紅柳林煤礦回風(fēng)巷超前支架研制

朱 軍

（天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部，北京 100013）

紅柳林煤礦回風(fēng)巷超前支架研制

朱 軍

（天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部，北京 100013）

根據(jù)紅柳林煤礦綜采工作面回風(fēng)巷的支護(hù)要求，研制了ZTC16044/27/50型超前支架，分析了超前支架的主要技術(shù)參數(shù)要求，介紹了超前支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)參數(shù)、操作要求以及采用該型支架后的使用情況。

回風(fēng)巷道;超前支架;支護(hù)強(qiáng)度;穩(wěn)定性

Development of Advanced Powered Support for Ventilation Roadway in Hongliulin Colliery

紅柳林煤礦是由陜西煤業(yè)股份有限公司和榆林煤炭運(yùn)銷集團(tuán)有限公司、神木縣國有資產(chǎn)運(yùn)營公司出資興建，礦井地質(zhì)儲量 1.95Gt，可采儲量1.21Gt，為侏羅紀(jì)煤層、低瓦斯礦井，設(shè)計生產(chǎn)能力12.0Mt/a。2006年開工建設(shè)，2009年4月16日開始聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)，是陜西省建設(shè)的第1個年產(chǎn)千萬噸級的現(xiàn)代化大型礦井。

紅柳林煤礦煤層賦存穩(wěn)定，傾角近似水平，煤層賦存特點(diǎn)是淺埋深、薄基巖頂板、厚沖積砂覆蓋及煤層致密堅硬?；仫L(fēng)巷原超前支護(hù)采用單體液壓支柱支護(hù)方式。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定“采煤工作面所有安全出口與巷道連接處超前壓力影響范圍內(nèi)必須加強(qiáng)支護(hù)，且加強(qiáng)支護(hù)的巷道長度不得小于20m”。采用單體液壓支柱支護(hù)方式，每巷一般需要布置3～4排、約60～80根支柱，這種支護(hù)方式支護(hù)強(qiáng)度低、工人勞動強(qiáng)度大、安全性差和支護(hù)速度慢，不能滿足高產(chǎn)高效綜采工作面生產(chǎn)的要求，制約著工作面的推進(jìn)速度。因此，研制適應(yīng)大采高綜采面回風(fēng)巷超前支護(hù)要求的超前支護(hù)設(shè)備，對保證紅柳林礦大采高綜采工作面安全開采和實現(xiàn)高產(chǎn)高效有著重要意義。為了解決這一問題，天地科技股份有限公司研制了ZTC16044/27/50型超前支架。

圖1 ZTC16044/27/50型超前支架

1 超前支架主要技術(shù)參數(shù)確定

ZTC16044/27/50型超前支架 （見圖1、圖2）是為紅柳林煤礦25202綜采工作面設(shè)計的回風(fēng)巷超前支架。

圖2 支架側(cè)視

（1）支護(hù)強(qiáng)度 25202綜采工作面回風(fēng)巷道沿底板掘進(jìn)，留頂煤，采用錨網(wǎng)支護(hù)，巷道壓力顯現(xiàn)不明顯。回風(fēng)巷超前支護(hù)支架對頂板的作用應(yīng)以“支”為輔、以“護(hù)”為主，支護(hù)強(qiáng)度不宜過高，以減小超前支架反復(fù)支撐對巷道頂板的破壞。參考單體支柱時支護(hù)強(qiáng)度，確定回風(fēng)巷超前支架的支護(hù)強(qiáng)度不小于0.1MPa。

（2）支架高度 25202綜采工作面回風(fēng)巷設(shè)計高度3.9m，在掘進(jìn)過程部分巷道斷面超高達(dá)到4.5m。為了防止超前支架不接頂，在滿足運(yùn)輸?shù)臈l件下，盡量加大支架的最大結(jié)構(gòu)高度，因此支架最大結(jié)構(gòu)高度5m。

（3）支架長度 雖然回風(fēng)巷道壓力不大，超前壓力影響范圍不到20m，按照《煤礦安全規(guī)程》的要求，要求超前支架支護(hù)不小于20m。

2 超前支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）回風(fēng)巷道布置3組超前支架，3組支架串聯(lián)組成，每組超前支架支護(hù)長度6.74m，三組超前支架支護(hù)總長度21m。

（2）每組超前支架左右2架頂梁通過銷軸、連接座和頂梁連接橫梁連接，連接座采用“十字頭”結(jié)構(gòu)形式，頂梁連接橫梁采用長連接孔，確保左右架頂梁前后、上下移動時有一定的擺動量。

支架采用整體式底座，有效降低底座比壓，減小支架對硬化底板的破壞。左右2架支架底座通過銷軸、連接座連接成一體，增加支架的穩(wěn)定性和可靠性。

（3）每個支架頂梁上方設(shè)有5個凸臺，在支架降架前移時即可避讓開錨桿，保護(hù)錨桿不受損壞，還可以減少支架對巷道頂板的反復(fù)支撐次數(shù)，有利于巷道頂板的維護(hù)，保證工作面安全生產(chǎn)。

