劉藝芳，劉鯉粽

（1.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司礦用材料分院，北京 100013；2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室，北京 100013）

引言

井下綜采工作面是煤礦安全生產(chǎn)的重點區(qū)域，采煤面由于自身采動以及相鄰工作面的礦壓影響，應(yīng)力表現(xiàn)較為復(fù)雜。工作面端頭設(shè)備安裝繁雜，排列集中，超前巷道懸頂范圍廣，超前支護不易，容易發(fā)生安全事故，不利于工作面高效安全生產(chǎn)[1]。常村煤礦14026 綜采工作面運輸巷原超前巷道支護采用單體柱支護，鉸接頂梁配合頂板支護，支護效果不明顯，支護過程復(fù)雜，無法滿足工作面快速推進的支護需求，且工人勞動強度大，成本投入高，單體柱以及鋼梁回收存在安全隱患[2]。為解決這一問題，基于14026 綜采工作面的現(xiàn)場條件應(yīng)用一種端頭巷道超前支護液壓支架組，保證14026 綜采工作面快速推進時的安全性。

1 14026 工作面概況

14026 工作面為常村煤礦14 采區(qū)首個采煤工作面，采用綜合機械化采煤工藝。主采5 號煤層，煤層直接頂巖性為粉砂巖，厚3.9 m，直接底巖性為粉砂巖，厚度4m。5 號煤層煤厚1.7～2.1m，平均煤厚1.9m，煤層傾角平均為6°，呈西厚東薄分布，煤層結(jié)構(gòu)表現(xiàn)復(fù)雜，含0.1 m 厚夾矸。工作面兩巷掘進支護形式為錨網(wǎng)索支護，工作面走向長度440m，傾向長度80m。

2 液壓支架組結(jié)構(gòu)原理

2.1 端頭支架組

工作面端頭液壓支架組支架型號選型為ZTZ9600/15/28型，為兩列中置型分體邁步式結(jié)構(gòu)。端頭液壓支架組與工作面轉(zhuǎn)載機、刮板機通過相互推拉作用向前邁進，液壓支架推動轉(zhuǎn)載機，轉(zhuǎn)載機拉動支架移動。圖1 為端頭液壓支架組示意圖。

圖1 端頭支架組示意圖

2.1.1 結(jié)構(gòu)部件

ZTZ9600/15/28型端頭液壓支架由前梁、伸縮梁、頂梁、掩護梁、連桿、立柱以及底座等主要部件構(gòu)成。

1）前梁部分。液壓支架前梁有兩部分，安裝在支架左側(cè)頂梁以及右側(cè)頂梁上方，配合頂梁對頂板進行支護，前梁千斤頂可控制其進行上下動作貼緊頂板，達(dá)到最大支撐效果。

2）伸縮梁部分。液壓支架伸縮梁位于支架左右兩側(cè)前梁上，主要用于采煤機前進后伸出對頂板進行臨時支護，保證頂板處于支護狀態(tài)，液壓支架移架后也可以保護破碎頂板。

3）頂梁部分。液壓支架頂梁共有前后兩組，為箱式結(jié)構(gòu)，支撐頂板，與前梁一起對頂板進行支護的同時，結(jié)合支架底座與立柱形成保護空間，前后兩組頂梁互相連接阻擋煤塊與矸石落入，為轉(zhuǎn)載機、刮板機卸煤及架間移動提供保護[3-4]。

4）掩護梁部分。液壓支架掩護梁主要用于分割工作面和采空區(qū)，同時具備一定的獨擋冒落煤、矸的作用，為工作面安全生產(chǎn)提供保護。掩護梁上部與后頂梁連接，中下部與前后連桿連接，構(gòu)成四連桿結(jié)構(gòu)。

5）連桿部分。液壓支架連桿有兩部分，分為前連桿與后連桿，為相連的箱式結(jié)構(gòu)，主要用于控制液壓支架在升降架時距離相差不會過大。與支架底座、掩護梁構(gòu)成四連桿結(jié)構(gòu)。

