大傾角綜放液壓支架穩(wěn)定性動態(tài)和防倒防滑措施分析

毛　磊

（唐山開灤鐵拓重機公司，河北 唐山 063100）

大傾角綜放液壓支架穩(wěn)定性動態(tài)和防倒防滑措施分析

毛磊

（唐山開灤鐵拓重機公司，河北 唐山 063100）

大傾角綜放液壓支架為礦井生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，成為煤炭企業(yè)發(fā)展的重要保障。本文結(jié)合大傾角綜放液壓支架穩(wěn)定性和防倒防滑存在問題，闡述了支架受力情況及穩(wěn)定性動態(tài)，進一步提出防倒防滑的具體措施，對實際生產(chǎn)有一定的借鑒意義。

大傾角；綜放液壓支架；穩(wěn)定性分析；防倒防滑；解決措施；采煤技術(shù)

1.概述

目前，隨著礦業(yè)企業(yè)發(fā)展的需要，大傾角綜放液壓支架被越來越多地應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，有效地解決了煤礦綜采生產(chǎn)工藝和安全管理存在的問題。但是因大傾角綜放液壓支架的大傾角特質(zhì)很容易出現(xiàn)液壓支架不穩(wěn)定及下滑的情況。具體分析如下：

液壓支架在自由狀態(tài)下是處于失穩(wěn)狀態(tài)的，此時就會出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象。當(dāng)頂梁受到鄰架約束時也可能會出現(xiàn)向上倒架現(xiàn)象；移架、調(diào)架困難。同時，工作面輸送機出現(xiàn)下滑，而且嚴(yán)重，特別是放頂煤工作面后部輸送機下滑嚴(yán)重，前移比較困難。

出現(xiàn)上述的情況后，工作面下排頭支架就得依靠人為調(diào)整、防護，管理難度大，嚴(yán)重危及操作人員的生命安全；輸送機溜槽與支架、采煤機連接件、導(dǎo)向件工況差，影響生產(chǎn)效率。在實際中要想解決大傾角綜放液壓支架存在的這些問題，首先還得從大傾角綜放液壓支架受力情況來分析。

2.大傾角綜放液壓支架受力情況分析

由于煤礦開采地質(zhì)條件的特殊性，大傾角綜放液壓支架在工作面受到上覆巖層的重力作用，重力沿法向及切向的分量隨傾角的變化而變化。傾角增大的同時支架所受的切向分力也會進一步增大，法向分力減小，從而向下的下滑力也會隨著增大，逐步加大支架側(cè)向載荷。

2.1橫向受力情況。在煤礦生產(chǎn)中大傾角綜放液壓支架的頂梁排列較密集，相互間就會存在頂梁側(cè)護板的約束，此時在支架下滑過程中主要是靠底座的下滑，這樣就會引起支架向上傾倒，假設(shè)我們在底板反力作用點O處，以此為坐標(biāo)點建立直角坐標(biāo)系，沿傾向的方向設(shè)為X軸，垂直煤層設(shè)為Y軸，就會得到如下的大傾角綜放液壓支架橫向受力圖1。

大傾角綜放液壓支架在頂板的壓力P和自重G，上下擠靠力P上、P下，底板對支架支持力r，支架初撐力反力q，頂、底板對支架的摩擦力作用下處于平衡狀態(tài)。

2.2縱向受力情況。大傾角綜放液壓支架縱向受力的情況用圖2表示。F1F2分別代表的是單根前后立柱的支撐力，W3為掩護梁上面散落的煤巖體重力，kN則是其對掩護梁的正壓力，其余各數(shù)值間的關(guān)系如圖2所示。

3.大傾角綜放液壓支架穩(wěn)定性動態(tài)分析

一般地，大傾角綜放液壓支架穩(wěn)定性是包含有支架沿工作面傾斜方向的下滑和傾倒。在實際的工作原理中支架自重和頂板施加在支架上的壓力，在工作中有下滑或傾倒現(xiàn)象，假設(shè)不考慮輸送機等零部件間的相互擠壓，單個支架的靜態(tài)穩(wěn)定性就會隨著支架工作組的力以及頂板摩擦系數(shù)的增大而提高。同時在支架前移中動態(tài)穩(wěn)定性與支架寬度高度等有關(guān)，此時會出現(xiàn)下滑或擠壓。具體分析如下：

