于俊偉 陳國利 蘇軒

摘要：為了掌握工作面安全出口特殊支架的載荷分布狀態(tài)和支柱的工作阻力的大小，課題組已經(jīng)洲試了5個(gè)端夾支架，挑選其中1個(gè)，工程質(zhì)量質(zhì)量好，支護(hù)尺寸規(guī)范，支架受力科學(xué)合理的端頭進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：支架受力分析操作技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD355.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)；1672-3791(2012)01(c)-0037-02

1端頭支護(hù)及其工藝特點(diǎn)

(1)采煤面安全出口需要不同于工作面支架結(jié)構(gòu)的特殊支護(hù)形式。尤其是下安全出口的端頭支護(hù)對(duì)于采煤面安全生產(chǎn)至關(guān)重要。端頭支護(hù)還要與切眼的支架、與順槽的棚子順利對(duì)接，是n鋼對(duì)棚支架的特殊型式。必須在下安全出口設(shè)置端頭支架，也有在上安全出口設(shè)置Ⅱ鋼對(duì)棚支架的特殊型式。

(2)下安全出口的n鋼對(duì)棚端頭支架是最復(fù)雜的端頭支架。整個(gè)體系包括8～12根Ⅱ鋼長(zhǎng)梁、32～51根單體液壓支柱，可以說是操作最復(fù)雜的端頭支護(hù)體系，能夠把體系操作到非常標(biāo)準(zhǔn)，需要技巧和經(jīng)驗(yàn)，移架推槽過程占用時(shí)間長(zhǎng)，影響全工作面生產(chǎn)效率，需要嚴(yán)格的管理。

(3)下安全出口的端頭支架通常稱為機(jī)頭大棚，機(jī)頭大棚是采煤面安全重點(diǎn)部位，移架推槽過程中需要3～5人協(xié)調(diào)，人與順槽輸送機(jī)、工作面輸送機(jī)配合；機(jī)頭處往往有來自切限和順槽的積水，人員設(shè)備踩踏，底板松軟造成支柱鉆底量有高達(dá)1000mm以上的情況，因此。操作費(fèi)力難度大。

2支架結(jié)構(gòu)特征與采煤面載荷實(shí)測(cè)

為了掌握工作面安全出口特殊支架的載荷分布狀態(tài)和支柱的工作阻力的大小，課題組已經(jīng)測(cè)試了5個(gè)端頭支架。挑選其中1個(gè)，工程質(zhì)量質(zhì)量好，支護(hù)尺寸規(guī)范，支架受力科學(xué)合理的端頭，作為如下示例：詳細(xì)資料見地點(diǎn)：安陽大眾煤礦22061(現(xiàn)12061)工作面，下安全出口機(jī)頭大棚，支架安裝方式見圖5.2.1機(jī)頭大棚排柱(走向)工作阻力分布示意圖。結(jié)構(gòu)尺寸如下。

(1)下安壘口機(jī)頭大棚采用5對(duì)l 0根4.0m長(zhǎng)Ⅱ型鋼梁。一粱四柱。共40根支柱，交錯(cuò)邁步前進(jìn)。H型鋼梁邁步步距為1.2m。最大控頂距5.2m，最小控頂距4m，棚間距(中至中)不大于600mm，每對(duì)Ⅱ型鋼梁之間不大于100mm，最下一對(duì)棚距下順槽基本棚梁頭不超過200mm。

(2)工作面下順槽上幫架設(shè)一對(duì)4m長(zhǎng)Ⅱ型鋼梁。一梁四柱，兩對(duì)棚中間架設(shè)1.2m鉸接梁抬棚，一梁一柱。抬住順槽棚梁梁頭，該抬棚與工作面第一架棚間距不超過700mm，隨工作面向前推進(jìn)而前移。工作面下安全口斜長(zhǎng)2.5m，寬度1.4m，出口抬棚下高度不得低于1.6m。

