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        極薄煤層工作面自移式頂梁支架的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

        2014-11-11 18:20:34馬通
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2014年23期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用設(shè)計(jì)

        馬通

        摘 要:目前我國在工作面的支護(hù)方式均采用落后的坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù),部分礦井也采用了液壓支架支護(hù)的方式,但各類支護(hù)方式均有不同程度的缺陷。該文提出了在極薄工作面端頭采用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù),并對(duì)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用情況進(jìn)行了說明。指出自移式頂梁支架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安全可靠、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn),可有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度,改善作業(yè)環(huán)境,對(duì)各類工作面巷道有良好的適應(yīng)能力。是一種具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益的支護(hù)裝置。

        關(guān)鍵詞:極薄煤層工作面 頂梁支架 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

        中圖分類號(hào):TD421.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)08(b)-0087-02

        1 問題的提出

        我國小于1.2 m的極薄煤層分布非常廣泛,特別是在西南片區(qū)的煤炭儲(chǔ)量中占有極大的比例。長期以來,極薄煤層的開采非常困難,效率低下、成本高昂,安全壓力極大。傳統(tǒng)上對(duì)極薄煤層的支護(hù)一般采用坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù)兩種形式,但是這兩種支護(hù)方式都存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、支護(hù)強(qiáng)度低、安全狀況差、勞動(dòng)效率低等缺陷。

        近年來,隨著采煤技術(shù)的發(fā)展,在一些礦井的薄煤層也采用了綜采和高檔普采技術(shù)。綜采利用爬底板采煤機(jī)、液壓支架和刮板機(jī)配套采煤;但是對(duì)于小于1.2 m極薄煤層,使用液壓支架支護(hù)導(dǎo)致井下作業(yè)空間極其狹小,作業(yè)環(huán)境非常惡劣,同時(shí)支護(hù)成本也太高。高檔普采則利用爬底板采煤機(jī)、單體支柱和刮板機(jī)配套采煤,但是這又帶來新的問題,礦工在井下移柱時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全壓力也較大。因此對(duì)于極薄煤層的開采,急需一種新的支護(hù)裝備來解決面臨的問題。

        2 支護(hù)裝備的基本要求

        (1)保證工作面主要支護(hù)工作機(jī)械化,操作簡單,降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作面的推進(jìn)速度。

        (2)支護(hù)裝置應(yīng)具有較高的支護(hù)強(qiáng)度,維護(hù)好巷道的頂板,實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面的安全支護(hù)。

        (3)支護(hù)裝置應(yīng)盡量少占用工作斷面空間,增大礦工工作空間和人員、材料通過空間。

        (4)支護(hù)裝置應(yīng)具備一定超前支護(hù)的作用,以保護(hù)工作面內(nèi)的采煤機(jī)和刮板機(jī)。

        (5)為保證支護(hù)裝置的支護(hù)強(qiáng)度要求,支架移動(dòng)時(shí)只能局部卸載,以便對(duì)工作面頂板有可靠的支護(hù),使頂板不致因反復(fù)移架支撐而造成影響。

        (6)支護(hù)裝置應(yīng)由足夠的初撐力,并能做到及時(shí)支護(hù),防止直接頂早期離層。

        3 自移式頂梁支架的設(shè)計(jì)

        3.1 自移式頂梁支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        為了滿足極薄煤層工作面支護(hù)裝置的功能要求,達(dá)到設(shè)計(jì)目的,確定采用并列滑移、液壓千斤頂實(shí)現(xiàn)自移的頂梁支架結(jié)構(gòu)形式。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        自移式端頭支架的頂板由主梁和副梁兩根頂梁構(gòu)成,頂梁上各裝設(shè)前探梁一根,前探梁的可拆卸,也可根據(jù)工作面布置情況對(duì)前探梁長度作適當(dāng)修改,以滿足不同頂板狀況的要求。為滿足支護(hù)強(qiáng)度要求,主梁、副梁和前探梁均采用箱型梁結(jié)構(gòu)。主梁和副梁之間采用滑銷和托架進(jìn)行組合并實(shí)現(xiàn)快速組合連接。

