综采工作面端头支护技术应用及效果改进

引言

在煤矿综采中，工作面端头连接运输巷与回采工作面，支护质量关乎整个采煤系统的安全高效。该区域既承受上覆岩层压力，又需满足设备装卸、人料运输等需求，合理支护技术至关重要。随着开采技术发展和深度增加，端头地质与受力状况更复杂，传统支护技术问题凸显，难以满足现代煤矿安全需求，故深入研究并改进其支护技术意义重大。

1.常见综采工作面端头支护技术类型及特点

1.1 单体支柱支护技术

单体支柱支护技术是传统端头支护方式，靠单体液压支柱与金属顶梁组合成支护体系。它设备简单、成本低、适应性强，在地质条件相对简单的中小型煤矿应用广泛。应用时，单体支柱借助液压系统升柱、降柱，与顶梁共同支撑顶板，可控制其下沉变形。不过，该技术局限性明显：支护强度较低，顶板压力大时易出现支柱倾倒、顶梁变形等问题，稳定性难保证；且架设和回撤需大量人力，操作繁琐，增加劳动强度，影响工作面推进速度。

1.2 端头支架支护技术

端头支架是一种专门为综采工作面端头设计的支护设备，具有整体性强、支护面积大、支护强度高等特点。它能够随着工作面的推进自动移架，实现机械化支护作业，大大提高了支护效率和安全性。端头支架还可以与转载机、破碎机等设备配合使用，形成一个有机的整体，有利于工作面的快速推进。但是，端头支架的购置成本较高，对巷道的断面尺寸和地质条件要求较为严格，在巷道变形较大或地质构造复杂的情况下，其使用效果会受到一定影响。

1.3 锚杆锚索联合支护技术

锚杆锚索联合支护是一种主动支护方式，通过锚杆和锚索将巷道围岩加固成一个整体，提高围岩的自稳能力。该支护方式具有支护效果好、成本低、施工方便等优点，尤其适用于稳定性较好的巷道端头支护。然而，锚杆锚索联合支护的施工工艺相对复杂，对施工质量和支护参数要求较高，如果施工不当，容易导致支护失效。此外，在软弱破碎围岩条件下，锚杆锚索的锚固力难以保证，支护效果会受到较大影响。

1.4 切顶卸压与恒阻大变形锚杆技术

针对唐家河煤矿坚硬顶板悬顶面积大问题，研究团队引入“ 双向聚能拉张成型爆破” 切顶卸压技术。在工作面端头定向爆破，形成连续切缝线，依顶板岩性优化切顶参数：切缝角度同煤层倾角，深度不小于 8m ，孔间距500-600mm_c 。切顶后，端头区域顶板周期来压步距由 25-30m 减至 12-15m ，来压强度降 40% 以上。在超前支护段配合使用恒阻大变形锚杆，其有特殊滑动结构，恒阻值200-250kN，巷道变形 300mm 时仍能支护，变形适应能力比普通锚杆高3-5 倍。

2.当前端头支护技术应用中存在的问题

2.1 支护强度不足

随着煤矿开采深度的增加，工作面端头所承受的地应力不断增大，同时受到采动影响，顶板岩层的变形和破坏更加严重。然而，部分煤矿在实际应用中，端头支护的强度设计未能充分考虑这些因素，导致支护强度不足，无法有效控制顶板下沉和巷道变形，给工作面的安全生产带来隐患。

2.2 适应性差

不同煤矿的地质条件和开采工艺存在较大差异，对端头支护技术的要求也不尽相同。但一些煤矿在选择端头支护技术时，缺乏对现场实际情况的充分调研和分析，盲目套用其他矿井的成功经验，导致所选用的支护技术适应性差，无法满足本矿工作面端头的支护需求。

2.3 支护设备可靠性低

端头支护设备的可靠性直接影响到支护效果和作业安全。目前，部分煤矿使用的端头支护设备存在质量参差不齐的问题，一些设备在长期使用过程中容易出现故障，如单体液压支柱漏液、端头支架液压系统故障等，影响了支护工作的正常进行。

2.4 施工管理不到位

端头支护施工管理是确保支护质量的重要环节。然而，在实际工作中，部分煤矿存在施工管理不到位的情况，如施工人员操作不规范、支护质量检测不严格等，导致支护效果达不到设计要求。

3.综采工作面端头支护技术效果改进措施

3.1 优化支护设计

在进行端头支护设计时，应充分考虑工作面端头的地质条件、开采工艺、设备选型等因素，采用科学合理的计算方法确定支护强度和支护参数。例如，对于深部开采的工作面端头，应适当增加支护密度和支护强度，采用高强度支护材料和设备，以提高支护的可靠性。同时，要根据巷道的变形规律和顶板活动特点，合理确定支护时间和支护方式，实现动态支护。

3.2 采用新型支护材料和设备

为了提高端头支护的效果和可靠性，应积极推广应用新型支护材料和设备。例如，采用高强度、高预紧力的锚杆锚索，能够提高锚固力和支护强度；使用新型单体液压支柱，具有更高的工作阻力和可靠性；采用智能化端头支架，能够实现自动监测和远程控制，提高支护作业的安全性和效率。

3.3 加强施工管理

加强施工管理是确保端头支护质量的关键。煤矿企业应建立健全施工管理制度，加强对施工人员的培训和教育，提高施工人员的操作技能和质量意识。在施工过程中，要严格按照设计要求和施工规范进行操作，加强支护质量检测和验收工作，对不合格的支护工程要及时进行整改。同时，要加强对支护设备的维护和保养，定期进行检查和维修，确保设备的正常运行。

3.4 强化监测监控

建立完善的端头支护监测监控系统，实时监测工作面端头的顶板离层、支架受力、巷道变形等情况，及时掌握支护状态和围岩变化信息。通过对监测数据的分析和处理，为支护设计和施工调整提供科学依据，实现端头支护的动态管理和优化。

4.实际应用案例分析

某煤矿综采工作面开采深、地质条件复杂，工作面端头采用传统单体液压支柱配合铰接顶梁支护时，出现支护强度不足、顶板下沉量大等问题，影响正常生产。为解决这些问题，该煤矿改进端头支护技术：一是重新设计支护，依据实际地质条件和受力状况，采用锚杆锚索联合支护与单体液压支柱辅助支护结合的方式，增加支护强度与密度；二是选用高强度、高预紧力的锚杆锚索和新型单体液压支柱，提升设备可靠性；三是加强施工管理，对施工人员专门培训，严格按设计要求和规范操作，还建立监测监控系统，实时监测支护状态。改进后，端头支护效果显著改善，顶板下沉量减小，巷道变形得到有效控制，支护设备故障率降低，工作面生产效率和安全性大幅提高。

结束语

综上所述，综采工作面端头支护技术是煤矿安全生产的重要保障。本文分析了常见端头支护技术类型及特点，指出了当前应用中存在的问题，并提出了相应的效果改进措施。通过实际应用案例分析，验证了改进措施的有效性。随着煤矿开采技术的不断发展，端头支护技术也将不断创新和完善。煤矿企业应高度重视端头支护工作，加强技术研发和应用，不断优化支护设计和施工管理，提高端头支护的质量和可靠性，为煤矿的安全高效生产提供有力支持。

参考文献

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