左少云

(湖南省湘潭礦業(yè)集團(tuán)有限公司， 湖南 湘潭市 411228)

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張開式偽傾斜掩護(hù)支架的探討

左少云

(湖南省湘潭礦業(yè)集團(tuán)有限公司， 湖南 湘潭市 411228)

針對(duì)急斜煤層中偽傾斜掩護(hù)支架的結(jié)構(gòu)固定，對(duì)煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化的適應(yīng)性差，研究設(shè)計(jì)了四邊形和“八 ”字形張開式偽傾斜掩護(hù)支架，實(shí)現(xiàn)了支架的支撐寬度在一定范圍內(nèi)可調(diào)，適用條件大大擴(kuò)大，同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度減少了管理上的環(huán)節(jié)。

張開式偽傾斜掩護(hù)支架；四邊形；“八”字形；伸縮油缸

0 引 言

我國急傾斜煤層的儲(chǔ)量占我國煤炭儲(chǔ)量的4%，而南方地區(qū)80%的礦區(qū)賦存有急傾斜煤層。急傾斜煤層屬難采煤層，其地質(zhì)條件復(fù)雜，賦存不穩(wěn)定。偽傾斜掩護(hù)支架采煤法是開采急傾斜煤層一種較好的采煤方法，但目前使用的偽傾斜掩護(hù)支架長度已固定，當(dāng)煤層的厚度與傾角變化較大時(shí)，支架下放較困難且易丟煤，如果工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，就必須對(duì)局部挑頂或臥底，這樣不但影響產(chǎn)量、效率和煤質(zhì)，還增加了管理上的困難，這使它的適用條件受到了很大的限制。因此為適用煤層賦存條件的變化，將固定架形的偽傾斜掩護(hù)支架變成張開式偽傾斜掩護(hù)支架是非常適合當(dāng)前發(fā)展需要的。

1 張開式偽傾斜掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

考慮到掩護(hù)支架對(duì)煤層賦存不穩(wěn)定的適應(yīng)性,在支架上安裝一個(gè)伸縮油缸，通過中間油缸的伸縮來控制連接在油缸兩端上的可移動(dòng)工字鋼的伸縮，達(dá)到伸縮支架的目的，從而有效控制可縮性支架的支護(hù)寬度，對(duì)不同厚度、不同傾角的煤層達(dá)到更好的適應(yīng)效果，并具有足夠的支護(hù)空間，保證了通風(fēng)量，改善了工人的工作環(huán)境。

現(xiàn)對(duì)掩護(hù)支架進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提出四邊形和“八 ”字形張開式偽傾斜掩護(hù)支架兩種設(shè)計(jì)方案。

2 四邊形張開式偽傾斜掩護(hù)支架設(shè)計(jì)方案

此掩護(hù)支架是在頂梁中間加一伸縮油缸，控制支架頂梁的伸縮，改變頂梁的長度可以有效控制破碎頂板和適用煤厚的變化。該支架由頂梁、中肢、上下肢梁以及一個(gè)伸縮油缸4部分組成，如圖1所示。頂梁為0.6 m長的工字鋼在中間加伸縮油缸與0.7 m中肢焊接，上下肢梁分別與頂梁、中肢焊接在一起，支架通過頂梁中間油缸的伸縮來調(diào)節(jié)頂梁的長度，從而改變支架的支護(hù)寬度，可在1.65～2.0 m 之間調(diào)節(jié)。伸縮油缸選用內(nèi)注液式，通過人工操作手柄來調(diào)節(jié)油缸的伸縮。

圖1 多邊形掩護(hù)支架的工作狀態(tài)

3 “八 ”字形張開式掩護(hù)支架設(shè)計(jì)方案

“八 ”字形張開式掩護(hù)支架在頂梁和上、下肢梁上都加入伸縮油缸，上、下肢梁的油缸伸縮可以改變支架的高度，可以適應(yīng)在一定高度范圍內(nèi)煤層的變化。該支架由頂梁、上下肢梁以及兩個(gè)伸縮油缸3部分組成，如圖2所示。頂梁為1.3 m長的工字鋼，側(cè)梁為0.8 m長的工字鋼，頂梁與上下肢梁之間用銷釘連接在一起，伸縮油缸兩端分別鉸接在頂梁和側(cè)梁上，通過伸縮油缸的伸縮來調(diào)節(jié)頂梁與肢梁之間的夾角，從而使支架的支護(hù)寬度可在1.55～2.0 m之間調(diào)節(jié)。伸縮油缸選用內(nèi)注液式，通過人工操作手柄來調(diào)節(jié)油缸的伸縮。

圖2 “八”字形掩護(hù)支架的工作狀態(tài)

4 支架的受力、載荷分析

4.1 支架的受力分析

(1) 支架兩端支承在煤壁上，鋼繩下拉鋼梁，此情況發(fā)生在工作面上拐點(diǎn)，鋼梁受力最大，由于架下有點(diǎn)柱支承，使鋼梁抗彎能力增大。

(2) 支架支承在煤壁上，鋼繩下拉鋼梁，這種狀況經(jīng)常出現(xiàn)，對(duì)鋼梁比較有利。

(3) 鋼梁支承在鋼繩上，此情形受力狀況最好，為防止鋼繩破斷，在架下加打點(diǎn)柱。

(4) 梁的兩端支承在煤壁上，此種情形對(duì)梁最不利，最大彎矩產(chǎn)生在梁的中點(diǎn)。

4.2 支架的載荷分析

張開式偽傾斜掩護(hù)支架的關(guān)鍵是支架結(jié)構(gòu)和零件強(qiáng)度問題，是支架的工作狀態(tài)是否動(dòng)作自如，這些因素與支架的承受載荷有關(guān)，而支架上方冒落的巖石重量，只有一部分作用在支架上，有相當(dāng)一部分重量受自然平衡拱的影響，作用到煤層的頂?shù)装鍘r石上，再加上冒落巖石與頂?shù)装逯g、冒落巖石之間的相互摩擦阻力，作用在支架上的力就減少了。因此在進(jìn)行支架的強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按梁中點(diǎn)處的最大彎矩力設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)鋼梁的抗彎能力，其重量的大小，可通過模擬試驗(yàn)求得。

5 應(yīng)用展望

張開式偽傾斜掩護(hù)支架在不改變?cè)醒谧o(hù)支架基本特征的基礎(chǔ)上，通過人為地調(diào)整掩護(hù)支架下放的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了支撐寬度在一定范圍內(nèi)可調(diào)，使支架兩端的跨度適應(yīng)煤層厚薄變化，順利安全下放。支架具有下放方便，并有利于提高煤炭質(zhì)量和安全系數(shù)，加快回采進(jìn)度，同時(shí)還可避免浪費(fèi)國家資源等優(yōu)點(diǎn)，在偽傾斜掩護(hù)支架工作面具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

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左少云(1981-)，男，湖南湘潭人，采礦工程師，國家注冊(cè)安全工程師，主要研究方向?yàn)榧眱A斜煤層高產(chǎn)高效采煤方法研究，Email:327558030@qq.com。