        每根頂梁上均裝設(shè)有三根固定立柱,以及一根活動(dòng)立柱,活動(dòng)立柱可以支撐在前探梁上的任意位置。從圖1可以看出中間兩根立柱的安裝間距達(dá)2390 mm,同時(shí)取消了整體底座,保證了足夠大的工作空間、行人和材料通過空間,也保證了對(duì)不同巷道良好的適應(yīng)能力。立柱由單體支柱改制而成,可以根據(jù)不同的采高更換適當(dāng)規(guī)格的單體支柱。對(duì)于極薄煤層而言,采用單體支柱改制而成的立柱,可以減少大量的管路及其附屬設(shè)施,不占用寶貴的工作空間。

        主梁和副梁上分別固定有兩件支撐托架,托架的另一端通過滑銷分別和主、副梁連接,滑銷可在主梁和副梁上專門設(shè)計(jì)的滑道內(nèi)自由滑動(dòng),即主、副梁之間可以實(shí)現(xiàn)在長度方向的自由滑動(dòng)。但在寬度方向,由于托架和滑銷的鎖定作用,主、副梁之間不能發(fā)生相對(duì)位移。通過對(duì)滑銷和立柱安裝方式的特殊設(shè)計(jì),該裝置可以適應(yīng)頂板不平和存在一定傾角的能力。

        主、副梁上連接固定了一件移架千斤頂,以實(shí)現(xiàn)頂梁的自動(dòng)移動(dòng),每次移動(dòng)的最大距離為800 mm。

        3.2 自移式頂梁支架的工作原理

        由于自移式頂梁支架的立柱采用單體支柱改制而成,因此其液壓控制系統(tǒng)非常簡單,操作簡便快捷。

        3.2.1 支護(hù)

        在工作面將頂梁支架組合完畢后,用注液槍對(duì)主、副梁上的固定立柱注液,支架升起對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù),然后在根據(jù)工作面割煤情況在前探梁的適當(dāng)位置支撐起活動(dòng)立柱,支護(hù)工作結(jié)束。

        3.2.2 移架

        自移式頂梁支架的移動(dòng)方式是主、副頂梁交替跳步式移動(dòng),每次必須使主梁前移后,副梁再跟著移動(dòng)直至主、副梁位置一致,再次移動(dòng)時(shí)仍先移動(dòng)主梁,后移動(dòng)副梁。移架的具體步驟為:先卸載主梁上的活動(dòng)立柱,再依次卸載主梁上的固定立柱,主梁降下并落在副梁上托架上,控制操作閥使移架千斤頂柱頭伸出并帶動(dòng)主梁前移,直至移動(dòng)一個(gè)步距后停止。對(duì)主梁上的立柱注液,使主梁處于支撐狀態(tài);對(duì)副梁上的立柱卸載,待副梁下落至主梁上的托架后,控制操作閥使副梁前移直至與主梁平齊,對(duì)副梁上的立柱注液,副梁上升并處于支撐狀態(tài),直此一個(gè)移架循環(huán)結(jié)束。

        3.3 自移式頂梁支架的主要技術(shù)參數(shù)

        最大高度:1250 mm(1.0 m支柱時(shí)),最大高度可以根據(jù)不同規(guī)格的支柱進(jìn)行調(diào)整。

        最小高度:655 mm

        支架長度:4470 mm

        支架寬度:510 mm

        每架立柱數(shù)(二根頂梁組合):8根

        初撐力(泵站壓力31.5 MPa): 1980 kN

        額定工作阻力(工作狀態(tài)):2386KN

        移架千斤頂推力/拉力(kN):98/48

        頂梁支架移架步距:≤800 mm。

        4 自移式頂梁的應(yīng)用

        在薄煤層或極薄煤層工作面的機(jī)械化采煤,一般使用爬底板采煤機(jī)割煤和刮板輸送機(jī)運(yùn)煤,如使用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù),需根據(jù)煤層厚度選用規(guī)格適宜的支柱。

        支架在工作面進(jìn)行安裝時(shí),將支架的前端頭與煤壁之間的距離控制在約200 mm,使刮板機(jī)緊靠支架上的第一根固定立柱,支架的活動(dòng)立柱再靠住刮板機(jī),活動(dòng)立柱前再布置爬底板采煤機(jī)。此時(shí)支架超前支護(hù)約900 mm,采煤機(jī)和刮板機(jī)均處于支架前探梁的保護(hù)之下,并留出了采煤機(jī)的通過空間。

