摘? 要：本文對放頂煤液壓支架工作面下順槽（機巷）及上順槽（材料巷）進行了探討，分析了放頂煤液壓支架工作面整體布置及上、下順槽尺寸，介紹了工作面放頂煤上、下順槽端頭、超前液壓支架的結構及提出了端頭、超前支架設計應注意的事項。

關鍵詞：放頂煤;液壓支架;超前支架;礦山應用

分類號：TD355.4? 文獻標識碼：A

引言：

放頂煤綜采近些年來在我國得到了迅速的發(fā)展，放頂煤技術的推廣使用，拓寬了綜合機械化開采厚煤層的使用范圍，簡化了礦井的采掘系統(tǒng)和生產(chǎn)組織，在提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)量，降低煤炭生產(chǎn)成本，保證安全生產(chǎn)等方面均取得了比較顯著的技術經(jīng)濟效果。當然放頂煤開采也存在一些需要解決的問題，需要進一步的觀察與研究，不斷創(chuàng)新總結經(jīng)驗，以便把我國厚煤層放頂煤開采技術與放頂煤液壓支架達到世界最高水平。

隨著綜采面機械化程度和單產(chǎn)的快速提高，通風、運輸和開采工藝對兩道斷面尺寸要求越來越大，并在采煤工藝和放頂煤液壓支架裝備水平上有新的突破，傳統(tǒng)的工作面超前支護方式從支護能力、支護高度、支護速度、自動化程度、可操作性、安全性等方面都不能適應安全高效綜采工作面對超前支護的要求，兩道超前支護已經(jīng)成為制約工作面高產(chǎn)高效的瓶頸。

國內傳統(tǒng)的工作面兩道超前支護方式是人工使用單體液壓支柱配合鉸接型鋼支護頂板。這種人工方式支護強度低，支護面積小，勞動強度大，回柱危險性大，支護工藝技術落后，用人多，不利于安全生產(chǎn)，更不能滿足當今的高產(chǎn)高效礦井的要求。

為此，研究綜采工作面兩道超前液壓支架支護技術就尤為重要。兩道超前液壓支架是一種新型的自移支架，有效地解決了工作面兩道長期存在的支護強度低、工序繁瑣、勞動強度高等問題，實現(xiàn)工作面兩道頂板管理的本質安全。

一、礦區(qū)開采技術條件：

1.922工作面9號煤層，煤層厚度16～18m，局部20m，有1m左右夾矸，煤層埋藏深度約300m，最大埋藏深度500m。煤層結構較復雜，煤層傾角8°～11°左右，局部15°，過斷層處可達20°;煤質硬度f=2～3。

2.工作面參數(shù)：

工作面傾斜長度300 m（實體煤），機采高3.5 m。首采面走向長度約1000 m，

3.煤巷斷面為矩形斷面，巷道尺寸（凈寬、凈高）：

下順槽;? ? ? ? ? ? 寬×高=5.5m×3.5m;

上順槽：? ? ? ? ? ? 寬×高=5.0m×3.5m;

4.配套設備

2.4.1.工作面布置圖：

1―前部可彎曲刮板輸送機;2―采煤機;3―放頂煤中部支架;4―放頂煤過渡支架;

5―放頂煤排頭支架;6―機頭端頭支架，7―順槽刮板轉載機，8―破碎機;

9―皮帶機自移機尾;10―機尾端頭支架;11―機尾超前支架組;

三、端頭及超前液壓支架布置情況：

1、922工作面機頭端頭支架ZT22500/23/40架

端頭支架裝配圖紙如下：

1―防咬架板;2―挑梁機構;3―護壁裝置;4―調架千斤頂。

支架型式：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?分體、轉載機中置式，兩架一組

支架高度（mm）：? ? ? ? ? ? ? ?2300～4000

左右架中心距（mm）：? ? ? ? ? ?2500

支架初撐力（KN）：? ? ? ? ? ? ?20267（31.5MPa）

工作阻力（KN）：? ? ? ? ? ? ? ?22500（35MPa）

支護強度（MPa）：? ? ? ? ? ? ? 0.43

對底板比壓（MPa）：? ? ? ? ? ? 1.3

工作高度（m）：? ? ? ? ? ? ? ? 3.2～3.8

適應煤層傾角（DEG）：? ? ? ? ? ? ?5

泵站壓力（MPa）：? ? ? ? ? ? ? ?31.5

操作方式：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 手動控制

端頭支架具有以下特點：

1）端頭支架采用轉載機中置，左右架形式;

2）端頭支架與轉載機連接，采用邁步交替自移，實現(xiàn)端頭支架行走要求;

3）端頭支架位于下順槽機頭處，支架頂梁左側（支架面向煤壁）帶有防咬架板，使端頭支架緊靠排頭支架，以保證端頭支架與排頭支架架間密封;

4）支架內側設置挑梁機構有效支護轉載機尾，支架右側設置有護壁裝置，保證足夠的安全行人通道。

5）端頭支架支護長度為13.7米，有效的支護前、后部運輸機。

6）端頭支架距離下幫底座上

2、922工作面超前支架組ZT33570/25.5/40

超前支架組裝配圖如下：

1―錨固支架;2―超前支架;3―護壁裝置;4―調架千斤頂。

支架型式：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?左右架型式，三架一組

支架高度（mm）：? ? ? ? ? ? ? ?2550～4000

左右架中心距（mm）：? ? ? ? ? ?1930

支架初撐力（KN）：? ? ? ? ? ? ?27832（31.5MPa）

工作阻力（KN）：? ? ? ? ? ? ? ?33570（38MPa）

支護強度（MPa）：? ? ? ? ? ? ? 0.55

對底板比壓（MPa）：? ? ? ? ? ? 2.8

泵站壓力（MPa）：? ? ? ? ? ? ? ?31.5

操作方式：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 手動本架控制

超前支架組具有以下結構特點

1）超前支架組采用左右架形式，左、右架頂梁及底座之間采用拉架千斤頂保證超前支架的穩(wěn)定性及調整左、右架之間距離;

