yè)規(guī)程要求；需要調(diào)整柱距時(shí)，應(yīng)用繩子或長(zhǎng)鐵鉤勾住底座把手防止打滑，并由2人進(jìn)行操作；
?????? （3）液壓切頂支架的推移千斤頂盡量和溜子垂直，若因傾角增大，下滑超過0.2m時(shí)，要及時(shí)調(diào)整；
?????? （4）推溜時(shí)，應(yīng)清除機(jī)道內(nèi)的大塊煤矸，并保持平整，防止推溜時(shí)損壞立柱和千斤頂?shù)倪B接桿件；
?????? （5）降柱時(shí)工作人員應(yīng)撤到人行道，防止降柱時(shí)矸石噴出傷人；頂板壓力較大時(shí)，可將降柱和拉柱同時(shí)進(jìn)行，以縮短空頂時(shí)間；
?????? （6）升柱時(shí)使柱頂中心受力，若頂板不平，頂蓋偏斜超過15°時(shí)，應(yīng)加墊木楔，防止活柱偏載受力；
?????? （7）在采高和傾角較大的采煤工作面操作支柱時(shí)，應(yīng)使支柱擦頂前移，以利于頂板完整和防止下滑；
?????? （8）采高必須大于液壓切頂支柱最低高度0.2m，如煤層厚度滿足不了這一要求，必須拉底保持高度；
?????? （9）嚴(yán)禁用錘和其他金屬物敲砸千斤頂和各種閥件。
??? 第三節(jié)? 炮采、普采工作面的支護(hù)方式
?????? 支護(hù)方式是指工作面各類支架的布置形式。合理的支護(hù)方式必須滿足下列要求：
?????? （1）有足夠的作業(yè)空間，滿足采煤、通風(fēng)和行人的要求；
?????? （2）能有效地控制頂板，保證安全生產(chǎn)；
?????? （3）最低的材料消耗；
?????? （4）合理的支護(hù)密度。
?????? 一、單體支架布置形式
?????? 地質(zhì)條件不同，采煤方法不同，支架類型不同，就有不同的支架布置方式。我國(guó)普采、炮采工作面普遍采用單體支架（包括摩擦金屬支柱和單體液壓支柱）和金屬鉸接頂梁支柱頂板。其頂梁的架設(shè)方向與工作面煤壁垂直。因回采過程中礦山壓力的作用，產(chǎn)生的平行于工作面煤壁的裂縫較多，這種方式可有效防止頂板事故。行人和機(jī)械運(yùn)行最頻繁的地方，即靠煤壁的空間，均有頂梁支護(hù)，比較安全。
?????? 工作面支架的基本任務(wù)是能夠主要、有效地支撐采煤工作面空間的直接頂板，盡可能不使上覆巖層離層。為此，要求支柱必須具備既能支撐又能回縮的性能。支撐是基本的，因?yàn)橛辛俗銐虻闹瘟Σ拍鼙３种苯禹數(shù)耐暾?，使上覆巖層不發(fā)生離層而成為一個(gè)整體；可縮有時(shí)必要的，因?yàn)橹Ъ艿闹瘟Σ豢赡茏柚箮r層一點(diǎn)不下沉，頂板下沉是必然的，因此支柱就必須可縮，否則就會(huì)被壓壞。所以支柱要有一定的可縮性才能保證支柱本省不被損壞。
?????? 普采、炮采工作面的支架布置應(yīng)適應(yīng)煤層賦存條件及頂?shù)装鍘r性，保證回采工作面作業(yè)安全，還要能和采煤機(jī)的截深相配合，滿足支柱、回柱工作的要求。
?????? （一）懸梁與支柱的關(guān)系
?????? 普采、炮采工作面最常用的是懸臂梁支架，按懸梁與支柱的關(guān)系可分為正懸臂和倒懸臂兩種，如圖1-4。
?????? 采用正懸臂時(shí)，機(jī)道有懸臂支護(hù)，必要時(shí)還可掏梁窩提前掛梁，打貼幫柱，因此機(jī)道安全條件好；懸臂靠煤壁側(cè)深處較長(zhǎng)，易回收；懸梁靠采空區(qū)一側(cè)伸出較短，故不易折損；有較好的支撐特性。倒懸臂則相反。
?????? （二）支架布置形式
?????? 普采工作面單體支架的布置形式有以下幾種：
?????? 1、齊梁直線柱
?????? 這種布置形式的特點(diǎn)是沿工作面傾斜方向，頂梁和支柱都為直線排列，頂梁為正懸臂架設(shè)。根據(jù)截深和頂梁長(zhǎng)度的關(guān)系，有分為兩種布置形式。
?????? （1）截深和頂梁長(zhǎng)度相等時(shí)的布置形式。當(dāng)截深為0.8m或1.0m時(shí)，則相應(yīng)地選用0.8m或1.0m的頂梁，即采煤機(jī)每割一刀，可沿工作面全長(zhǎng)掛了兩打柱。該方式的優(yōu)點(diǎn)是：支護(hù)方式較簡(jiǎn)單，規(guī)格質(zhì)量容易掌握；放頂線整齊，頂梁不易被壓壞；工序簡(jiǎn)單，便于組織管理。其缺點(diǎn)是：每割一刀，全工作面均需掛梁打柱，工作量較集中；在煤質(zhì)堅(jiān)硬、采高較大時(shí)，采煤機(jī)負(fù)荷增加，牽引速度低。所以這種形式適用于頂板較穩(wěn)定，煤質(zhì)較軟，采高不太大的工作面。