        當(dāng)采煤機(jī)通過支架后,將活動(dòng)立柱前移一個(gè)步距(約800 mm)再進(jìn)行支撐,此時(shí)刮板機(jī)距離活動(dòng)立柱一個(gè)步距,刮板機(jī)有了一個(gè)步距的前移空間。待采煤機(jī)完全通過并再前進(jìn)一定距離后,可推動(dòng)刮板機(jī)中部槽體向煤壁方向移動(dòng)一個(gè)步距。當(dāng)刮板機(jī)中部槽前移后,頂梁支架前移的空間也已留出,此時(shí)即可按頂梁支架的移架操作程序進(jìn)行移架。

        在實(shí)際應(yīng)用中,為了防止立柱在松軟底板扎底,可為立柱戴上柱鞋。同時(shí)為了防止后部竄矸,可在支架頂梁后端加掛防護(hù)板。

        5 結(jié)語

        自移式頂梁支架結(jié)構(gòu)緊湊,成本低廉,安全可靠,操作簡單,可有效地對(duì)工作面進(jìn)行支護(hù)。自移式頂梁支架與液壓支架比較,可有效提升工作面礦工工作空間,增大了行人和材料通過空間,改善作業(yè)環(huán)境,并可大幅度降低支護(hù)成本。與單體支柱支護(hù)比較,由于其提高了自動(dòng)化程度,大幅度降低了礦工勞動(dòng)強(qiáng)度,生產(chǎn)效率顯著提高,工作面的支護(hù)質(zhì)量明顯提高。自移式頂梁支架對(duì)各類巷道具有良好的適應(yīng)性,可用于各類薄和極薄工作面,具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 刑???煤礦支護(hù)手冊[M].煤炭工業(yè)出版社,2009.endprint

        摘 要:目前我國在工作面的支護(hù)方式均采用落后的坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù),部分礦井也采用了液壓支架支護(hù)的方式,但各類支護(hù)方式均有不同程度的缺陷。該文提出了在極薄工作面端頭采用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù),并對(duì)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用情況進(jìn)行了說明。指出自移式頂梁支架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安全可靠、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn),可有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度,改善作業(yè)環(huán)境,對(duì)各類工作面巷道有良好的適應(yīng)能力。是一種具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益的支護(hù)裝置。

        關(guān)鍵詞:極薄煤層工作面 頂梁支架 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

        中圖分類號(hào):TD421.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)08(b)-0087-02

        1 問題的提出

        我國小于1.2 m的極薄煤層分布非常廣泛,特別是在西南片區(qū)的煤炭儲(chǔ)量中占有極大的比例。長期以來,極薄煤層的開采非常困難,效率低下、成本高昂,安全壓力極大。傳統(tǒng)上對(duì)極薄煤層的支護(hù)一般采用坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù)兩種形式,但是這兩種支護(hù)方式都存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、支護(hù)強(qiáng)度低、安全狀況差、勞動(dòng)效率低等缺陷。

        近年來,隨著采煤技術(shù)的發(fā)展,在一些礦井的薄煤層也采用了綜采和高檔普采技術(shù)。綜采利用爬底板采煤機(jī)、液壓支架和刮板機(jī)配套采煤;但是對(duì)于小于1.2 m極薄煤層,使用液壓支架支護(hù)導(dǎo)致井下作業(yè)空間極其狹小,作業(yè)環(huán)境非常惡劣,同時(shí)支護(hù)成本也太高。高檔普采則利用爬底板采煤機(jī)、單體支柱和刮板機(jī)配套采煤,但是這又帶來新的問題,礦工在井下移柱時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全壓力也較大。因此對(duì)于極薄煤層的開采,急需一種新的支護(hù)裝備來解決面臨的問題。

        2 支護(hù)裝備的基本要求

        (1)保證工作面主要支護(hù)工作機(jī)械化,操作簡單,降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作面的推進(jìn)速度。

        (2)支護(hù)裝置應(yīng)具有較高的支護(hù)強(qiáng)度,維護(hù)好巷道的頂板,實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面的安全支護(hù)。

        (3)支護(hù)裝置應(yīng)盡量少占用工作斷面空間,增大礦工工作空間和人員、材料通過空間。

        (4)支護(hù)裝置應(yīng)具備一定超前支護(hù)的作用,以保護(hù)工作面內(nèi)的采煤機(jī)和刮板機(jī)。

        (5)為保證支護(hù)裝置的支護(hù)強(qiáng)度要求,支架移動(dòng)時(shí)只能局部卸載,以便對(duì)工作面頂板有可靠的支護(hù),使頂板不致因反復(fù)移架支撐而造成影響。

