?????? 五、液壓切頂支架的特點及安全操作
?????? （一）液壓切頂支架的特點
?????? （1）工作阻力大，切頂效果好；
?????? （2）支柱的支設、回撤和刮板輸送機的推移能全部實現(xiàn)機械化，保證采煤工作面切頂線的安全，降低工人勞動強度；
?????? （3）對底板比壓較小，不易插入底板。
?????? （二）操作液壓切頂支柱應注意的事項
?????? （1）新下井或新檢修的液壓切頂支柱，初次使用時，應反復升降3-4次，排出缸體內(nèi)的空氣；
?????? （2）支柱應排列整齊，符合作業(yè)規(guī)程要求；需要調(diào)整柱距時，應用繩子或長鐵鉤勾住底座把手防止打滑，并由2人進行操作；
?????? （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，要及時調(diào)整；
?????? （4）推溜時，應清除機道內(nèi)的大塊煤矸，并保持平整，防止推溜時損壞立柱和千斤頂?shù)倪B接桿件；
?????? （5）降柱時工作人員應撤到人行道，防止降柱時矸石噴出傷人；頂板壓力較大時，可將降柱和拉柱同時進行，以縮短空頂時間；
?????? （6）升柱時使柱頂中心受力，若頂板不平，頂蓋偏斜超過15°時，應加墊木楔，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，應使支柱擦頂前移，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、普采工作面的支護方式
?????? 支護方式是指工作面各類支架的布置形式。合理的支護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。行人和機械運行最頻繁的地方，即靠煤壁的空間，均有頂梁支護，比較安全。
?????? 工作面支架的基本任務是能夠主要、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，因為有了足夠的支撐力才能保持直接頂?shù)耐暾?，使上覆巖層不發(fā)生離層而成為一個整體；可縮有時必要的，因為支架的支撐力不可能阻止巖層一點不下沉，頂板下沉是必然的，因此支柱就必須可縮，否則就會被壓壞。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適應煤層賦存條件及頂?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，按懸梁與支柱的關系可分為正懸臂和倒懸臂兩種，如圖1-4。
?????? 采用正懸臂時，機道有懸臂支護，必要時還可掏梁窩提前掛梁，打貼幫柱，因此機道安全條件好；懸臂靠煤壁側(cè)深處較長，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。根據(jù)截深和頂梁長度的關系，有分為兩種布置形式。
?????? （1）截深和頂梁長度相等時的布置形式。當截深為0.8m或1.0m時，則相應地選用0.8m或1.0m的頂梁，即采煤機每割一刀，可沿工作面全長掛了兩打柱。該方式的優(yōu)點是：支護方式較簡單，規(guī)格質(zhì)量容易掌握；放頂線整齊，頂梁不易被壓壞；工序簡單，便于組織管理。其缺點是：每割一刀，全工作面均需掛梁打柱，工作量較集中；在煤質(zhì)堅硬、采高較大時，采煤機負荷增加，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）截深為頂梁長度一半時的布置形式。其截深一般為0.5m或0.6m，分別配用1.0m、1.2m的頂梁。即采煤機每割兩刀時，進行一次掛梁打柱。其缺點是：由于割第一刀后不能掛梁，故空頂面積大且時間長；掛梁打柱集中在割第二刀時進行，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、錯梁直線柱
?????? 這匯總布置形式的特點是：每排支柱成一直線，頂梁交錯排列，其相鄰兩行支架，一行為正懸臂，一行為倒懸臂。
?????? 圖1-7為截深等于梁長一半、雙向穿梭割煤時的錯梁直線柱布置形式。采煤機上行割一刀后，a行進行掛梁，并移輸送機，在a行梁下大上臨時柱；采煤機下行割第二刀后，b行進行掛梁，并移輸送機，在a、b梁下打固定柱，回臨時柱 。
?????? 這種形式的優(yōu)點是：懸露的頂板能及時支護；放頂線處支柱排列整齊，便于切頂和擋矸；掛梁工作面均衡。缺點是：割第一刀后，一般要打臨時支柱，割第二刀后又回臨時支柱，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，或在假頂下進行采煤的工作面。
?????? 3、錯梁錯柱式
?????? 這種布置形式的特點是：沿工作面傾向方向，柱子頂梁都是交錯排列，頂梁均為正懸臂架設，在放頂線處的支柱數(shù)量較錯梁直線式布置要少一半。
?????? 圖1-8為截深等于頂梁長度的一半、雙向穿梭割煤時的錯梁錯柱式布置方式。采煤機上行割第一刀后，a行掛梁并移輸送機，在a行梁下打柱；采煤機下行割第二刀煤后，b行掛梁并移輸送機，在b行梁下打柱。
?????? 這種形式的優(yōu)點是：采煤機每割一刀后均能間隔掛梁，及時支護頂板；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。其缺點是：支柱交錯排列，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、運料不便。
?????? 這種布置形式宜在頂板穩(wěn)定條件下采用，目前應用較少。
?????? 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，頂梁長度和循環(huán)進度相等，每推進一排，全工作面掛一次頂梁。
?????? 我國絕大部分普采、炮采工作面支護方式采用齊梁直線柱布置。
?????? 二、單體支架采煤工作面的支護設計及安全出口支護
?????? （一）采煤工作面基本柱的支護設計
?????? 為保證采煤工作面支護必須滿足的要求得到落實，必須對工作面的控頂距、放頂步距、迎山角、支護強度、支護密度、底板比壓等進行設計，并進行風量驗算。
?????? 1、控頂距離
?????? 最小、最大控頂距以及放頂距應根據(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行，工作面留設的最小寬度，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、行人、運料和工作的需要。
?????? （2）放頂距：工作面每推進一定距離，需要進行回柱放頂，這個距離就叫做頂距。放頂距的大小應根據(jù)頂板巖石性質(zhì)和循環(huán)進度確定。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。放頂距應與工作面推進度相適用。
?????? （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、支護強度與支護密度
?????? （1）支護強度。支護強度即支柱或支架達到工作阻力時，對所支護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，當頂板壓力和支柱額定工作阻力一定，支護密度越大，則單個支柱支護的頂板面積越小，頂板單位面積的支撐力就越大，即支護強度越大。反之，支護密度越小，則支護強度越小。當支護強度小時，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，當控制其下沉速度，必須給頂板一個最低的有效支護強度，當頂板壓力和支柱額定工作阻力一定時，支護強度的大小由支護密度決定。
?????? （2）支護密度。單位頂板面積內(nèi)支撐頂板的支柱數(shù)量叫支護密度，單位為：棵/平方米。支護密度是根據(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。
??? 應用這個公式時要考慮直接頂厚度。直接頂厚度較大時取小的系數(shù)，直接頂厚度較小時取大的系數(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，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)進度，選用頂梁。最后確定柱距?？紤]機道空頂寬度大于排距，應引入修正系數(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)頂梁長度的不同，K值分別為：
??? L排=0.8m時，K=1.2；
??? L排=1m時，K=1.1;
??? L排=1.2m時，K=1.0。
??? 3、采煤工作面風量驗算
??? 在保證采煤工作面進行正常工作的前提下，應盡可能縮小控頂距離，減輕工作面壓力，縮短支柱承壓時間。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，必須滿足通風的需要。確定控頂距時，必須按風速進行驗算?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，采煤工作面最低風速為0.25m/s、最高風速為4m/s。檢驗工作面風量的公式為
???????????? 0.25S×60≤Q≤4S×60?? （1-7）
??? 式中? S--采煤工作面的平均斷面，m2；
????????? Q--供風量，m3/min；
????????? 60--把每秒風速換算成每分鐘的系數(shù)。