中国煤炭报 | 400多次试验 啃下支架防倒“硬骨头”

2020年，山西潞安化工集团寺家庄公司投产试运行10年后首次达产；发展史上最难的2021年，公司实现了安全稳产高产；2022年，提前实现了“双过半”目标。

这意味着在复杂地质条件下，潞安化工集团寺家庄公司应用的大采高一次采全高综采技术日趋完善、支架防倒技术逐渐成熟，实现了由“摸着石头过河”向全行业领先的重大飞跃。

磨合期的跌跌撞撞

一次采全高与放顶煤采煤法相比，具有损失煤量少、回采效率高、工艺简单、劳动强度小等优势。

据综采准备队队长耿立红回忆，公司在2009年投产试运行时，集团为了“照顾”和“支持”新建矿井，在公司首采的15104工作面投用了一次采全高成套设备。由于寺家庄公司地质条件极为复杂，瓦斯含量高、地质构造多、影响范围广，过构造已是家常便饭。一次采全高设备投用后，曾经一度水土不服。整整10年，它一直“默默无闻”，没有发挥出自身特长。

据生产技术部副部长刘波介绍，2021年公司开采的15302工作面先后揭露大型向斜构造和陷落柱，走向俯角最大20度，煤层倾角最大15度，其中50架为全岩，影响走向长度合计近450米，采煤工作面瞬间变成“采岩工作面”。“面对这种情况，我们束手无策，甚至给矿领导提出了跳采的建议，即重打一条切巷，进行整体搬迁。”刘波说。

在工作面坡度、起伏落差不大的情况下，大采高设备完全能达到设计产能。但大部分矿井在采用一次采全高工艺时均发生过挤架、咬架甚至倒架情况，主要原因都是地质条件变化。遇地质构造或顶板压力增大时，片帮、冒顶、压溜时有发生，控制不当极易造成倒架。一旦倒架就会出现多米诺骨牌效应，影响连续数架甚至几十架，处理起来难度极大，严重威胁回采工作面的安全，制约生产效率的提升。

2009年至2019年，寺家庄公司仅大型倒架事故就发生了3次，停产时间均在1个月以上。

“难题要是能解决，就能提升安全系数，这让我们这些常年在几百米井下工作的煤矿工人满怀期待。”综采二队队长乔艳飞说。

大采高一次采全高设备落地

“越是难啃的‘骨头’，越是体现我们价值的时候。”该公司董事长、总经理李志平说。公司成立了专门的技术课题攻关小组，由李志平任组长。

为了弄清弄懂技术课题的症结，公司组织机电“大拿”、检修能手以及实践经验丰富的班组长、支架工，从熟悉一次采全高设备的基本参数入手，对支架工作阻力、地质结构、煤层倾角、煤体以及顶板的硬度系数、工作面来压规律等大量数据进行分析。同时通过一次次的实践教训，一次次的跟班连班、现场写实，公司总结出了煤层倾角增大、采高掌握不好等十大倒架因素。

针对十大影响因素，李志平最先提出了在架与架顶梁之间增加1处防倒千斤的改造方案。不过，任何方案从提出构想到实际应用，都需要反复试验。

为了争取到试验机会，公司机电副总经理助理张怀庆和同事需要24小时盯守在井下工作面现场，等待和寻找每一个采煤机的停机间隙，并向当班职工不断解释试验的必要性，以取得支持配合。

“支架升级改造先后有四个阶段，安装前防倒千斤是1.0版；2.0版是在架与架尾梁再增加1处防倒千斤，俗称后防倒；3.0版是对底调千斤先天设计缺陷进行改良，对其液压管路安装孔进行扩孔并焊接合页型盖板、补平凸出面，既解决操作空间小、维护检修难的问题，又解决了煤粉积存易损的问题；4.0版是将单底调千斤改为双底调模式，增加一个底调千斤。”生产技术部采煤技术组组长郑玉春说。

那么，这一系列的改良措施是通过什么原理起到防倒作用呢？

改良前，工作面相邻支架互相独立，是“一群散兵”，对工作面复杂条件的适应性差，极易倒架；改良后，通过前防倒千斤+后防倒千斤+底调千斤联合作用，整个工作面支架变成一个整体，能灵活自如地应对各种复杂地质条件。

“三个千斤配合使用，移架时想咋调就咋调，灵活多了，安全也有保障，真是太好了。”一名支架工表示。

从确定方案、丈量尺寸、绘制图纸、井下试验到批量制作，全体技术人员耗时近3年，反反复复进行了400多次试验，终于啃下了支架防倒这块“硬骨头”，让大采高一次采全高设备在这座高瓦斯突出矿井落地生根，为公司安全稳产高产吃下定心丸。

“大采高支架防倒技术的突破，既解决了安全隐患，又提升了生产效率，真是一举两得。”乔艳飞表示。

2021年，寺家庄公司创新布局了国内首个大采场工作面，工作面宽度较之前增加了四分之一、长度增加了一倍。这对大采高支架的性能提出了更高要求。为此，该公司与郑煤机公司合作，专门为大采场工作面制造了一套全新的大采高设备。现在，升级版的一次采全高设备正在15115大采场工作面紧锣密鼓地安装中。

责任编辑：郝佳丽