吳建新

（山西西山晉興能源有限公司斜溝煤礦， 山西 呂梁 033600）

引言

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，放頂煤液壓支架所發(fā)揮的作用是不可替代的，它能夠推動(dòng)煤礦開(kāi)采朝著全新的方向發(fā)展。雖然綜采技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，但是缺乏與之相匹配的放頂煤液壓支架。實(shí)際上，放頂煤液壓支架主要是由液壓元件和金屬構(gòu)件等部分組成，借助高壓液體提供的動(dòng)力來(lái)完成其移動(dòng)，可以確保煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。

1 放頂煤液壓支架的類(lèi)型

1.1 正四連桿液壓支架

在綜放工作面中，正四連桿液壓支架得到了廣泛的應(yīng)用，具有非常好的操作性、穩(wěn)定性和高產(chǎn)能力，而且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具有非常好的人性化優(yōu)勢(shì)，因此發(fā)展前景良好。然而，由于正四連桿柱液壓支架在使用過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)因前后排立柱受力不平衡現(xiàn)象而無(wú)法更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)等問(wèn)題，該問(wèn)題在放煤環(huán)節(jié)比較明顯。在正四連桿液壓支架使用過(guò)程中，一旦出現(xiàn)拔后柱問(wèn)題，將會(huì)對(duì)采煤工作面的順利推進(jìn)產(chǎn)生不利影響。

1.2 反四連桿液壓支架

反四連桿液壓支架是由我國(guó)自主研發(fā)的一類(lèi)支架，與正四連桿柱液壓支架進(jìn)行對(duì)比后可以發(fā)現(xiàn)，該液壓支架能夠確保前后排立柱均衡受力，這樣既可以更好地發(fā)揮其力學(xué)性能，而且還可以有效擴(kuò)展液壓支架后部放煤的空間。同時(shí)，反四連桿液壓支架還可以對(duì)人行道的采高進(jìn)行科學(xué)、合理的調(diào)整，以便隨著采煤工作面的推動(dòng)，人行道采高能夠隨之發(fā)生改變。但是，在反四連桿液壓支架使用過(guò)程中，如果遇到一定的阻力時(shí)，該支架的使用效果會(huì)大打折扣，因此在綜放工作面中，反四連桿液壓支架被更多地應(yīng)用于過(guò)渡環(huán)節(jié)。

1.3 單擺桿液壓支架

由于單擺桿液壓支架具有質(zhì)量輕、投入低、操作便利等優(yōu)點(diǎn)，因此在中小煤礦開(kāi)采中得到了廣泛的應(yīng)用，其可以使煤礦開(kāi)采的機(jī)械化得到有效提升。但是，在軟頂煤方面，單擺桿液壓支架具有非常差的控制能力，而且強(qiáng)度和穩(wěn)定性也較低，因此需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行選擇和應(yīng)用。

1.4 兩柱掩護(hù)式液壓支架

兩柱掩護(hù)式液壓支架屬于新型液壓支架，其一般被應(yīng)用于圍巖開(kāi)采之中，屬于單排立柱，能夠使受力不均衡問(wèn)題得到有效解決，在一定程度上提高了放頂煤支護(hù)的效率。通常情況下，兩柱掩護(hù)式液壓支架會(huì)先在頂梁后部連接掩護(hù)梁，然后繼續(xù)在掩護(hù)梁后接尾梁，該過(guò)程中最好把輕型支架中的掩護(hù)梁和頂梁設(shè)計(jì)成一體，并保證尾梁和后部進(jìn)行有效的連接。應(yīng)用兩柱掩護(hù)式液壓支架，既能夠有效提升其綜放效率，而且還可以?xún)?yōu)化綜采流程，因此兩柱掩護(hù)式液壓支架具有非常好的應(yīng)用前景。

2 放頂煤液壓支架的應(yīng)用

2.1 大采高液壓支架

在進(jìn)行煤礦開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)于14～20 m的特厚煤層，一般要求一次采全高，此時(shí)就需要選擇大采高液壓支架，其一次性開(kāi)采煤層厚度可以達(dá)到20 m，具有非常強(qiáng)的生產(chǎn)能力[1]。

1）大采高綜放技術(shù)。通過(guò)實(shí)踐表明，大采高液壓支架可以有效擴(kuò)大圍巖的縱向活動(dòng)與橫向活動(dòng)范圍，并且還能夠解決工作阻力問(wèn)題，在增加礦壓的同時(shí)，有效提升支架的回轉(zhuǎn)能力，以更好地滿(mǎn)足煤礦開(kāi)采的支護(hù)要求。