6）底座部分。液壓支架底座有4 個部分構(gòu)成，左側(cè)前后底座，右側(cè)前后底座。支架前底座正面連接橫推千斤頂，支架前底座背面與支架后底座前面有箱體構(gòu)件連接并通過立柱來承受頂板壓力。通過與掩護梁、前后連桿構(gòu)成的四連桿結(jié)構(gòu)保證支架梁端間距在位移時不超過100 mm，并與支架立柱形成空間，保護轉(zhuǎn)載機和刮板機的機頭[5-6]。

2.1.2 支架技術(shù)參數(shù)

ZTZ9600/15/28型端頭液壓支架技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 ZTZ9600/15/28型端頭液壓支架技術(shù)參數(shù)

2.2 巷道超前支護支架組

巷道超前支護液壓支架組支架選型為ZQL2×2000/15/28 巷道超前支護液壓支架，采用兩列超前式布置，工作面兩條巷道各布置4 組液壓支架，可保證巷道超前20 m 范圍內(nèi)支護效果滿足需求。ZQL2×2000/15/28型液壓支架頂梁可調(diào)節(jié)任意方向，支架高度可根據(jù)巷道頂板進行適應(yīng)性調(diào)整，保證巷道在任何情況下都能夠接頂嚴(yán)實，發(fā)揮最大支撐力。圖2 為巷道超前支護支架組示意圖。

圖2 為巷道超前支護支架組示意圖

2.2.1 結(jié)構(gòu)部件

1）伸縮梁部分。超前支護液壓支架伸縮梁位于支架頂梁上方，保證采煤機在行進后，對巷道進行臨時支護，避免破碎頂板冒落，造成安全隱患。

2）頂梁部分。超前支護液壓支架頂梁做為支架核心部件，其作用為接頂后承載煤層頂板方向來壓，為工作面生產(chǎn)設(shè)備及人員支撐起安全空間。頂梁為箱體式結(jié)構(gòu)，連接底座及立柱共同保護工作面切眼的生產(chǎn)環(huán)境。

3）連桿部分。超前支護液壓支架連桿由3 部分構(gòu)成，分別為上連桿、前連桿以及后連桿，通過這3部分連桿將液壓支架頂梁與底座連接成整體，主要用于承受來自巷道頂板的水平應(yīng)力以及工作面的側(cè)應(yīng)力，提升液壓支架在水平方向上的穩(wěn)定性，支架連桿的3 個部分與支架底座構(gòu)成四連桿結(jié)構(gòu)，控制支架梁端間距在允許范圍之內(nèi)。

4）底座部分。超前支護液壓支架底座通過立柱與頂梁連接，將巷道頂板壓力傳導(dǎo)至底板，還要具備較強的平穩(wěn)能力以適應(yīng)巷道底板的起伏。為工作面生產(chǎn)提供安全可靠的生產(chǎn)空間，保證液壓支架的穩(wěn)定性。

5）護板部分。支架頂梁左右兩側(cè)各安裝一塊護板，連接支架頂梁和護幫千斤頂，在需要臨時支護時將護板升起能夠增加支護范圍，對生產(chǎn)地點具有一定的保護性。

2.2.2 支架技術(shù)參數(shù)

ZQL2×2000/15/28型巷道超前支護液壓支架技術(shù)參數(shù)如表2 所示。

表2 ZQL2×2000/15/28型巷道超前支護液壓支架技術(shù)參數(shù)

3 結(jié)語

常村煤礦在14026 綜采工作面應(yīng)用端頭及巷道超前支護液壓支架組進行回采支護后，工作面端頭以及巷道超前20 m 范圍內(nèi)頂板破碎情況得到了顯著改善，解決了單體柱安裝時大量的人力浪費以及回收時存在的安全隱患，降低了生產(chǎn)成本，對工作面安全高效生產(chǎn)具有重要意義。