        (6)支護(hù)裝置應(yīng)由足夠的初撐力,并能做到及時(shí)支護(hù),防止直接頂早期離層。

        3 自移式頂梁支架的設(shè)計(jì)

        3.1 自移式頂梁支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        為了滿足極薄煤層工作面支護(hù)裝置的功能要求,達(dá)到設(shè)計(jì)目的,確定采用并列滑移、液壓千斤頂實(shí)現(xiàn)自移的頂梁支架結(jié)構(gòu)形式。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        自移式端頭支架的頂板由主梁和副梁兩根頂梁構(gòu)成,頂梁上各裝設(shè)前探梁一根,前探梁的可拆卸,也可根據(jù)工作面布置情況對(duì)前探梁長度作適當(dāng)修改,以滿足不同頂板狀況的要求。為滿足支護(hù)強(qiáng)度要求,主梁、副梁和前探梁均采用箱型梁結(jié)構(gòu)。主梁和副梁之間采用滑銷和托架進(jìn)行組合并實(shí)現(xiàn)快速組合連接。

        每根頂梁上均裝設(shè)有三根固定立柱,以及一根活動(dòng)立柱,活動(dòng)立柱可以支撐在前探梁上的任意位置。從圖1可以看出中間兩根立柱的安裝間距達(dá)2390 mm,同時(shí)取消了整體底座,保證了足夠大的工作空間、行人和材料通過空間,也保證了對(duì)不同巷道良好的適應(yīng)能力。立柱由單體支柱改制而成,可以根據(jù)不同的采高更換適當(dāng)規(guī)格的單體支柱。對(duì)于極薄煤層而言,采用單體支柱改制而成的立柱,可以減少大量的管路及其附屬設(shè)施,不占用寶貴的工作空間。

        主梁和副梁上分別固定有兩件支撐托架,托架的另一端通過滑銷分別和主、副梁連接,滑銷可在主梁和副梁上專門設(shè)計(jì)的滑道內(nèi)自由滑動(dòng),即主、副梁之間可以實(shí)現(xiàn)在長度方向的自由滑動(dòng)。但在寬度方向,由于托架和滑銷的鎖定作用,主、副梁之間不能發(fā)生相對(duì)位移。通過對(duì)滑銷和立柱安裝方式的特殊設(shè)計(jì),該裝置可以適應(yīng)頂板不平和存在一定傾角的能力。

        主、副梁上連接固定了一件移架千斤頂,以實(shí)現(xiàn)頂梁的自動(dòng)移動(dòng),每次移動(dòng)的最大距離為800 mm。

        3.2 自移式頂梁支架的工作原理

        由于自移式頂梁支架的立柱采用單體支柱改制而成,因此其液壓控制系統(tǒng)非常簡單,操作簡便快捷。

        3.2.1 支護(hù)

        在工作面將頂梁支架組合完畢后,用注液槍對(duì)主、副梁上的固定立柱注液,支架升起對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù),然后在根據(jù)工作面割煤情況在前探梁的適當(dāng)位置支撐起活動(dòng)立柱,支護(hù)工作結(jié)束。

        3.2.2 移架

        自移式頂梁支架的移動(dòng)方式是主、副頂梁交替跳步式移動(dòng),每次必須使主梁前移后,副梁再跟著移動(dòng)直至主、副梁位置一致,再次移動(dòng)時(shí)仍先移動(dòng)主梁,后移動(dòng)副梁。移架的具體步驟為:先卸載主梁上的活動(dòng)立柱,再依次卸載主梁上的固定立柱,主梁降下并落在副梁上托架上,控制操作閥使移架千斤頂柱頭伸出并帶動(dòng)主梁前移,直至移動(dòng)一個(gè)步距后停止。對(duì)主梁上的立柱注液,使主梁處于支撐狀態(tài);對(duì)副梁上的立柱卸載,待副梁下落至主梁上的托架后,控制操作閥使副梁前移直至與主梁平齊,對(duì)副梁上的立柱注液,副梁上升并處于支撐狀態(tài),直此一個(gè)移架循環(huán)結(jié)束。

        3.3 自移式頂梁支架的主要技術(shù)參數(shù)

