陳國強

（徐礦集團天山礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 庫車 842000）

0 概述

俄霍布拉克煤礦是徐礦集團早期援疆企業(yè)，坐落在新疆庫車縣北山礦區(qū)，目前產(chǎn)能達600 萬t/a，礦井布置2 個回采工作面，一個一次采全高，一個綜采放頂煤，目前正在回采5305 工作面為綜采放頂煤工作面，其走向長度2100m，傾向長度195m，煤層厚度9.5m，采放比1：2，煤層賦存條件較好，工作面日推進10m，產(chǎn)量15000t/d，屬高產(chǎn)高效工作面。該面配套主要設(shè)備為SL300 采煤機，SGZ800/1400 前部刮板運輸機，SGZ1000/2000 后部刮板運輸機，ZF12000/25/38 型放頂煤中間支架，ZFG12000/25/38 型放頂煤過渡支架等，經(jīng)過生產(chǎn)實踐，工作面煤機、溜子配套較好，支架暴露一些設(shè)計缺陷，一定程度制約安全生產(chǎn)，為此礦方與支架廠進行溝通分析，有針對性的進行技術(shù)改造，取得成功，促進礦井安全生產(chǎn)。

1 支架存在的主要問題

5305 工作面的支架為鄭煤機集團設(shè)計，徐州華東機械廠加工的，共使用ZF12000/25/38 型放頂煤中間支架112 架，ZFG12000/25/38 型放頂煤過渡支架7 架，使用過程中暴露的設(shè)計缺陷主要有：

1）小尾梁側(cè)方漏煤矸。中間支架的小尾梁插板放煤機構(gòu)未設(shè)計側(cè)護裝置，大塊的煤矸側(cè)漏，進入后部刮板運輸機，影響煤質(zhì)，量大時將刮板運輸機壓死。

2）推移框架易損壞。中間支架的推移框架與推移千斤頂連接頭容易斷裂，推移框架與運輸機中部槽連接頭處容易開焊撕裂翻口或者連接銷軸彎曲斷裂。

3）無抬底裝置，拉架推溜困難。過渡支架由于未設(shè)計抬底裝置，造成拉架時支架前底座啃底板，推移框架上翹推不動運輸機機頭，且隨著輸送機前移時造成支架跟著上爬，容易發(fā)生側(cè)翻事故。

上述問題的存在一定程度制約了工作面安全生產(chǎn)，必須對之改造，加以完善。

2 技術(shù)改造方案

2.1 ZF12000/25/38 型支架小尾梁側(cè)方漏煤矸問題改造

1）ZF12000/25/38 型支架為4 柱低位放頂煤支架，主要技術(shù)參數(shù)為：支護高度2500-3800mm，寬度1660-1860mm，中心距1760mm，工作阻力12000KN，支護強度1.14，采用前后雙形正4 連桿結(jié)構(gòu)，頂梁與掩護梁分別設(shè)置側(cè)護裝置，頂梁與掩護梁鉸接處采取有效的防漏矸措施，放煤機構(gòu)采用小尾梁+插板結(jié)構(gòu)。在實際使用過程中，由于支架頂梁和掩護梁的側(cè)護板在伸出時，放煤小尾梁相互之間存在間隙最大達到250mm 以上，放煤工操作時控制不好極易造成大塊煤矸漏下，壓死后部溜子。未經(jīng)改造的小尾梁+插板機構(gòu)，見圖1。

2）解決辦法——小尾梁改造加側(cè)護裝置。在小尾梁下部對稱焊接側(cè)護千斤頂座，彈簧導(dǎo)向筒，小尾梁頂?shù)拈_出下沉式側(cè)護板導(dǎo)向滑道；側(cè)護裝置由兩側(cè)的側(cè)護千斤頂1、側(cè)護板2、伸出彈簧3 等組成，見圖2。

側(cè)護板嵌在在小尾梁頂?shù)幕郎弦苿?，不易被冒落的矸石壓住，在放煤時側(cè)護板與小尾梁插板聯(lián)動，插板收回時側(cè)護板收回實現(xiàn)放煤，當(dāng)放煤結(jié)束時插板伸出，側(cè)護板伸出，支架小尾梁間被封閉，防止側(cè)方竄矸漏煤，保證煤質(zhì)，防止壓死溜子。

2.2 ZF12000/25/38 型支架推移框架易損壞的改進

ZF12000/25/38 型支架采用的是長推移框架裝置，屬于間接推移，這種推移裝置的推移千斤頂缸體與支架底座前端連接，千斤頂活塞桿與推移框架后端連接，推移框架前端再與運輸機中部槽通過連接頭連接。推移框架前端與運輸機中部槽連接的銷軸耳板容易開焊撕裂、翻口的主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。用兩個“U”形抱箍圍繞框架對焊加固，中間鉆銷孔后造成強度不夠，此處受力復(fù)雜，既有縱向力，又向上（向下）的壓力，極易被頂開焊造成撕裂翻口或者是將銷軸拉彎拉斷。

改造辦法：

1）加大抱箍鋼板的厚度與寬度，厚度由16mm 增加到30mm，寬度增加到40mm，將其彎成“口”字形，開口大小與框架前端部一致，剛好平齊套在框架前端部密貼，然后焊接牢固，再開銷孔，銷孔兩側(cè)耳板焊接加強板一塊，強度大大提高；

2）改進連接方式。為避免工作中損壞推移框架前端耳板和銷軸，推移機構(gòu)各鉸接部位應(yīng)有足夠的鉸接活動量。同時各鉸接部位的銷軸要避免用同一種方式。均為垂直銷連接時，支架上下爬坡能力差，易出現(xiàn)蹩卡現(xiàn)象，迫使銷軸彎曲和耳板斷裂；均為水平銷連接時，推溜時鉸點上撬，出現(xiàn)弓腰和浮溜現(xiàn)象，影響移架速度。因此要采用水平、垂直銷相結(jié)合的方式，以提高推移裝置對工作面的適應(yīng)性。

