鄒雁斌

（山西晉能控股煤業(yè)集團(tuán)長治仙泉煤礦，山西 長治 047100）

引言

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)寺河礦大采高和放頂煤綜采工作面順槽端頭區(qū)域基本采用單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁進(jìn)行超前支護(hù)，支護(hù)高度低、支護(hù)力小、不能自移、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在安全隱患。針對存在的問題，需設(shè)計(jì)一套綜采超前支護(hù)液壓支架[1]，通過該超前支護(hù)液壓支架技術(shù)，可減輕工作面工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高支護(hù)強(qiáng)度和效率，實(shí)現(xiàn)煤礦綜采工作面快速推進(jìn)并達(dá)到安全高產(chǎn)高效的生產(chǎn)目的。

1 超前支護(hù)液壓支架整體設(shè)計(jì)

超前支護(hù)液壓支架共三組六架，單架架型為兩柱支撐掩護(hù)式架型[2]，共由六個(gè)單架通過推移、防倒、底調(diào)等千斤頂連接組成。六個(gè)單架分為三組，最靠近工作面的兩架為一號(hào)支架組，距工作面最遠(yuǎn)的兩架為三號(hào)支架組，中間兩架為二號(hào)支架組，如圖1所示。

圖1 超前支護(hù)液壓支架側(cè)視圖及俯視圖

三組支架組均為兩柱支撐掩護(hù)式架型結(jié)構(gòu)，整體底座，頂梁為整體頂梁鉸接挑梁[3]。結(jié)構(gòu)件主要由挑梁、頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿、底座等組成。

每組支架都由左右兩架組成，分列于巷道兩側(cè)，左右兩架支架的頂梁、底座之間都連接有防倒調(diào)架千斤頂，互為扶持防倒，防倒頂調(diào)千斤頂行程1 150 mm，距巷道頂面400 mm，防止與錨桿、錨索干涉；防倒底調(diào)千斤頂行程1 150 mm，距地面200 mm，防止與巷道底鼓干涉，可以滿足前后支架推移步距900 mm的需要，通過防倒調(diào)架千斤頂?shù)恼{(diào)節(jié)可使左右兩架并列支架之間的距離達(dá)到2 540 mm，滿足工作面進(jìn)配件的要求，如圖2所示。

圖2 超前支護(hù)液壓支架斷面圖

2 主要結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)

2.1 頂梁

頂梁直接與頂板接觸，是支架的主要承載部件之一[4]，作用是支撐巷道頂板和傳遞頂板壓力。因此，采用整體式箱形焊接結(jié)構(gòu)，前部鉸接有挑梁，能很好地適應(yīng)巷道頂板不平整的情況。處于頂梁上的兩柱帽主要傳遞立柱的支撐力，鉸接立柱的柱頭。左、右支架的頂梁結(jié)構(gòu)基本一樣，與立柱和掩護(hù)梁等部件連接，如圖3所示。

圖3 頂梁結(jié)構(gòu)圖

2.2 掩護(hù)梁

掩護(hù)梁在液壓支架工作運(yùn)行中起到抗扭和支撐維護(hù)巷道的作用。掩護(hù)梁與頂梁、連桿等部件連接，其結(jié)構(gòu)形式為結(jié)構(gòu)為箱件。掩護(hù)梁前端和后端分別與頂梁鉸接和前后連桿鉸接，并通過底座和連桿組成四連桿機(jī)構(gòu)，是液壓支架重要的組成部分。該機(jī)構(gòu)使掩護(hù)梁與頂梁鉸接形成一個(gè)雙扭線的運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)液壓支架在上下升降時(shí)，使超前支架形成一個(gè)穩(wěn)定、合理的運(yùn)動(dòng)，如圖4所示。

圖4 掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)圖

2.3 連桿

連桿在超前液壓支架中承受壓力、水平力、及拉力而產(chǎn)生的扭曲力，其結(jié)構(gòu)形式為箱形，并與掩護(hù)梁和底座鉸接，為四連桿機(jī)構(gòu)中最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)使超前液壓支架做升降運(yùn)行時(shí)，使超前液壓支架的運(yùn)動(dòng)形成一條雙扭線的運(yùn)動(dòng)軌跡，最終滿足超前液壓支架能夠平穩(wěn)運(yùn)行。

2.4 底座

底座不僅要滿足剛度和強(qiáng)度的要求，還要適應(yīng)底板結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，同時(shí)對底板接觸比壓不能太大。底座與推移千斤頂、立柱、四連桿等部件的連接，其結(jié)構(gòu)形式為箱體，是穩(wěn)定支架的部件，主要將頂板壓力傳遞給底板，并受到頂梁、立柱傳遞來的頂板垂直壓力，同時(shí)還受到由底板向上的作用力，及四連桿機(jī)構(gòu)傳遞的扭曲力、拉力和壓力等，如圖5所示。

圖5 底座結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)論

1）支護(hù)面積大。超前支護(hù)液壓支架頂梁與巷道頂板接觸面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單體柱與巷道頂板接觸面積。

2）工序簡單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。采用超前支護(hù)液壓支架，只需要一人即可實(shí)現(xiàn)移架、支護(hù)作業(yè)，工序簡單，減人提效，同時(shí)大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）使用周期長。由于超前支護(hù)液壓支架是整體受力，遇到頂板壓力較大時(shí)，不容易壓壞，損壞幾率小，使用周期短。

4）安全性高。工人移架作業(yè)時(shí)，可在有支護(hù)頂板的安全區(qū)域進(jìn)行臨架操作，避免了單體柱撤柱、移柱、支柱時(shí)的局部空頂作業(yè)。且超前支架的自移，避免了人工移動(dòng)單體柱時(shí)可能造成的傷害。