3.1防倒方面的穩(wěn)定性。如圖3所示，支架在頂板的壓力P、支架自重W以及其他要素作用下處于平衡狀態(tài)。傾斜煤層的頂板是沿著接近于重力方向的曲線位置移動。這個時候?qū)χЪ墚a(chǎn)生的壓力也會不完全沿著重力方向，甚至可以把它視為就是沿著重力方向。如果當(dāng)支架所受到的合力作用點可以偏向支架的邊緣，這樣就會導(dǎo)致支架傾翻，如果在力矩極限平衡時底板的反力作用點就會出現(xiàn)在O點的位置，此時就變成了如圖4所示的情況。

3.2抗滑方面的穩(wěn)定性。大傾角綜放液壓支架在重力W和頂板壓力P作用下有沿著底板坡度下滑的趨勢，保障不下滑的唯一條件是抗滑力要大于或等于滑動力。一般地，如果煤層的傾角大于15°時候就有必要采取防滑措施來保持穩(wěn)定性了。

總之，影響大傾角綜放液壓支架穩(wěn)定的因素比較多，但是主要的因素是礦井面的地質(zhì)條件和支架結(jié)構(gòu)所致。不同的礦井條件相差是很大的，煤層的強度、傾角以及地質(zhì)構(gòu)造都會直接或間接地影響穩(wěn)定性。但是不同支架的架型、重心、初撐力等也會影響到支架的穩(wěn)定性，在實際的生產(chǎn)中要根據(jù)具體的情況分別采取措施加以預(yù)防。

4.大傾角綜放液壓支架防倒防滑措施

近幾年來，隨著煤礦綜采工藝水平的不斷改善，大傾角綜放液壓支架防倒防滑措施也有了一定的進步。據(jù)不完全統(tǒng)計，從煤礦工作面設(shè)備的布置到支架防倒防滑再到輸送機等的防倒防滑都有了很大的進步。本文結(jié)合煤礦工作中對支架采取的防倒防滑措施來進一步印證。

4.1安裝防倒防滑裝置。一般這是最簡單也是最直觀的預(yù)防大傾角綜放液壓支架防倒防滑的措施。大致可以安裝支架防滑裝置、支架防倒裝置、輸送機防滑裝置這3種，這其中支架的穩(wěn)定性是放倒防滑的基礎(chǔ)。具體如圖5所示。

具體采取的措施是：對于液壓支架的放倒措施來說可以參照圖5的平拉和斜拉方法，在相鄰之間的頂梁位置設(shè)置放倒千斤頂，通過這個的作用可以把支架連成一個整體增加抗倒性能。這是平拉解決抗滑的方法。

對于斜拉來說是在相鄰之間設(shè)置千斤頂和錨鏈組成的斜拉放倒千斤頂，它的一端固定在上方支架的底座，另一端固定在下方支架頂梁上。

對于防滑來說，又可以分為支架防滑和輸送機防滑。支架的防滑在底座前面或者后面設(shè)置防滑裝置。前面的部分是在過橋處設(shè)置防滑千斤頂，后面排頭第1架的地方用千斤頂加錨鏈裝置和上部分支架連接。

在輸送機防滑措施方面可以采取底座和輸送機間設(shè)置防滑千斤頂。對于放頂煤支架的后部輸送機卡在底托架上支架可以前后滑動，進一步限制擺動。

4.2采取安裝過渡支架的措施。一般采取的措施是在每兩架的底座間設(shè)置1調(diào)架千斤頂，兩頂梁間再設(shè)置1防倒滑千斤頂，在拉架前用調(diào)架千斤頂和防倒滑千斤頂調(diào)正后再拉移，拉移支架后用單體支柱輔助調(diào)整。

4.3采取改善生產(chǎn)工藝的方法。這就得在生產(chǎn)設(shè)計時在工作面的角度布置為偽斜，盡量減少工作面的真傾角角度。在推流方式上可以采用從下往上的移架辦法，先推1次機頭就可把輸送機上移大概約30cm距離?；蛘咭部梢圆捎煤侠淼幕夭晒に噷⒐に囂攸c設(shè)置于設(shè)計中提高工作面設(shè)備穩(wěn)定性。

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