3）框架后端容易斷裂主要是連接頭為鑄造件脆性大強度低焊接性不好，將鑄造件改為鍛造件增大其強度，框架與連接頭采用插接后再加固焊接增加受力面的整體性，提高抗推拉強度。

2.3 ZFG12000/25/38 型放頂煤過渡支架改進

放頂煤工作面上下端過渡段的支護是制約工作面生產(chǎn)及回收的重要因素，過渡段在工作面上下端機頭機尾處，前后輸送機的驅(qū)動部在此處占據(jù)了工作面內(nèi)的有效空間，工作面的基本支架在此處無法使用，過渡支架既要掩護好此處設(shè)備又要求護頂煤，結(jié)構(gòu)上很難實現(xiàn)，目前一般采用反4 連桿結(jié)構(gòu)解決上述問題，并采用支架滯后200mm 布置方式。

2.3.1 ZFG12000/25/38 型過渡支架主要技術(shù)參數(shù)

支護高度2500-3800mm，寬度1660-1860mm，中心距1760mm，工作阻力12000KN，支護強度1.0，平均底座比壓3.5，推移行程900mm。

2.3.2 支架結(jié)構(gòu)優(yōu)點

支架采用前單后雙形反4 連桿結(jié)構(gòu)，4 連桿位于前后立柱之間，提高了支架的抗偏載能力和整體穩(wěn)定性，同時后排立柱支撐在頂梁與4 連桿機構(gòu)鉸接點的后方，適應(yīng)外載作用點的變化，切頂能力強，前后立柱受力均衡。

2.3.3 支架結(jié)構(gòu)缺點

由于反4 連桿的存在，支架中間空間有限，設(shè)計時取消了支架抬底裝置，只在底座過橋處布置了操作閥組，這樣帶來的主要問題是：

1）由于缺少支架抬底機構(gòu)，支架前移時極易發(fā)生前底座啃底板拉不動；

2）推移機頭尾時推移框架向上翹起推不動機頭尾，并與機頭尾一起上飄，特別是機頭尾煤壁側(cè)有浮煤時會加劇這種狀況，隨著往前推進，支架也向前爬升，造成失穩(wěn)歪架倒架。

2.3.4 解決方案

1）過渡支架支架增加抬底裝置

如圖3 所示，由于過渡支架前過橋后部受4 連桿影響沒有抬底安裝空間，過渡支架抬底裝置只能布置在過橋前部位置，在底座過橋板前加焊厚壁套筒（圖3 中件1），與缸徑Φ140 抬底千斤頂（圖3 中件2）通過直徑Φ50 銷軸、開口銷（圖3 中件3、件4）連接；這樣推移框架在伸縮過程中可受抬底千斤頂?shù)目刂?，直接挪移時可將前端抬起不再啃底板。

圖3 增加抬底裝置示意圖

2）改造帶來其他問題的解決

（1）增加抬底裝置后元操作閥組的膠管安裝間隙不夠，閥組下部與抬底裝置干涉。解決辦法：操作閥組位置不變，重新加工操作閥組的閥板，提高250mm，躲開下部與抬底裝置的干涉部位，且讓出膠管的布置位置。閥板下端改成可旋轉(zhuǎn)的鉸接方式，可繞鉸接點旋轉(zhuǎn)。

（2）抬底裝置裝在過橋板的前方，占用人行通道一定距離，底座前的行人通道由原來524mm 減少到384mm，減少了約140mm，見圖4（支架局部放大）。

圖4 底座前的行人通道示意圖

解決辦法：由于支架采用滯后布置，支架推移框架前增加一個約150mm 長的短節(jié)，相當(dāng)于將推移框架加長150mm，讓出原有的行人空間。

（3）增加的抬底千斤頂無法安裝耐磨套，長期在推移框架上摩擦有可能造成千斤頂缸底的磨損。解決辦法缸底增焊接一個厚度20mm直徑Φ120mm 的耐磨環(huán)，耐磨環(huán)磨損后在進行補焊，保證缸底不被磨損。

（4）改造后過渡支架最低不能降到2.5m 的狀態(tài)，只能降到2.6m的位置，故在降到2.6m 時在4 連桿上加焊一個限位塊，以免支架下降時將抬底裝置和操作閥組壓壞。

3 改造的實施及效果

3.1 改造工作的具體實施

過渡支架的改造主要采用現(xiàn)場改造的方式，預(yù)先在地面?zhèn)溆弥Ъ苌线M行測繪，然后進行部件的焊接、改制，逐步找出施工方法，為井下施工積累經(jīng)驗；井下實質(zhì)改造利用停產(chǎn)檢修有較長時間時進行，逐架改造。中間支架由于處在工作面中間，就地改造施工困難，而且數(shù)量較多，不便就地改造，需要在工作面倒下面搬家時集中上井更換或在井下支架檢修硐室內(nèi)進行；但為考察改造效果和積累數(shù)據(jù)，在5305 工作面的井下在靠近過渡支架處有選擇的連續(xù)改造幾架，通過現(xiàn)場放煤試驗來確定改造效果。

3.2 改造效果

通過生產(chǎn)實踐表明，通過一系列改造后，ZF12000/25/38 型過渡支架推溜拉架移動順暢，機頭尾不再飄起；中間支架的推移框架事故大為減少，放煤時大塊煤矸得到控制，基本杜絕從側(cè)方漏煤淌矸情況，改造總體成功，提高了工效，促進了工作面的安全生產(chǎn)，具有較好的推廣應(yīng)用價值。