煤矿综采工作面超前及端头支护支架设计

贾起岩

摘 要：工作面端头是工作面和准备巷道的连接处，作为必要的行人和各种材料进行运输的位置，这个端头必须要将这的支持支护加强。多重力系统叠加在端头上，由于板破坏理论，比较轻松的就可以形成不小的悬顶面，本文在结合矿井地质条件分析的基础上，分析了端头处支护的各种设计，保证开挖面支护强度要求。

关键词：工作面；端头；支护支架设计

引言 工作面端头作为准备巷道和工作面的连接部分，工作面所承受的固定支撑压力以及超前支撑压力容易叠加到一起，对工作面端头产生了很大的压力，应力集中的现象比较容易出现，此处有采煤机和刮板机的机头以及机尾，不止这些，行人，材料，以及通风都是通过这里。这就造成了大跨度梁，端头处容易出现无支护空间，这就比较危险。此处的顶板由于之前很多次的重复支护已经支离破碎，脆弱不堪。所以端头的支护设计就显得尤为重要。

一、对工作面端头受力和支撑的压力分析

由于工作面端头的特殊性以及作用，对其的受力分析就显得很重要，这是从本质上就端头进行分析和设计，受力分析好了之后，才能对其进行设计这下一步，可以说设计的基础全都建立在这受力分析上，除了对端头受力进行分析还要对支撑压力进行分析，由于端头的重要性，我们要对其进行支护，所以还要分析支撑压力，以确保端头万无一失，支撑压力的分析也是很重要的，对于支撑压力的分析不同于端头压力，由于这是两个不同的部分，但又有着联系，所以要一起分析，两者相结合，做出最好的设计。

（一）分析工作面端头的受力

由于工作面端是工作面和准备巷道的连接部分，十分重要，多重支撑压力影响着端头，而这端头在多重支撑压力的作用下，容易出现三钟情况，顶板破坏，底板鼓出，两班变形这些情况。所以对此处的受力分析有以下的三种：1.开挖准备巷道时，重新分布原岩应力，在巷道经过变形，稳定之后还有保留的支撑压力。2.在工作面向前推进的过程中，产生的超前支撑压力也对端头造成了影响，加剧了端头的变形过程。3.工作面端头处的岩层受到了上半部分的固定支撑压力的的影响。

（二）对准备巷道的支撑压力进行分析

支持压力隧道本身：大部分的工作面开采顺序是后退式的，一个表面处理，开挖围岩的掘进巷道产生了影响，使原岩应力重新分布，导致大变形的应力浓度发生变化，这主要取决于初始应力，岩石性质，巷道支护支持的形状，强度和尺寸等等因素。

大多数的煤层的回采巷道和巷道宽度在2～4米。两组的变形，隧道开挖所引起的应力引起的浓度之所以被观察到是因为工作的支持面支持的情况下几乎是最初支持（除了锚网支持），它是必要的，在一个分离层的条件下，复合顶板的条件下，大应力集中有一个大的转变轨迹，结果就造成了四周的岩体产生了破碎，这是非常不利于端头的支持。

工作面超前支承压力是这样的：当将巷道支承压力的影响，从剩余的的部分变得近似乎是稳定的时候，这个时候就可以了。开采工作面采空区上部层的重量转移到了新的支撑点，以形成一个新的和旧的支持带相结合的部分。工作压力将形成一个支持（以下简称临时支护压力的压力，在这个时候，还支持在压力下工作的影响。

在一段固定的支持毗邻的隧道断面的压力，断裂后提供部分的支持，形成一个新的压力的方向，平行的条带工作面出现在之前提到的的固定支持支持的压力，在这种压力影响下的巷道和工作面下部节结构的支持是安排在煤矿巷道中的。煤矿中的煤柱大多采用形式就是这个形式。现在通常仍然保留煤柱20到30米，还有5米的小煤柱。在轨道宽度的保护下，没有从根本上防止煤柱的影响基因固定支架上部的压力。

二、支护支架的应用和设计

分析完端头的受力，以及支撑压力，接下来就要对支护支架进行设计，根据之前我们的对力的分析，结合相关知识，设计出符合条件，要求的支护支架，以达到对实际情况的配合，这个支护支架的设计不仅要求了对实际情况有一定的了解，还要有相应的知识可以分析，之后才可以设计出令人满意的东西，这一点也十分重要。

（一）支护支架的应用

由于煤矿属于地下空洞，是一种比较危险的工作环境，所以做好支护支架是十分重要的，而工作面端头由于其的重要作用以及特殊性，对其的支护支架就尤为重要，这不仅确保了矿井里人员的的安全，也为生产创造了良好的环境。支护支架的主要作用是在地下的空洞里支撑四周的压力，从而形成一个安全的工作空间，在地下建筑中可以说是无处不见，十分重要的，没有支护支架的地下结构可以说是在玩火，是十分不负责任的问题。所以说支护支架的应用还是十分广泛的，在生活中也是很常见的，是比较普遍和实用的东西。

（二）支护支架的设计

作为矿井综采工作面顶板支护管理的薄弱区域，综采工作面端头支护、顺槽超前支护综一直存在着问题，采用了工作面超前及端头支护支架的设计应用，不仅提高了矿井的现场安全管理、矿井机械化程度，还更是确保了矿井安全生产，提高了矿井工作效率。在此基础上分析了中国矿业的开采，矿山和优质常规爆破结束的支持问题，提出基本的设计和使用端头支护支架设计的思想。这对液压支架的自移支架头端扩散加快有了良性的影响。矿业指出端头头工作面自移，最终不仅支持移动自己，还克服巨大的体积和重量大，投资高，巷道变形和缺乏適应性较差等问题，但也只有一个液压支柱克服铰接顶棚，抬梁或十字头端金上限支持的工作量，强度低，恶劣的安全支持等问题，但是实现了快速、安全的完成了在我国的复杂煤层开采条件下，开发出了高品质的传统采矿爆破工作面和单一的道具，它是一种投资，快速的影响，操作方便，使用安全、可靠，应用前景广泛的支持设备端。

（三）设计出的支护支架

煤矿开采时所产生的矿压显现是由于采动应力集中所引起的现象。综采工作面端头是工作面和上下平巷相连接的地方，工作面端头它所占的空间相对来说是比较大的，这样有利于安置与采煤机装备可以配合使用的设备等。所以，工作面端头所受到的采动应力也是比较大的，也是显示强的矿压的地点，所以为了达到保证安全生产的目的，要加强支护支架。所以在端头支架的结构、液压控制系统和主要参数的确定等方面进行研究，就能达到增强支护支架强度的目标，进一步也确定了工作面端头工作的稳定性，确保了煤矿内部的安全生产，不仅提高了生产效率还提高了安全系数，一举两得。

结论 通过本文的分析和讨论，对工作面超前及端头的支护支架设计有了更深的理解，这个设计不仅可以进一步保证工人的生命安全，还提高了工作效率，为国家的工业大计也做出了贡献，使国家的工业发展得到了进步，所以，对其的研究是十分重要的，不仅是为了个人的进步也是为了国家的进步。

参考文献：

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[2]吴利学，王学勤，李俊虎. 煤矿综采工作面超前及端头支护支架设计[J]. 煤矿机械，2013，01：15-17.