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        高地壓、強沖擊條件下整體中置式新型端頭支架應(yīng)用

        2021-10-14 06:43:06陳海瑞侯正濤
        山東煤炭科技 2021年9期
        關(guān)鍵詞:支架結(jié)構(gòu)

        陳海瑞 侯正濤

        (陜西正通煤業(yè)有限責(zé)任公司,陜西 咸陽 712000)

        端頭支護(hù)技術(shù)歷來是煤礦開采的一大難題,尤其是綜放工作面端頭支護(hù)技術(shù)一直是制約該項開采技術(shù)的瓶頸。端頭區(qū)支護(hù)效果的好壞,直接影響著工作面的正常運轉(zhuǎn)與安全程度[1-2]。目前在綜放工作面上,普遍采用傳統(tǒng)的十字金屬鉸接頂梁(或一字梁)配合單體液壓支柱支護(hù)[3-4],嚴(yán)重制約了生產(chǎn)效率,綜放工作面端部的出口維護(hù)是目前體力勞動最大、安全威脅和事故頻發(fā)的一項工作[5]。本文結(jié)合正通煤業(yè)高家堡礦井二盤區(qū)首采工作面的現(xiàn)場,研究開發(fā)了一種適用于高地壓、強沖擊條件下整體中置式新型端頭支架,并進(jìn)行了階段性試驗。

        1 正通煤業(yè)礦井綜放端頭技術(shù)現(xiàn)狀

        在二盤區(qū)首采工作面安裝前,正通煤業(yè)高家堡礦井委托北京天地科技股份有限公司對礦井綜放工作面三機(jī)設(shè)備進(jìn)行配套選型設(shè)計。設(shè)計人員考慮礦井井深壓力大,煤層具有沖擊危險性等災(zāi)害,著力對工作面端頭支護(hù)進(jìn)行了選型研究,最終確定工作面端頭部采用ZTZ26000/24/40型端頭支架作為工作面前、后部刮板輸送機(jī)的端頭支護(hù)。

        2 已回采工作面端頭支護(hù)存在問題

        正通煤業(yè)高家堡礦井將設(shè)計的ZTZ26000/24/40型端頭支架(圖1)應(yīng)用于二盤區(qū)204綜放工作面,發(fā)現(xiàn)存在以下問題:

        圖1 原設(shè)計ZTZ26000/24/40型端頭支架

        (1)推采過程中,后端頭支架頭后拖后處于工作面老空距離太大,且由于后端頭為整體頂梁結(jié)構(gòu),雖然穩(wěn)定性較好,但工作阻力偏低,時常出現(xiàn)壓死支架現(xiàn)象(圖2)。

        圖2 工作面端頭支架壓死

        (2)端頭支架整體噸位較大,尤其是后端頭支架頂梁為整體頂梁,支架安裝較為困難。

        (3)前后端頭結(jié)構(gòu)形式不同,機(jī)械化自動操作困難,移架速度慢,增加勞動強度,提高了事故率。

        3 整體中置式新型端頭支架

        3.1 主要設(shè)備配置

        204綜放工作面采用原設(shè)計端頭支架,205綜放工作面使用了改進(jìn)后的整體中置式新型端頭支架(圖 3),工作面主要設(shè)備配置見表1。

        圖 3 改進(jìn)后的整體中置式新型端頭支架

        表1 工作面主要設(shè)備配置

        整體中置式新型端頭支架將原設(shè)計的ZTZ26000/24/40型 替 換 為ZTZ24000/24/45型前端頭支架、ZD18000/24/45型后端頭支架。兩種端頭支架主要技術(shù)特征和參數(shù)見表2,結(jié)構(gòu)特點如下。

        表2 改進(jìn)端頭支架主要技術(shù)特征參數(shù)

        ZTZ24000/24/45型支架主要結(jié)構(gòu)特點:

