趙世旭

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司 機(jī)電廠，山西 太原 030053)

1 問題的提出

煤礦安全規(guī)程第五十條規(guī)定“采煤工作面所有安全出口與巷道的連接處20 m范圍內(nèi)，必須加強(qiáng)支護(hù)”，即超前支護(hù)。運(yùn)輸巷超前支護(hù)轉(zhuǎn)載一體化布置見圖1。

目前，我國大部分超前支護(hù)均采用單體液壓支柱或普通超前支護(hù)支架。單體液壓支柱人工搬移，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低。普通超前支護(hù)支架大多為平板整體式頂梁、立柱支撐，靠底座推移支架；該支架體積龐大笨重，運(yùn)輸安裝難度大，造價(jià)高；特別是在運(yùn)輸巷，支架需與轉(zhuǎn)載機(jī)同時(shí)布置，再考慮人行通道，對(duì)巷道的寬度提出了較高要求；另外，在運(yùn)輸機(jī)竄動(dòng)及操作不當(dāng)?shù)那闆r下，轉(zhuǎn)載機(jī)前移時(shí)易受超前支護(hù)支架的影響，出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，造成無法移架或推動(dòng)轉(zhuǎn)載機(jī)。

為了有效解決以上問題，通過多方調(diào)研，西山煤電集團(tuán)機(jī)電廠開發(fā)研制了綜采工作面運(yùn)輸巷支護(hù)轉(zhuǎn)載一體化的綜合裝備。該裝備與端頭支架配合可實(shí)現(xiàn)支護(hù)、轉(zhuǎn)載、自移等功能。

圖1 運(yùn)輸巷超前支護(hù)轉(zhuǎn)載一體化布置圖

2 支架的結(jié)構(gòu)特征

支架的基本結(jié)構(gòu)由頂梁、側(cè)翻板、連桿、立柱、推移千斤頂、側(cè)翻板千斤頂、底座等組成，見圖2，圖3。

1) 頂梁、側(cè)翻板和立柱構(gòu)成支架支撐頂板的基本結(jié)構(gòu)。支架采用4根頂梁并列布置，每根頂梁用2根立柱支撐；立柱上端頂在頂梁下面的柱窩中，并用銷軸與柱窩鉸接。

2) 4根頂梁通過2根連桿連接成一體，連桿是保證4根頂梁穩(wěn)定工作的重要部件。連桿、推移千斤頂、以及頂梁上的滑道是實(shí)現(xiàn)支架移動(dòng)的主要部件。頂梁之間可以相對(duì)前后移動(dòng)，移動(dòng)距離為推移千斤頂?shù)男谐?800 mm)；又能夠相對(duì)上下移動(dòng)，上下移動(dòng)距離為50 mm。

3) 支架首尾相連布置在運(yùn)輸巷中，支架的外側(cè)立柱下端直接支撐在運(yùn)輸巷底板上；內(nèi)側(cè)立柱下端與底座鉸接，底座與轉(zhuǎn)載機(jī)刮板槽鉸接。轉(zhuǎn)載機(jī)布置在兩內(nèi)側(cè)立柱之間，機(jī)尾與端頭支架連接。

圖2 支架的基本結(jié)構(gòu)圖

圖3 支架基本結(jié)構(gòu)斷面圖

3 支架主要參數(shù)的確定

1) 支架按巷道高3 100 mm、寬4 200 mm設(shè)計(jì)，支架高度為2 ～ 3.1 m，適宜配套的轉(zhuǎn)載機(jī)型號(hào)為SZZ764/200。

2) 設(shè)計(jì)中采煤機(jī)截深按800 mm考慮，即推移千斤頂行程為800 mm。

3) 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，立柱的最小間距設(shè)計(jì)為2 800 mm，因此, 3節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)連接槽可適配1節(jié)支架。3節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)連接槽長4 500 mm，取支架頂梁長度為4 300 mm。為滿足“采煤工作面所有安全出口與巷道的連接處20 m范圍內(nèi)，必須加強(qiáng)支護(hù)” 的規(guī)定，支架由5節(jié)組成，即超前支護(hù)長度為21.5 m。

4) 按支護(hù)強(qiáng)度為0.5 MPa考慮，每節(jié)支架需要的工作阻力取6 000 kN, 則5節(jié)支架總工作阻力為30 000 kN。每節(jié)支架8根立柱，則每根立柱的工作阻力為750 kN，取缸徑/桿徑為d160 mm/d150 mm，安全閥開啟壓力37.3 MPa。

4 支架關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)