(3)上、下順槽采用超前抬棚加強(qiáng)支護(hù)。在上，下順槽lOm以內(nèi)靠工作面一幫架設(shè)雙抬棚，10m～20m之間架設(shè)單抬棚。在上、下順槽的另一幫架設(shè)單抬棚，超前工作面20m。超前抬棚采用單體液壓支柱配合鉸接頂粱架設(shè)，超前抬棚隨工作面回采向外循環(huán)架設(shè)。

(4)測(cè)試同樣采用兩個(gè)小組，同一時(shí)間測(cè)試和記錄，另外一個(gè)安全員監(jiān)護(hù)。用壓力表人工讀數(shù)，時(shí)間選擇在機(jī)頭移槽固定后開始測(cè)試，測(cè)試過程和頂?shù)装宓仍斠姳?。

表1的“√”仍然是指卸載閥側(cè)放在內(nèi)側(cè)，而與卸載閥位置相背的單向閥就恰恰處于采空區(qū)側(cè)，或全部罩在采空區(qū)內(nèi)，或貼幫柱靠煤壁內(nèi)側(cè)，或者兩柱之間根本無法安裝壓力表不能采集數(shù)據(jù)。表5.2.1的“0”是指測(cè)壓時(shí)表壓指針不動(dòng)，或者微動(dòng)，表壓達(dá)不到0.5的情況。

3支架受力分析和支護(hù)操作技術(shù)

表2機(jī)頭大棚工作阻力統(tǒng)計(jì)分析。

圖1機(jī)頭大棚排柱(走向、推進(jìn)方向)工作阻力分布圖。

圖2機(jī)頭大棚排柱(走向、推進(jìn)方向)工作阻力比較圖。

圖3機(jī)頭大棚棚柱(傾向，上下方向)工作阻力分布圖。

圖4機(jī)頭大棚排柱(傾向、上下方向)工作阻力比較圖。

從圖表中可見以下幾點(diǎn)。

(1)整個(gè)大棚的有效支柱工作阻力的合計(jì)為84MPa，平均每個(gè)有效支柱不小于2.7MPa(見表2)。

(2)槽后排仍然是n鋼對(duì)棚特殊支架的主要承載排。

見圖1和圖2，沿走向方向共有4排柱，每排5對(duì)共10根。其中，貼幫排21MPa，槽前排21MPa、老塘排(采空排)9.5MPa、槽后排32.5MPa，平均每個(gè)有效支柱不小于3.6MPa。

(3)保持特殊支架的“整體平衡”是敞好機(jī)頭大棚支護(hù)安壘、穩(wěn)定的重要方面。操作時(shí)，要使大棚沿傾向的中聞對(duì)棚處于“護(hù)”、上下兩側(cè)對(duì)棚處于“支”，推進(jìn)方向使大棚排柱的對(duì)角線處于“支”、保持槽排柱尤其是槽后排支柱有足夠初撐力。

如圖4機(jī)頭大棚對(duì)棚(傾向)工作阻力比較圖可見。沿傾向方向共有5個(gè)對(duì)棚，每對(duì)棚下8根支柱。下出口處為1號(hào)棚、工作阻力23.5MPa，往上依次為2號(hào)棚、工作阻力20.5MPa，3號(hào)棚工作阻力3MPa，和4號(hào)棚工作阻力26MPa，靠?jī)?nèi)側(cè)的是5號(hào)棚工作阻力11MPa。

圖4機(jī)頭大棚對(duì)棚(傾向)工作阻力比較圖可見，其中最小的承載棚是位于中間的棚，合計(jì)值僅僅為3MPa，究其原因是中間棚如果比兩側(cè)支柱工作阻力高就可能使整個(gè)大棚頂散了，破壞了大棚的平衡狀態(tài)。

圖2機(jī)頭大棚排柱(走向、推進(jìn)方向)工作阻力比較圖可見，把大棚的4個(gè)對(duì)角支起來，有效地配合了中間對(duì)棚護(hù)的效果，同時(shí)每個(gè)角相鄰排有支有護(hù)，使整個(gè)大棚實(shí)現(xiàn)一個(gè)科學(xué)合理的穩(wěn)定平衡支護(hù)結(jié)構(gòu)。