        最大高度:1250 mm(1.0 m支柱時(shí)),最大高度可以根據(jù)不同規(guī)格的支柱進(jìn)行調(diào)整。

        最小高度:655 mm

        支架長度:4470 mm

        支架寬度:510 mm

        每架立柱數(shù)(二根頂梁組合):8根

        初撐力(泵站壓力31.5 MPa): 1980 kN

        額定工作阻力(工作狀態(tài)):2386KN

        移架千斤頂推力/拉力(kN):98/48

        頂梁支架移架步距:≤800 mm。

        4 自移式頂梁的應(yīng)用

        在薄煤層或極薄煤層工作面的機(jī)械化采煤,一般使用爬底板采煤機(jī)割煤和刮板輸送機(jī)運(yùn)煤,如使用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù),需根據(jù)煤層厚度選用規(guī)格適宜的支柱。

        支架在工作面進(jìn)行安裝時(shí),將支架的前端頭與煤壁之間的距離控制在約200 mm,使刮板機(jī)緊靠支架上的第一根固定立柱,支架的活動(dòng)立柱再靠住刮板機(jī),活動(dòng)立柱前再布置爬底板采煤機(jī)。此時(shí)支架超前支護(hù)約900 mm,采煤機(jī)和刮板機(jī)均處于支架前探梁的保護(hù)之下,并留出了采煤機(jī)的通過空間。

        當(dāng)采煤機(jī)通過支架后,將活動(dòng)立柱前移一個(gè)步距(約800 mm)再進(jìn)行支撐,此時(shí)刮板機(jī)距離活動(dòng)立柱一個(gè)步距,刮板機(jī)有了一個(gè)步距的前移空間。待采煤機(jī)完全通過并再前進(jìn)一定距離后,可推動(dòng)刮板機(jī)中部槽體向煤壁方向移動(dòng)一個(gè)步距。當(dāng)刮板機(jī)中部槽前移后,頂梁支架前移的空間也已留出,此時(shí)即可按頂梁支架的移架操作程序進(jìn)行移架。

        在實(shí)際應(yīng)用中,為了防止立柱在松軟底板扎底,可為立柱戴上柱鞋。同時(shí)為了防止后部竄矸,可在支架頂梁后端加掛防護(hù)板。

        5 結(jié)語

        自移式頂梁支架結(jié)構(gòu)緊湊,成本低廉,安全可靠,操作簡單,可有效地對(duì)工作面進(jìn)行支護(hù)。自移式頂梁支架與液壓支架比較,可有效提升工作面礦工工作空間,增大了行人和材料通過空間,改善作業(yè)環(huán)境,并可大幅度降低支護(hù)成本。與單體支柱支護(hù)比較,由于其提高了自動(dòng)化程度,大幅度降低了礦工勞動(dòng)強(qiáng)度,生產(chǎn)效率顯著提高,工作面的支護(hù)質(zhì)量明顯提高。自移式頂梁支架對(duì)各類巷道具有良好的適應(yīng)性,可用于各類薄和極薄工作面,具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 刑???煤礦支護(hù)手冊[M].煤炭工業(yè)出版社,2009.endprint

        摘 要:目前我國在工作面的支護(hù)方式均采用落后的坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù),部分礦井也采用了液壓支架支護(hù)的方式,但各類支護(hù)方式均有不同程度的缺陷。該文提出了在極薄工作面端頭采用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù),并對(duì)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用情況進(jìn)行了說明。指出自移式頂梁支架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安全可靠、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn),可有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度,改善作業(yè)環(huán)境,對(duì)各類工作面巷道有良好的適應(yīng)能力。是一種具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益的支護(hù)裝置。

        關(guān)鍵詞:極薄煤層工作面 頂梁支架 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

        中圖分類號(hào):TD421.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)08(b)-0087-02

        1 問題的提出

        我國小于1.2 m的極薄煤層分布非常廣泛,特別是在西南片區(qū)的煤炭儲(chǔ)量中占有極大的比例。長期以來,極薄煤層的開采非常困難,效率低下、成本高昂,安全壓力極大。傳統(tǒng)上對(duì)極薄煤層的支護(hù)一般采用坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù)兩種形式,但是這兩種支護(hù)方式都存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、支護(hù)強(qiáng)度低、安全狀況差、勞動(dòng)效率低等缺陷。