2）超前支架組前部設置有錨固支架，通過錨固支架來實現(xiàn)超前支架組的交替自移自動化行走;

3）超前支架組超前支護約22米;

4）超前支架組中部空間達到1.4米，預留出足夠的運輸通道;

5）超前支架組為一組三架形式;

6）每組支架帶有伸縮梁，當支架組進行移架時伸縮梁可臨時伸出以保證架間密封;

7）超前支架外側帶有挑梁以增大頂板支護面積;

8）超前支架頂梁內側采用封箱體結構以保證對頂板的支護。

3、922工作面機尾端頭支架ZT33570/25.5/40

機尾端頭支架裝配圖如下：

1―拉架千斤頂;2―前頂梁;3―中頂梁;4―后頂梁。

支架型式：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?單架、梁體鉸接

支架高度（mm）：? ? ? ? ? ? ? ?2550～4000

支架底座寬度（mm）：? ? ? ? ? ?800

支架初撐力（KN）：? ? ? ? ? ? ?7920（31.5MPa）

工作阻力（KN）：? ? ? ? ? ? ? ?9552（38MPa）

支護強度（MPa）：? ? ? ? ? ? ? 0.6

對底板比壓（MPa）：? ? ? ? ? ? 1.0

泵站壓力（MPa）：? ? ? ? ? ? ? ?31.5

操作方式：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 手動本架控制

機尾端頭支架具有以下結構特點

1）機尾端頭支架通過千斤頂與超前支架進行連接，實現(xiàn)機尾端頭支架的自動化行走;

2）由于工作面需將三角煤割透，為避免下順槽截面過大增加順槽頂板維護難度，在有限的空間內機尾順槽處新設計新型支架，機尾端頭支架后部采用雙排立柱，頂梁寬度1米，底座寬度為0.8米;

3）端頭支架結構簡單，支架重量輕便于拉架，后部支架為四柱正連桿機構;前部采用單排立柱，單頂梁及單底座;

4）頂梁、底座分為前、中、后三部分，通過銷軸進行鉸接;由于機尾排頭架與上幫間距離很小而且需要留出行人空間，所以將前、中頂梁底座為窄頂梁底座，底座寬度僅為420mm，頂梁寬度為350mm。

5）后頂梁、底座及四連桿機構深入老塘近2米，有效支撐老塘壓力大區(qū)域。

四、端頭及超前支架技術關鍵點

1、初撐力的確定

根據(jù)不同礦區(qū)提供的地質條件及考察礦區(qū)周圍類似地質條件使用設備進行計算、校核與對比;確定合理的支架初撐力，首先要確定端頭及超前支架的主要作用是“護”住頂板，端頭支架及超前支架初撐力，如果初撐力過大容易破壞頂板，解決辦法：（1）可適當減小立柱缸徑同時加大立柱大缸強度;（2）通常泵站壓力為31.5MPa，可在端頭支架進液管處增加減壓閥來減小端頭支架進液壓力。

2、端頭、超前支架超前支護長度的確定

超前支護長度不是越長越好，支護長度過長會引起支架對頂板的反復支撐，容易造成對頂板的破壞，加大維護頂板的難度，所以需要根據(jù)不同礦區(qū)的壓力影響范圍確定合理的支護長度，并且為減少反復支撐次數(shù)，可加大超前支架推移千斤頂推移步距減少支撐次數(shù)使超前支架快速移動。

五、配置端頭及超前支架的意義

1、提高了上、下順槽的支護強度，提高了工人工作的安全性。922工作面配置了機頭端頭支架、機尾端頭支架、超前支架組后，整個工作面形成了一個完美的配套取消了單體立柱的使用，有效的提高了作業(yè)安全性。

2、減小了工人的勞動強度，端頭支架及超前支架均可通過自動化移架，省去了工人肩抗回撤單體立柱的勞累，有效提高工人的工作效率。

3、端頭及超前支架操作靈活，方便，有效的提高了工作面推進速度，減少了為上、下順槽頂板維護工人的數(shù)量，有效提高工作面的經(jīng)濟效益。

六、結語

端頭及超前支架設計合理，支護強度大，操作靈活方便，易于行人安全及很好的維護了頂板，端頭支架及超前支架的成功應用保證了工作面的安全生產(chǎn)，為煤礦帶來了社會及經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 陳? 宇 《高工作阻力大采高放頂煤液壓支架設計研究》 《煤礦機械》2008 年12期

[2] 王國法 《 液壓支架技術》[J]. 北京：煤炭工業(yè)出版社? ，1999

[3] 趙宏珠? 《綜采面礦壓與液壓支架設計》[J].徐州：中國礦業(yè)學院出版社，1987

作者簡介：

陳井龍（1982—），從事液壓支架研發(fā)設計工作，現(xiàn)任中煤北京煤礦機械有限責任公司煤機裝備研究院設計三所所長。

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