周 翔，劉玉輝

（1.太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司東峽煤礦，甘肅 華亭 046204）

1 礦井及工作面基本情況

東峽煤礦是華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司的骨干礦井之一。目前在礦井東翼南段布置一個(gè)大傾角（28°~38°）走向長壁傾斜分層綜合機(jī)械化放頂煤工作面；北段布置一個(gè)水平分層綜采放頂煤工作面。因水平工作面短（工作面長度30 m，走向長500 m），造成巷道掘進(jìn)率高，工作面搬家頻繁。隨著礦井開采水平的下移和西部擴(kuò)大區(qū)的開發(fā)，為了實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)、高效和集約化生產(chǎn)，東峽煤礦通過優(yōu)化工作面設(shè)計(jì)和合理的配套選型，在充分掌握38°以下大傾角綜采放頂煤開采的基礎(chǔ)上，在礦井西翼布置一個(gè)急傾斜綜合機(jī)械化放頂煤工作面，在平均傾角52°，分層厚度9.8 m 的煤層條件下，實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化放頂煤開采，工作面最高單產(chǎn)達(dá)到5.5 萬噸/月，最高月推進(jìn)89.5 m。類似這種集急傾斜、大放高及特厚易燃多種復(fù)雜性于一體的綜放開采技術(shù)是目前國內(nèi)外尚未解決的一項(xiàng)技術(shù)難題[1]。

試驗(yàn)工作面37220-1回采煤6-2中,煤層為一北東傾斜的單斜構(gòu)造，無陷落柱及火成巖侵入體的影響，傾角34°~58°，平均52°。煤層結(jié)構(gòu)較為單一，煤厚較為穩(wěn)定，厚度平均9.8 m，煤層偽頂及直接頂為炭質(zhì)泥巖。工作面可采走向1 036 m，傾斜長59.2 m，采高2.6 m，放頂煤高度7.2 m，采放比,1:3。

2 工作面過渡液壓支架的研制

過渡支架是本研究的主要內(nèi)容，其目的主要解決急傾斜條件綜采放頂煤開采工作面基本支架與端頭支架的銜接問題，以及與工作面前、后部刮板輸送機(jī)的配套，它必須能有效適應(yīng)頂、底板在開采中的活動(dòng)規(guī)律和礦壓特點(diǎn)，又能滿足工作面煤體放得下、通得過，同時(shí)又具有高可靠、抗扭性以及行人問題。為此，經(jīng)過充分論證，確定了該支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)及架型。

工作面中配套及支架結(jié)構(gòu)要求，前、后刮板輸送機(jī)中心距為5 530 mm，前、后部刮板輸送機(jī)溜槽中心線到電機(jī)法蘭盤縱向尺寸為l 370 mm，后部刮板輸送機(jī)推移步距為630 mm，再留出過渡架與前后刮板輸送機(jī)一定的間隙。經(jīng)過認(rèn)真研究配套，充分考慮急傾斜工作面的行人問題，過渡支架架型確定為正四連桿架型，支架高度為2 000~3 000 mm。在支護(hù)高度2 400~2 500 mm時(shí)，其尾梁千斤頂與后部刮板輸送機(jī)最高點(diǎn)留有大于240 mm 間隙，其頂梁結(jié)構(gòu)和調(diào)架、防倒及防滑裝置采用與基本支架相同的設(shè)計(jì)形式。加大推移千斤頂缸徑，增大推移力。其尾梁設(shè)計(jì)有與基本架結(jié)構(gòu)相同的放煤機(jī)構(gòu)，提高工作面頂煤回收率。正四連桿支撐掩護(hù)式低位放頂煤架型。由伸縮梁、護(hù)幫板、頂梁、底座和尾梁等部分組成，尾梁具有放煤作用，能上下擺動(dòng)，小插板能伸縮，便于放煤、破煤和擋殲;支架側(cè)護(hù)板設(shè)計(jì)為雙側(cè)雙活結(jié)構(gòu)，雙側(cè)可同時(shí)伸縮，增大支架的調(diào)節(jié)量，增強(qiáng)適應(yīng)工作面傾角變化的能力；加大側(cè)護(hù)千斤頂?shù)母讖?，提高支架的?cè)護(hù)力和調(diào)架力;支架底座上設(shè)計(jì)兩個(gè)調(diào)底座千斤頂，可以隨時(shí)調(diào)整支架底座間距;帶伸縮梁和護(hù)幫板的前梁，有利于支架實(shí)現(xiàn)即時(shí)支護(hù);支架滿足刮板輸送機(jī)機(jī)頭及機(jī)尾對(duì)支護(hù)空間的要求，實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾拉移，便于工作面兩端頂板支護(hù)管理，實(shí)現(xiàn)后部放煤并與中間放煤支架、端頭和端尾支架良好銜接的需要，滿足大傾角工作面與相關(guān)設(shè)備的配套;支架與放頂煤基本支架快速推進(jìn)相匹配，采用大流量液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速移架。支架前立柱與擺桿之間有605 mm寬的行人通道，有效地解決了急傾斜工作面下段行人問題，保證了工作面行人安全暢通。