        近年來,隨著采煤技術(shù)的發(fā)展,在一些礦井的薄煤層也采用了綜采和高檔普采技術(shù)。綜采利用爬底板采煤機(jī)、液壓支架和刮板機(jī)配套采煤;但是對(duì)于小于1.2 m極薄煤層,使用液壓支架支護(hù)導(dǎo)致井下作業(yè)空間極其狹小,作業(yè)環(huán)境非常惡劣,同時(shí)支護(hù)成本也太高。高檔普采則利用爬底板采煤機(jī)、單體支柱和刮板機(jī)配套采煤,但是這又帶來新的問題,礦工在井下移柱時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全壓力也較大。因此對(duì)于極薄煤層的開采,急需一種新的支護(hù)裝備來解決面臨的問題。

        2 支護(hù)裝備的基本要求

        (1)保證工作面主要支護(hù)工作機(jī)械化,操作簡單,降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作面的推進(jìn)速度。

        (2)支護(hù)裝置應(yīng)具有較高的支護(hù)強(qiáng)度,維護(hù)好巷道的頂板,實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面的安全支護(hù)。

        (3)支護(hù)裝置應(yīng)盡量少占用工作斷面空間,增大礦工工作空間和人員、材料通過空間。

        (4)支護(hù)裝置應(yīng)具備一定超前支護(hù)的作用,以保護(hù)工作面內(nèi)的采煤機(jī)和刮板機(jī)。

        (5)為保證支護(hù)裝置的支護(hù)強(qiáng)度要求,支架移動(dòng)時(shí)只能局部卸載,以便對(duì)工作面頂板有可靠的支護(hù),使頂板不致因反復(fù)移架支撐而造成影響。

        (6)支護(hù)裝置應(yīng)由足夠的初撐力,并能做到及時(shí)支護(hù),防止直接頂早期離層。

        3 自移式頂梁支架的設(shè)計(jì)

        3.1 自移式頂梁支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        為了滿足極薄煤層工作面支護(hù)裝置的功能要求,達(dá)到設(shè)計(jì)目的,確定采用并列滑移、液壓千斤頂實(shí)現(xiàn)自移的頂梁支架結(jié)構(gòu)形式。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        自移式端頭支架的頂板由主梁和副梁兩根頂梁構(gòu)成,頂梁上各裝設(shè)前探梁一根,前探梁的可拆卸,也可根據(jù)工作面布置情況對(duì)前探梁長度作適當(dāng)修改,以滿足不同頂板狀況的要求。為滿足支護(hù)強(qiáng)度要求,主梁、副梁和前探梁均采用箱型梁結(jié)構(gòu)。主梁和副梁之間采用滑銷和托架進(jìn)行組合并實(shí)現(xiàn)快速組合連接。

        每根頂梁上均裝設(shè)有三根固定立柱,以及一根活動(dòng)立柱,活動(dòng)立柱可以支撐在前探梁上的任意位置。從圖1可以看出中間兩根立柱的安裝間距達(dá)2390 mm,同時(shí)取消了整體底座,保證了足夠大的工作空間、行人和材料通過空間,也保證了對(duì)不同巷道良好的適應(yīng)能力。立柱由單體支柱改制而成,可以根據(jù)不同的采高更換適當(dāng)規(guī)格的單體支柱。對(duì)于極薄煤層而言,采用單體支柱改制而成的立柱,可以減少大量的管路及其附屬設(shè)施,不占用寶貴的工作空間。

        主梁和副梁上分別固定有兩件支撐托架,托架的另一端通過滑銷分別和主、副梁連接,滑銷可在主梁和副梁上專門設(shè)計(jì)的滑道內(nèi)自由滑動(dòng),即主、副梁之間可以實(shí)現(xiàn)在長度方向的自由滑動(dòng)。但在寬度方向,由于托架和滑銷的鎖定作用,主、副梁之間不能發(fā)生相對(duì)位移。通過對(duì)滑銷和立柱安裝方式的特殊設(shè)計(jì),該裝置可以適應(yīng)頂板不平和存在一定傾角的能力。

        主、副梁上連接固定了一件移架千斤頂,以實(shí)現(xiàn)頂梁的自動(dòng)移動(dòng),每次移動(dòng)的最大距離為800 mm。

        3.2 自移式頂梁支架的工作原理

        由于自移式頂梁支架的立柱采用單體支柱改制而成,因此其液壓控制系統(tǒng)非常簡單,操作簡便快捷。

        3.2.1 支護(hù)