（4）頂梁內(nèi)側(cè)設(shè)有護(hù)頂板，保證行人、行車安全。

（5）為保證支架的穩(wěn)定性，支架穩(wěn)定機(jī)構(gòu)采用四連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好。

（6）紅柳林礦25202綜采工作面輔助運(yùn)輸用無軌膠輪車，采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等綜采設(shè)備零部件更換都通過回風(fēng)巷用膠輪車運(yùn)送。為不影響膠輪車通行，支架前后連桿、掩護(hù)梁布置在外側(cè)。底座內(nèi)側(cè)和連接座兩邊都設(shè)計成斜坡，左右底座之間留出寬3430mm空間，保證膠輪車順利通行。

（7）前組和后組超前支架通過推移千斤頂、連接頭連接，實現(xiàn)前后組支架相互推拉交替邁步前移，同時能適應(yīng)巷道底板起伏變化。每個推移千斤頂分別單獨(dú)控制，可以實現(xiàn)調(diào)偏及左右轉(zhuǎn)彎，從而達(dá)到對支架推移方向的靈活控制。

推移千斤頂行程1900mm，是工作面支架推移千斤頂行程的2倍多，工作面推進(jìn)2個步距，超前支架推移1次，減小了超前支架作業(yè)時間。

（8）控制系統(tǒng)采用鄰架手動控制方式。每個立柱和推移千斤頂分別單獨(dú)控制，確保操作安全。

3 主要技術(shù)參數(shù)

超前支架高度2700～5000mm;寬度4630mm;初撐力11880kN;工作阻力 （38.6MPa）16044kN;支護(hù)強(qiáng)度0.17MPa;對底板比壓0.62MPa;泵站壓力31.5MPa;操作方式為手動鄰架控制;重量91900kg。

4 超前支架操作

回風(fēng)巷超前支架操縱閥組布置在支架底座上，第1組超前支架操縱閥組控制第2組超前支架。第2組超前支架前操縱閥組控制第1組超前支架，后操縱閥組控制第3組超前支架。

（1）移架 循環(huán)拉移步距為1900mm，移架順序為:降第1組超前支架頂梁→推第1組超前支架→升第1組超前支架頂梁→降第2組超前支架頂梁→拉第2組超前支架→升第2組超前支架頂梁→降第3組超前支架頂梁→拉第3組超前支架→升第3組超前支架頂梁。

移架時應(yīng)將頂梁離開頂板或錨桿，然后再拉架，拉架過程中注意觀察支架周圍的情況，是否有障礙物，頂梁是否歪斜或是否支撐到錨桿，遇到情況要及時處理。特別注意另一組超前架推移手把不要動作，停留在中立位置。

（2）支撐 支撐也稱升柱，支架推移到新位置后觀察頂梁位置是否正確，調(diào)正位置后搬動操縱閥手把，使立柱升起，直到頂梁支撐住頂板為止。升架過程中盡量保證支架頂梁與巷道頂?shù)装迤叫小?/p>

超前支架的移動應(yīng)注意掌握推移方向，降架后離開巷道頂部，頂梁略向前傾斜，移架到位后升柱撐住頂板。

5 支架使用情況

ZTC16044/27/50型超前支架于2011年8月5日下井在25202綜采工作面回風(fēng)巷道使用，8月份推進(jìn)164m，產(chǎn)量405599t;九月份推進(jìn)207m，產(chǎn)量529833t;十月份推進(jìn)285m，產(chǎn)量632462t，經(jīng)過3個月的使用，取得了良好的效果。

（1）使用超前支架后，回風(fēng)巷取消了單體液壓支柱支護(hù)方式，減少了操作人數(shù)，大大降低了工人勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，提高了作業(yè)安全性。

（2）加快了超前支護(hù)推進(jìn)速度，滿足了高產(chǎn)高效綜采工作面的要求。

6 結(jié)論

ZTC16044/27/50型超前支架的使用，成功解決了綜采面超前支護(hù)的技術(shù)難題，保證了綜采面的安全生產(chǎn)，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了綜采面超前支護(hù)的機(jī)械化和自動化，為今后類似條件的礦井實現(xiàn)回風(fēng)巷道超前支護(hù)機(jī)械化提供了一種新的設(shè)備，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

［1］宋德軍．新型回風(fēng)巷超前支護(hù)支架組的設(shè)計［J］．煤礦機(jī)電，2006（3）.

［2］李法柱．綜采工作面新型超前支架研究與應(yīng)用［J］．山東煤炭科技，2006（3）.

TD355.9

B

1006-6225（2012）02-0044-02

2011－11－29

朱 軍 （1967－），男，江蘇昆山人，碩士，高級工程師，現(xiàn)從事液壓支架設(shè)計工作。

［責(zé)任編輯:鄒正立］