陳海瑞 侯正濤

（陜西正通煤業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 咸陽 712000）

端頭支護(hù)技術(shù)歷來是煤礦開采的一大難題，尤其是綜放工作面端頭支護(hù)技術(shù)一直是制約該項開采技術(shù)的瓶頸。端頭區(qū)支護(hù)效果的好壞，直接影響著工作面的正常運轉(zhuǎn)與安全程度[1-2]。目前在綜放工作面上，普遍采用傳統(tǒng)的十字金屬鉸接頂梁（或一字梁）配合單體液壓支柱支護(hù)[3-4]，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)效率，綜放工作面端部的出口維護(hù)是目前體力勞動最大、安全威脅和事故頻發(fā)的一項工作[5]。本文結(jié)合正通煤業(yè)高家堡礦井二盤區(qū)首采工作面的現(xiàn)場，研究開發(fā)了一種適用于高地壓、強沖擊條件下整體中置式新型端頭支架，并進(jìn)行了階段性試驗。

1 正通煤業(yè)礦井綜放端頭技術(shù)現(xiàn)狀

在二盤區(qū)首采工作面安裝前，正通煤業(yè)高家堡礦井委托北京天地科技股份有限公司對礦井綜放工作面三機(jī)設(shè)備進(jìn)行配套選型設(shè)計。設(shè)計人員考慮礦井井深壓力大，煤層具有沖擊危險性等災(zāi)害，著力對工作面端頭支護(hù)進(jìn)行了選型研究，最終確定工作面端頭部采用ZTZ26000/24/40型端頭支架作為工作面前、后部刮板輸送機(jī)的端頭支護(hù)。

2 已回采工作面端頭支護(hù)存在問題

正通煤業(yè)高家堡礦井將設(shè)計的ZTZ26000/24/40型端頭支架（圖1）應(yīng)用于二盤區(qū)204綜放工作面，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

圖1 原設(shè)計ZTZ26000/24/40型端頭支架

（1）推采過程中，后端頭支架頭后拖后處于工作面老空距離太大，且由于后端頭為整體頂梁結(jié)構(gòu)，雖然穩(wěn)定性較好，但工作阻力偏低，時常出現(xiàn)壓死支架現(xiàn)象（圖2）。

圖2 工作面端頭支架壓死

（2）端頭支架整體噸位較大，尤其是后端頭支架頂梁為整體頂梁，支架安裝較為困難。

（3）前后端頭結(jié)構(gòu)形式不同，機(jī)械化自動操作困難，移架速度慢，增加勞動強度，提高了事故率。

3 整體中置式新型端頭支架

3.1 主要設(shè)備配置

204綜放工作面采用原設(shè)計端頭支架，205綜放工作面使用了改進(jìn)后的整體中置式新型端頭支架（圖 3），工作面主要設(shè)備配置見表1。

圖 3 改進(jìn)后的整體中置式新型端頭支架

表1 工作面主要設(shè)備配置

整體中置式新型端頭支架將原設(shè)計的ZTZ26000/24/40型 替 換 為ZTZ24000/24/45型前端頭支架、ZD18000/24/45型后端頭支架。兩種端頭支架主要技術(shù)特征和參數(shù)見表2，結(jié)構(gòu)特點如下。

表2 改進(jìn)端頭支架主要技術(shù)特征參數(shù)

ZTZ24000/24/45型支架主要結(jié)構(gòu)特點：

（1）端頭支架為左右兩架一組中置式。

（2）頂梁為條梁結(jié)構(gòu)，兩個頂梁之間設(shè)有防倒調(diào)架千斤頂。頂梁兩側(cè)設(shè)計內(nèi)、外護(hù)頂板，護(hù)頂板可實現(xiàn)上翹，外護(hù)頂板還可實現(xiàn)下垂。

（3）轉(zhuǎn)載機(jī)在左右兩架支架底座中間，底座對轉(zhuǎn)載機(jī)高度沒有限制。

（4）端頭支架和與千斤頂直連的轉(zhuǎn)載機(jī)或運輸順槽超前支架交替邁步前移。

ZD18000/24/45型支架主要結(jié)構(gòu)特點：

（1）液壓支架采用四柱支撐結(jié)構(gòu)掩護(hù)式結(jié)構(gòu)。

（2）端頭支架為整體頂梁和掩護(hù)梁，分體式底座結(jié)構(gòu)。

（3）轉(zhuǎn)載機(jī)在左右兩架支架底座中間，底座高度對轉(zhuǎn)載機(jī)有一定要求。

（4）通過推移千斤頂和前部端頭支架連接，端頭支架整體前移。

（5）端頭支架頂梁中部設(shè)計可封堵窗口，用于放炮打孔用。

3.2 新型端頭支架優(yōu)點

新型端頭支架（前端頭和后端頭）在205接續(xù)工作面經(jīng)過階段性的試驗，截至目前工作面已推采230 m，在井下使用效果顯著，其突出創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）端頭支架為四柱中置式整體頂梁結(jié)構(gòu)。

（2）頂梁前段內(nèi)置伸縮梁結(jié)構(gòu)，支架側(cè)向及掩護(hù)梁下部設(shè)置擋矸裝置。

（3）端頭支架和轉(zhuǎn)載機(jī)或運輸順槽超前支架交替邁步前移，推移油缸缸徑盡量選大，加強遷移拉力。

（4）左右底座外側(cè)設(shè)底調(diào)千斤頂。

3.3 應(yīng)用效果

新型端頭支架組在205接續(xù)面使用以來，現(xiàn)場使用效果較好，得到職工普遍認(rèn)同。相比首采面端頭支架組，新型端頭支架組主要有以下優(yōu)點：

（1）新型端頭支架具有超前支護(hù)功能，取代了部分單體支護(hù)。

（2）明顯改善了端頭部位的支護(hù)效果，提高了端頭的支護(hù)效率。

（3）端頭處的頂板控制有了明顯改善，杜絕了端頭壓架事故的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率。

（4）提高了勞動效率，平均每班可減少端頭支架拉架和架間煤矸清理人工1個。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

新型端頭支架約重56 t，根據(jù)招標(biāo)價17 200元/t，項目投入：56 t×1.72萬元/t=96.32萬元。新型支架的應(yīng)用，可降低工作面推采過程中壓架事故發(fā)生的幾率，減小端頭架拉架難度，減少架間漏矸，提高勞動效率，平均每班可減少端頭支架拉架和架間煤矸清理人工1個。以205工作面為例，205工作面預(yù)計推采420 d，每個人工480元，節(jié)省人工費380×3×480=54.72萬元，該支架預(yù)計效益=節(jié)省人工費-設(shè)備折舊費=54.72-（96.32÷10）=45.088萬元。

5 結(jié)語

中置式新型端頭支架與改進(jìn)前相比，明顯改善了端頭部位的支護(hù)效果，降低了工作面推采過程中壓架事故發(fā)生的幾率，減小端頭架拉架難度，減少架間漏矸，提高了安全效益、經(jīng)濟(jì)效益。通過在205綜放工作面現(xiàn)場應(yīng)用表明，該新型端頭支架極大地提高了工作面的安全性和高效性，具有較高的推廣意義及借鑒經(jīng)驗。