?????? （2）截深為頂梁長(zhǎng)度一半時(shí)的布置形式。其截深一般為0.5m或0.6m，分別配用1.0m、1.2m的頂梁。即采煤機(jī)每割兩刀時(shí)，進(jìn)行一次掛梁打柱。其缺點(diǎn)是：由于割第一刀后不能掛梁，故空頂面積大且時(shí)間長(zhǎng)；掛梁打柱集中在割第二刀時(shí)進(jìn)行，工作量不均衡。所以這種形式只宜在頂板較好的條件下使用。
?????? 2、錯(cuò)梁直線柱
?????? 這匯總布置形式的特點(diǎn)是：每排支柱成一直線，頂梁交錯(cuò)排列，其相鄰兩行支架，一行為正懸臂，一行為倒懸臂。
?????? 圖1-7為截深等于梁長(zhǎng)一半、雙向穿梭割煤時(shí)的錯(cuò)梁直線柱布置形式。采煤機(jī)上行割一刀后，a行進(jìn)行掛梁，并移輸送機(jī)，在a行梁下大上臨時(shí)柱；采煤機(jī)下行割第二刀后，b行進(jìn)行掛梁，并移輸送機(jī)，在a、b梁下打固定柱，回臨時(shí)柱 。
?????? 這種形式的優(yōu)點(diǎn)是：懸露的頂板能及時(shí)支護(hù)；放頂線處支柱排列整齊，便于切頂和擋矸；掛梁工作面均衡。缺點(diǎn)是：割第一刀后，一般要打臨時(shí)支柱，割第二刀后又回臨時(shí)支柱，增加了工作量；倒懸臂伸入采空區(qū)，頂梁易損壞。這種布置形式一般適用于頂板比較破碎，或在假頂下進(jìn)行采煤的工作面。
?????? 3、錯(cuò)梁錯(cuò)柱式
?????? 這種布置形式的特點(diǎn)是：沿工作面傾向方向，柱子頂梁都是交錯(cuò)排列，頂梁均為正懸臂架設(shè)，在放頂線處的支柱數(shù)量較錯(cuò)梁直線式布置要少一半。
?????? 圖1-8為截深等于頂梁長(zhǎng)度的一半、雙向穿梭割煤時(shí)的錯(cuò)梁錯(cuò)柱式布置方式。采煤機(jī)上行割第一刀后，a行掛梁并移輸送機(jī)，在a行梁下打柱；采煤機(jī)下行割第二刀煤后，b行掛梁并移輸送機(jī)，在b行梁下打柱。
?????? 這種形式的優(yōu)點(diǎn)是：采煤機(jī)每割一刀后均能間隔掛梁，及時(shí)支護(hù)頂板；每刀的支架工作量均衡，支架密度均勻，便于打柱、回柱綜合作業(yè)；每次放頂步距小，放頂較安全。其缺點(diǎn)是：支柱交錯(cuò)排列，規(guī)格質(zhì)量不好掌握；放頂線處支柱少，受力大，不利于擋矸；支架間檔小，行人、運(yùn)料不便。
?????? 這種布置形式宜在頂板穩(wěn)定條件下采用，目前應(yīng)用較少。
?????? 炮采工作面支架布置形式同樣有上述三種。但第一種最常用，頂梁長(zhǎng)度和循環(huán)進(jìn)度相等，每推進(jìn)一排，全工作面掛一次頂梁。
?????? 我國(guó)絕大部分普采、炮采工作面支護(hù)方式采用齊梁直線柱布置。
?????? 二、單體支架采煤工作面的支護(hù)設(shè)計(jì)及安全出口支護(hù)
?????? （一）采煤工作面基本柱的支護(hù)設(shè)計(jì)
?????? 為保證采煤工作面支護(hù)必須滿足的要求得到落實(shí)，必須對(duì)工作面的控頂距、放頂步距、迎山角、支護(hù)強(qiáng)度、支護(hù)密度、底板比壓等進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行風(fēng)量驗(yàn)算。
?????? 1、控頂距離
?????? 最小、最大控頂距以及放頂距應(yīng)根據(jù)頂板巖性、回采工作空間的需要、采煤工藝和保證人員的安全因素確定。
?????? （1）最小控頂距：為了回采工作正常進(jìn)行，工作面留設(shè)的最小寬度，即回柱放頂之后從放頂線到工作面煤壁的距離。最小空頂距要滿足通風(fēng)、行人、運(yùn)料和工作的需要。
?????? （2）放頂距：工作面每推進(jìn)一定距離，需要進(jìn)行回柱放頂，這個(gè)距離就叫做頂距。放頂距的大小應(yīng)根據(jù)頂板巖石性質(zhì)和循環(huán)進(jìn)度確定。放頂距過小，將增加放頂距次數(shù)，頂板也不易充分垮落，對(duì)減輕頂壓不利。放頂距過大，頂板下沉量及頂壓增加，冒落塊度大，可能造成頂板事故。放頂距應(yīng)與工作面推進(jìn)度相適用。