2）控制煤壁片幫。在放頂煤開(kāi)采過(guò)程中，在提升液壓支架初撐力的同時(shí)，不僅能夠提高支撐頂板主動(dòng)性，而且還可以使頂板對(duì)煤壁所產(chǎn)生的垂直壓力降低，從而確保煤壁的完整性，以達(dá)到控制煤壁片幫的目的。同時(shí)，借助帶壓移架，還能夠完成對(duì)頂板的及時(shí)、有效支護(hù)，保證頂梁與頂板的良好接觸，使煤壁的前方支撐力大大降低，進(jìn)而避免了煤壁片幫發(fā)生的概率和程度。此外，通過(guò)護(hù)幫板的設(shè)置，還能夠使支架與煤壁緊密結(jié)合，使其側(cè)向約束力得到有效提升，并降低煤壁片幫程度。如果在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，遇到工作面冒頂現(xiàn)象時(shí)，會(huì)產(chǎn)生異常帶，此時(shí)可以通過(guò)加固煤壁、降低采高和采煤機(jī)截深的方式來(lái)使采煤機(jī)的牽引速度得到有效提升，如果條件允許，也可以選擇俯斜開(kāi)采方式進(jìn)行煤礦開(kāi)采。

3）具有較強(qiáng)穩(wěn)定性。對(duì)5.0 m大采高液壓支架進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在對(duì)其四連桿參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，不僅可以有效擴(kuò)大中心距，提升支架初撐力，而且還可以縮短軸孔與徑向之間的間隙，并提升前梁缸徑，從而使大采高液壓支架的穩(wěn)定性得到有效提升[2]。

4）雙前后與中通式連桿液壓支架具有穩(wěn)定性高、空間大的優(yōu)點(diǎn)，其不僅可以有效提高放頂煤液壓支架的抗扭能力，而且還可以避免傳統(tǒng)液壓支架出現(xiàn)前雙與后單問(wèn)題，確保前后連桿的剛性，在對(duì)連桿變形量進(jìn)行控制的同時(shí)，可以有效降低頂梁與掩護(hù)梁的偏移量，從而使大采高穩(wěn)定性得到明顯提升。

5）選擇抗沖擊立柱。當(dāng)大采高液壓支架處于正常工作過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生沖擊負(fù)荷，此時(shí)為了確保煤礦開(kāi)采的安全、高效進(jìn)行，就需要選擇具有一定抗沖擊性能的立柱，其既能夠有效提升立柱的抵抗能力，而且還可以適當(dāng)增加中缸缸壁厚度和外缸外壁直徑，進(jìn)而達(dá)到提升安全閥流量的目的。通過(guò)對(duì)立柱機(jī)構(gòu)給予科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，還可以使立柱壓縮剛度降低，有效延長(zhǎng)立柱的振動(dòng)周期。

總之，大采高液壓支架（圖1）具有體積小、質(zhì)量小、采煤阻力小、采煤高度大等特點(diǎn)，因此在放頂煤開(kāi)采過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用，但是在具體應(yīng)用階段，其運(yùn)輸難度比較大，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并盡可能選擇高強(qiáng)度材料，借助先進(jìn)的、可靠的技術(shù)手段增強(qiáng)大采高液壓支架的質(zhì)量得與性能。

2.2 直線(xiàn)型與分體組合式液壓支架

通常情況下，煤礦區(qū)內(nèi)存在大量的小塊段煤、煤柱和邊角煤等問(wèn)題，其會(huì)對(duì)采煤工作面的布置產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)采煤工作面的綜放工作與回收工作產(chǎn)生或多或少的影響。此時(shí)如果簡(jiǎn)單地選擇較大的綜放設(shè)備，將會(huì)無(wú)法滿(mǎn)足邊角煤開(kāi)采要求，導(dǎo)致其采煤效率降低。在對(duì)中小型煤礦進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，大型綜放設(shè)備也無(wú)法在狹窄的巷道中通過(guò)，此時(shí)就可以選擇直線(xiàn)型與分體組合式液壓支架（圖2），其特點(diǎn)為直線(xiàn)型與分體組合式[3]。該類(lèi)型液壓支架的底座與護(hù)幫板、頂梁與尾梁是分體的，并通過(guò)鉸接的方式來(lái)使頂梁與底座進(jìn)行有效地連接，避免由于頂板不平而誘發(fā)偏載問(wèn)題。具有比較強(qiáng)的適應(yīng)性、穩(wěn)定性，一條鉛垂直線(xiàn)可以作為直線(xiàn)型與分體組合式液壓支架的工作軌跡，并產(chǎn)生比較良好的受力狀態(tài)。但是在具體應(yīng)用過(guò)程中，該液壓支架具有非常高的復(fù)雜性和隨機(jī)性，而且頂板壓力大小、作用位置、接觸頂梁情況等都會(huì)對(duì)液壓支架的運(yùn)行產(chǎn)生影響，因此在放頂煤開(kāi)采過(guò)程中要對(duì)其給予重視。

圖1 大采高液壓支架

圖2 直線(xiàn)型與分體組合式液壓支架

3 結(jié)語(yǔ)

在放頂煤開(kāi)采過(guò)程中，液壓支架是不可或缺的組成部分，不僅能夠?qū)ぷ髅娼o予安全、可靠的支撐，而且還可以對(duì)采空區(qū)進(jìn)行有效的隔離，避免煤矸石進(jìn)入采煤工作面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化，在一定程度上提高了煤礦開(kāi)采的效率。