過渡支架型號(hào)為ZFG5200/20/30，過渡架主要技術(shù)參數(shù)如下:

型號(hào)：ZFG5200/20/30；型式：支撐掩護(hù)式；操作方式：本架操作；高度：2 000~3 000 mm；寬度：1 360~1 560 mm；中心距：1 500 mm；工作阻力：5 200 kN；初撐力：3 956 kN；支護(hù)強(qiáng)度：2.71 MPa；對(duì)底板平均比壓：2.2 MPa。

3 與傳統(tǒng)過渡支架的比較

傳統(tǒng)綜采工作面配置過渡支架幾乎全部采用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的反四連桿機(jī)構(gòu)，見圖1，工作面人員通行時(shí)從支架前立柱繞過，然后經(jīng)過支架前立柱與前部刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)部之間的間隙或者跨過前部刮板輸送機(jī)走出（進(jìn)入）工作面，但急傾斜工作面的傾角都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了煤的安全角35°，因此前部刮板輸送機(jī)機(jī)道內(nèi)的塊煤、工作面片幫煤隨時(shí)都有滾落的可能性，給工作面人員進(jìn)出行走安全造成嚴(yán)重威脅[2]。選用改進(jìn)的正四連桿機(jī)構(gòu)，見圖2，可以使前立柱與擺桿之間形成一個(gè)寬603 mm的行人通道，工作面行人便直接從普通支架架間行人通道通過過渡支架，從順槽轉(zhuǎn)載機(jī)制作的行人過橋上走出工作面，再加上設(shè)在前部刮板輸送機(jī)機(jī)頭卸載部位的安全防護(hù)鏈，人員即可安全的在工作面通行。

圖1 反四連桿機(jī)構(gòu)支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架

4 現(xiàn)場(chǎng)使用效果

該支架從今年元月份在我礦37220-1急傾斜綜放工作面投入使用以來，給工作面安全推進(jìn)特別是工作面的行人安全創(chuàng)造了良好條件，確保了工作面的安全生產(chǎn)。

圖2 正四連桿機(jī)構(gòu)支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架

5 結(jié)束語

該支架從根本上解決了急傾斜工作面的行人安全問題，確保了急傾斜工作面端頭支架和普通支架之間的過渡，具有很強(qiáng)的適用性，可在急傾斜和大傾角綜采工作面全面推廣使用。

[1] 武永平，贠東風(fēng)，張淼豐.大傾角綜采基本問題[J].北京：煤炭學(xué)報(bào)，2000（10）：38-41.

[2] 謝俊文，李俊明，楊富，等.大傾角特厚煤層綜放開采及“三機(jī)”配套技術(shù)[J].煤炭機(jī)電，2003（5）：44-47.