?????? （3）最大控頂距：放頂距與最小控距之和為最大控頂距。為了減少頂板對(duì)支架的作用施加和柱梁占用量，降低頂板下沉和變形破壞程度，盡量減小最大控頂距。
?????? 2、支護(hù)強(qiáng)度與支護(hù)密度
?????? （1）支護(hù)強(qiáng)度。支護(hù)強(qiáng)度即支柱或支架達(dá)到工作阻力時(shí)，對(duì)所支護(hù)頂板單位面積上的支撐力。通俗地說就是支柱或支架抵抗頂板壓力和頂板下沉的能力。很顯然，當(dāng)頂板壓力和支柱額定工作阻力一定，支護(hù)密度越大，則單個(gè)支柱支護(hù)的頂板面積越小，頂板單位面積的支撐力就越大，即支護(hù)強(qiáng)度越大。反之，支護(hù)密度越小，則支護(hù)強(qiáng)度越小。當(dāng)支護(hù)強(qiáng)度小時(shí)，采煤工作面表現(xiàn)為頂板下沉量大，下沉速度快。為了有效地支撐頂板，當(dāng)控制其下沉速度，必須給頂板一個(gè)最低的有效支護(hù)強(qiáng)度，當(dāng)頂板壓力和支柱額定工作阻力一定時(shí)，支護(hù)強(qiáng)度的大小由支護(hù)密度決定。
?????? （2）支護(hù)密度。單位頂板面積內(nèi)支撐頂板的支柱數(shù)量叫支護(hù)密度，單位為：棵/平方米。支護(hù)密度是根據(jù)頂板壓力大小和支柱額定工作阻力來確定的。
?????? 頂板壓力的大小根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來估算，即頂板壓力P為4倍-8倍采高的巖重，用公式（1-3）表示為
???????????????? P=（4-8）gMr????????? （1-3）
?????? 式中? P--單位面積的頂板壓力，Pa；
???????????? M--工作面采高，m；
?????????? r--頂板平均密度，kg/m3；
?????????? g--常數(shù)，g=9.9N/kg。
??? 應(yīng)用這個(gè)公式時(shí)要考慮直接頂厚度。直接頂厚度較大時(shí)取小的系數(shù)，直接頂厚度較小時(shí)取大的系數(shù)。
??? 支柱額定工作阻力取支柱的平均工作阻力，考慮地質(zhì)條件等因素的影響時(shí)，有
?????????? P′=Rt·80%????? （1-4）
??? 式中? P′--支柱平均工作阻力，kN；
????????? Rt--支柱原有的額定工作阻力，kN。
??? 根據(jù)P值大小和支柱的平均工作阻力，確定每棵支柱支撐的平均面積S為
????????????????? S=L柱·L排=P′/P
??? 根據(jù)采煤工作面的循環(huán)進(jìn)度，選用頂梁。最后確定柱距?？紤]機(jī)道空頂寬度大于排距，應(yīng)引入修正系數(shù)，即
???????????????? L柱= P′/（L排·PK）
??? 式中? L柱--采煤工作面的柱距，m；
????????? P′--支柱平均工作阻力，kN；
????????? L排--采煤工作面的排距，m；
????????? P--頂板壓力，MPa；
????????? K--修正系數(shù)。
??? 根據(jù)頂梁長(zhǎng)度的不同，K值分別為：
??? L排=0.8m時(shí)，K=1.2；
??? L排=1m時(shí)，K=1.1;
??? L排=1.2m時(shí)，K=1.0。
??? 3、采煤工作面風(fēng)量驗(yàn)算
??? 在保證采煤工作面進(jìn)行正常工作的前提下，應(yīng)盡可能縮小控頂距離，減輕工作面壓力，縮短支柱承壓時(shí)間。單體支柱工作面的控頂距離一般三、四排（最大四排、最小三排，即見四回一），三、五排（最大五排，最小三排，即見五回二），四、五排（最大五排，最小四排，即見五回一）比較適宜。
??? 采煤工作面控頂距的大小，必須滿足通風(fēng)的需要。確定控頂距時(shí)，必須按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，采煤工作面最低風(fēng)速為0.25m/s、最高風(fēng)速為4m/s。檢驗(yàn)工作面風(fēng)量的公式為
???????????? 0.25S×60≤Q≤4S×60?? （1-7）
??? 式中? S--采煤工作面的平均斷面，m2；
????????? Q--供風(fēng)量，m3/min；
????????? 60--把每秒風(fēng)速換算成每分鐘的系數(shù)。