        (1)端頭支架為左右兩架一組中置式。

        (2)頂梁為條梁結(jié)構(gòu),兩個頂梁之間設(shè)有防倒調(diào)架千斤頂。頂梁兩側(cè)設(shè)計內(nèi)、外護(hù)頂板,護(hù)頂板可實現(xiàn)上翹,外護(hù)頂板還可實現(xiàn)下垂。

        (3)轉(zhuǎn)載機(jī)在左右兩架支架底座中間,底座對轉(zhuǎn)載機(jī)高度沒有限制。

        (4)端頭支架和與千斤頂直連的轉(zhuǎn)載機(jī)或運輸順槽超前支架交替邁步前移。

        ZD18000/24/45型支架主要結(jié)構(gòu)特點:

        (1)液壓支架采用四柱支撐結(jié)構(gòu)掩護(hù)式結(jié)構(gòu)。

        (2)端頭支架為整體頂梁和掩護(hù)梁,分體式底座結(jié)構(gòu)。

        (3)轉(zhuǎn)載機(jī)在左右兩架支架底座中間,底座高度對轉(zhuǎn)載機(jī)有一定要求。

        (4)通過推移千斤頂和前部端頭支架連接,端頭支架整體前移。

        (5)端頭支架頂梁中部設(shè)計可封堵窗口,用于放炮打孔用。

        3.2 新型端頭支架優(yōu)點

        新型端頭支架(前端頭和后端頭)在205接續(xù)工作面經(jīng)過階段性的試驗,截至目前工作面已推采230 m,在井下使用效果顯著,其突出創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

        (1)端頭支架為四柱中置式整體頂梁結(jié)構(gòu)。

        (2)頂梁前段內(nèi)置伸縮梁結(jié)構(gòu),支架側(cè)向及掩護(hù)梁下部設(shè)置擋矸裝置。

        (3)端頭支架和轉(zhuǎn)載機(jī)或運輸順槽超前支架交替邁步前移,推移油缸缸徑盡量選大,加強遷移拉力。

        (4)左右底座外側(cè)設(shè)底調(diào)千斤頂。

        3.3 應(yīng)用效果

        新型端頭支架組在205接續(xù)面使用以來,現(xiàn)場使用效果較好,得到職工普遍認(rèn)同。相比首采面端頭支架組,新型端頭支架組主要有以下優(yōu)點:

        (1)新型端頭支架具有超前支護(hù)功能,取代了部分單體支護(hù)。

        (2)明顯改善了端頭部位的支護(hù)效果,提高了端頭的支護(hù)效率。

        (3)端頭處的頂板控制有了明顯改善,杜絕了端頭壓架事故的發(fā)生,提高了生產(chǎn)效率。

        (4)提高了勞動效率,平均每班可減少端頭支架拉架和架間煤矸清理人工1個。

        4 經(jīng)濟(jì)效益分析

        新型端頭支架約重56 t,根據(jù)招標(biāo)價17 200元/t,項目投入:56 t×1.72萬元/t=96.32萬元。新型支架的應(yīng)用,可降低工作面推采過程中壓架事故發(fā)生的幾率,減小端頭架拉架難度,減少架間漏矸,提高勞動效率,平均每班可減少端頭支架拉架和架間煤矸清理人工1個。以205工作面為例,205工作面預(yù)計推采420 d,每個人工480元,節(jié)省人工費380×3×480=54.72萬元,該支架預(yù)計效益=節(jié)省人工費-設(shè)備折舊費=54.72-(96.32÷10)=45.088萬元。

        5 結(jié)語

        中置式新型端頭支架與改進(jìn)前相比,明顯改善了端頭部位的支護(hù)效果,降低了工作面推采過程中壓架事故發(fā)生的幾率,減小端頭架拉架難度,減少架間漏矸,提高了安全效益、經(jīng)濟(jì)效益。通過在205綜放工作面現(xiàn)場應(yīng)用表明,該新型端頭支架極大地提高了工作面的安全性和高效性,具有較高的推廣意義及借鑒經(jīng)驗。

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