4.1 頂梁

頂梁分為內(nèi)、外頂梁，內(nèi)頂梁上有側(cè)翻板耳座。內(nèi)外頂梁上有連桿固定座和連桿滑移軌道，見圖4。

圖4 內(nèi)、外頂梁結(jié)構(gòu)圖

4.2 底座

底座分為內(nèi)、外底座，內(nèi)底座有耳子與轉(zhuǎn)載機(jī)鉸接，見圖5。

圖5 內(nèi)、外底座結(jié)構(gòu)圖

4.3 連桿

連桿上有2個(gè)固定銷和2個(gè)滑移銷，以及推移千斤頂連接座，見圖6。

圖6 連桿結(jié)構(gòu)圖

5 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為了簡化液壓系統(tǒng)的操作，將操縱閥設(shè)計(jì)為5節(jié)支架由同一個(gè)操縱閥控制，即5節(jié)支架的立柱、推移千斤頂和側(cè)翻板千斤頂同時(shí)動(dòng)作。同時(shí)，每一節(jié)支架還能單獨(dú)操縱控制。在實(shí)際操作時(shí)需注意，內(nèi)側(cè)頂梁立柱與外側(cè)頂梁立柱不得同時(shí)收回閉鎖。

6 支架動(dòng)作操作流程

1) 將兩外側(cè)頂梁的立柱卸壓、頂梁下落，然后將推移千斤頂收回，在推移千斤頂?shù)淖饔孟拢B桿在導(dǎo)軌中滑動(dòng)，帶動(dòng)外側(cè)頂梁向前移動(dòng)，直至推移千斤頂全部收回，見圖7。

圖7 支架推移示意圖

2) 將外側(cè)頂梁立柱升起，支撐頂板。

3) 將兩內(nèi)側(cè)頂梁的立柱卸壓、提柱，轉(zhuǎn)載機(jī)槽被抬起少量距離，將推移千斤頂伸出，在推移千斤頂?shù)淖饔孟拢B桿在導(dǎo)軌中滑動(dòng)，帶動(dòng)內(nèi)側(cè)頂梁向前移動(dòng)，直至推移千斤頂全部伸出。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)載機(jī)在端頭支架推移千斤頂?shù)淖饔孟峦瑫r(shí)向前移動(dòng)。

4) 給內(nèi)側(cè)立柱加壓，將內(nèi)側(cè)頂梁升起以支撐頂板，支架完成移架。

5) 端頭支架拉架。

7 結(jié) 論

1) 與普通超前支護(hù)支架相比，該支架與轉(zhuǎn)載機(jī)連為一體，實(shí)現(xiàn)綜采面運(yùn)輸巷支護(hù)轉(zhuǎn)載一體化，解決了卡死現(xiàn)象。

2) 運(yùn)輸方便，支架設(shè)計(jì)成組合式，可以方便快速安裝和拆卸。

3) 適應(yīng)于上山和下山，支架為懸移式，立柱上耳座為活動(dòng)節(jié)，當(dāng)立柱提起時(shí)，會(huì)由于重力自動(dòng)垂直而找正。

4) 拆卸安裝方便，絕大多數(shù)的連接件都設(shè)計(jì)成插接式結(jié)構(gòu)用銷釘鎖定，因此，拆卸、安裝方便，當(dāng)某部件損壞時(shí)，可方便地在井下更換。

5) 不影響巷道的有效通風(fēng)面積。

6) 采用2根推移油缸，一次伸和縮的動(dòng)作，即可完成所有梁和立柱的前移?？刂坪唵危瑒?dòng)作快捷，并可適量調(diào)偏。

7) 不破壞錨桿端頭，采用4根頂梁，利用錨桿間距的空隙，只要錨桿施工時(shí)成排成行，行走就沒有問題，橫梁前移與頂板的最大間距為200 mm，不影響錨桿端頭。

8) 支架頂梁設(shè)計(jì)成箱形結(jié)構(gòu)，并加有側(cè)翻板，提高了對(duì)頂板的防護(hù)能力。

9) 當(dāng)內(nèi)側(cè)頂梁立柱支撐時(shí)，會(huì)給轉(zhuǎn)載機(jī)一個(gè)壓力，端頭支架可借此依靠轉(zhuǎn)載機(jī)實(shí)現(xiàn)自移。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局. 煤礦安全規(guī)程[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2013：129-130.

[2]曹允偉. 煤礦開采方法[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：35-37.

[3]綜采技術(shù)手冊(cè)編委會(huì). 綜采技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2006:9-10.