        在工作面將頂梁支架組合完畢后,用注液槍對(duì)主、副梁上的固定立柱注液,支架升起對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù),然后在根據(jù)工作面割煤情況在前探梁的適當(dāng)位置支撐起活動(dòng)立柱,支護(hù)工作結(jié)束。

        3.2.2 移架

        自移式頂梁支架的移動(dòng)方式是主、副頂梁交替跳步式移動(dòng),每次必須使主梁前移后,副梁再跟著移動(dòng)直至主、副梁位置一致,再次移動(dòng)時(shí)仍先移動(dòng)主梁,后移動(dòng)副梁。移架的具體步驟為:先卸載主梁上的活動(dòng)立柱,再依次卸載主梁上的固定立柱,主梁降下并落在副梁上托架上,控制操作閥使移架千斤頂柱頭伸出并帶動(dòng)主梁前移,直至移動(dòng)一個(gè)步距后停止。對(duì)主梁上的立柱注液,使主梁處于支撐狀態(tài);對(duì)副梁上的立柱卸載,待副梁下落至主梁上的托架后,控制操作閥使副梁前移直至與主梁平齊,對(duì)副梁上的立柱注液,副梁上升并處于支撐狀態(tài),直此一個(gè)移架循環(huán)結(jié)束。

        3.3 自移式頂梁支架的主要技術(shù)參數(shù)

        最大高度:1250 mm(1.0 m支柱時(shí)),最大高度可以根據(jù)不同規(guī)格的支柱進(jìn)行調(diào)整。

        最小高度:655 mm

        支架長度:4470 mm

        支架寬度:510 mm

        每架立柱數(shù)(二根頂梁組合):8根

        初撐力(泵站壓力31.5 MPa): 1980 kN

        額定工作阻力(工作狀態(tài)):2386KN

        移架千斤頂推力/拉力(kN):98/48

        頂梁支架移架步距:≤800 mm。

        4 自移式頂梁的應(yīng)用

        在薄煤層或極薄煤層工作面的機(jī)械化采煤,一般使用爬底板采煤機(jī)割煤和刮板輸送機(jī)運(yùn)煤,如使用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù),需根據(jù)煤層厚度選用規(guī)格適宜的支柱。

        支架在工作面進(jìn)行安裝時(shí),將支架的前端頭與煤壁之間的距離控制在約200 mm,使刮板機(jī)緊靠支架上的第一根固定立柱,支架的活動(dòng)立柱再靠住刮板機(jī),活動(dòng)立柱前再布置爬底板采煤機(jī)。此時(shí)支架超前支護(hù)約900 mm,采煤機(jī)和刮板機(jī)均處于支架前探梁的保護(hù)之下,并留出了采煤機(jī)的通過空間。

        當(dāng)采煤機(jī)通過支架后,將活動(dòng)立柱前移一個(gè)步距(約800 mm)再進(jìn)行支撐,此時(shí)刮板機(jī)距離活動(dòng)立柱一個(gè)步距,刮板機(jī)有了一個(gè)步距的前移空間。待采煤機(jī)完全通過并再前進(jìn)一定距離后,可推動(dòng)刮板機(jī)中部槽體向煤壁方向移動(dòng)一個(gè)步距。當(dāng)刮板機(jī)中部槽前移后,頂梁支架前移的空間也已留出,此時(shí)即可按頂梁支架的移架操作程序進(jìn)行移架。

        在實(shí)際應(yīng)用中,為了防止立柱在松軟底板扎底,可為立柱戴上柱鞋。同時(shí)為了防止后部竄矸,可在支架頂梁后端加掛防護(hù)板。

        5 結(jié)語

        自移式頂梁支架結(jié)構(gòu)緊湊,成本低廉,安全可靠,操作簡單,可有效地對(duì)工作面進(jìn)行支護(hù)。自移式頂梁支架與液壓支架比較,可有效提升工作面礦工工作空間,增大了行人和材料通過空間,改善作業(yè)環(huán)境,并可大幅度降低支護(hù)成本。與單體支柱支護(hù)比較,由于其提高了自動(dòng)化程度,大幅度降低了礦工勞動(dòng)強(qiáng)度,生產(chǎn)效率顯著提高,工作面的支護(hù)質(zhì)量明顯提高。自移式頂梁支架對(duì)各類巷道具有良好的適應(yīng)性,可用于各類薄和極薄工作面,具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 刑???煤礦支護(hù)手冊[M].煤炭工業(yè)出版社,2009.endprint

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