煤礦順槽超前液壓支架的設(shè)計分析

李勇

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720111

摘要：超前巷道圍巖在采煤工作面采動的影響下，受到多種壓力疊加作用，礦壓顯現(xiàn)復(fù)雜，同時該區(qū)段設(shè)備布置密集，是行人、通風及運輸咽喉，是維護的重點和難點。隨著煤炭行業(yè)技術(shù)水平不斷發(fā)展，煤炭開采技術(shù)和裝備及煤炭資源變化開采方式都出現(xiàn)新特點，為適應(yīng)回采和大型設(shè)備和運輸安裝需求。巷道高度達到44.5米，寬度達到56米。為適應(yīng)超前巷道變化對支護的要求，本文分析了順槽超前支護液壓支架組的設(shè)計制作，為煤炭資源的安全高效的開采提供借鑒。順槽超前支護支架組主要解決采煤工作面超前支護的技術(shù)難題。超前支架組，是由四架超前支護支架及自移千斤頂和支架之間的連接件組成。支架左右鉸接采用萬向節(jié)的形式，具有較強的頂?shù)装暹m應(yīng)能力和同時支架組有及時支護能力，移架阻力較小。在保證左右架間頂板支護的前提下，左右架間具有較大的可調(diào)節(jié)范圍。該支架形式在自動化作業(yè)、安全性和生產(chǎn)效率方面都有重要提高。

關(guān)鍵詞：超前支護；頂板破碎；順槽；安全高效

1 采煤巷道設(shè)置超前支護的必要性

采煤工作面安全出口是連接回風巷和運輸巷的關(guān)鍵部位，此處控頂面積大。特別在工作面超前支承壓力作用下，頂板大量下沉。再加上機頭、機尾和其他設(shè)備體積大，在移動這些設(shè)備時，又必須反復(fù)支柱撤柱使頂板更加破碎。由于上述原因，工作面上下出口處最容易發(fā)生冒頂事故，必須特殊管理，加強支護。

2 超前支護支架的結(jié)構(gòu)

超前支護支架的主體結(jié)構(gòu)為前后雙液壓缸立柱支撐四連桿結(jié)構(gòu)，超前支架組整體型式是由四架超前支護支架、自移千斤頂及支架之間的連接件組成。每個超前支護支架，是由頂梁、橫向活動鉸接粱、底座、側(cè)支撐板、后掩護粱和護幫板、穩(wěn)定連桿、立柱、千斤頂、控制閥組類、膠管及銷軸等連接件構(gòu)成。煤礦超前支架組，代替單體支柱對巷道進行超前支護，超前支架組為雙列式結(jié)構(gòu)，超前支架每組支架均采用反四連桿作為穩(wěn)定機構(gòu)，左右頂梁之間通過雙鉸接軸相連，每條頂梁均帶有外側(cè)護板，對巷道頂板進行維護。

3 超前支護支架技術(shù)參數(shù)

支架型式：前后雙液壓缸立柱支撐四連桿型超前支護液；壓支架（ZTZ21870＼2000＼3300），高度（最低/最高）：2000/3300mm，寬度：1400mm，支護長度：20米，工作阻力（P=357MPa）：21870kN，支護強度：022034MPa，泵站壓力：315Mpa，立柱（16個），型式 ：單伸縮缸加機械加長活柱，缸徑 （mm） φ200/φ156，推移千斤頂（6個），行程（mm） 700*3，缸徑/桿徑（mm） φ200/φ120，側(cè)護千斤頂（16個），缸徑/桿徑（mm） φ100/φ70，后掩護粱千斤頂（2個），缸徑/桿徑（mm） φ140/φ85，后護幫千斤頂（2個），缸徑/桿徑（mm） φ100/φ70

支架組各構(gòu)件按圖紙裝配齊全。千斤為收回狀態(tài)。事先要求進行預(yù)動作，保證動作正確，無串漏液情況。管路整齊無干涉。泵站壓力31.5MPa。

4 我單位自行設(shè)計制作的超前支護液壓支架應(yīng)用效果特點

我單位自行設(shè)計制作的前后雙液壓缸立柱支撐四連桿型超前支護液壓支架在我局板石煤礦52301 采煤工作面投入使用，支護巷道高度3.2米，寬度4.4米，走向支護長度20延長米。通過使用此支架通用于下順槽和左右工作面，便于生產(chǎn)、安裝、管理、操作和維護。支架頂梁采用左右鉸接采用雙軸鉸接的形式，可以上下錯動，能增強對頂板不平整的適用性，底座采用船型結(jié)構(gòu)，減少移架阻力，并增加了地腳接觸面積，防止因底板松軟，架體下陷難以移架的不利影響。支架由四組連接成一套，每組間有一對推移千斤頂連接，推進動作為后組支撐推移前組一個步距；然后前組支撐，拖拉后組前移一個步距；四組依次前移，與工作面同步推進。推進由液壓操縱代替?zhèn)鹘y(tǒng)單體支護人工倒運單體和鋼粱的繁重體力勞動，并提高了推進效率，同時成組的超前支架具有較強的防倒與調(diào)架功能。每臺支架均設(shè)四連桿機構(gòu)和防倒機構(gòu)，以保證超前支架的穩(wěn)定性。

5 超前支護支架與單體支護支架相比的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的綜合機械化采煤工作面兩順槽超前支護主要以單體液壓支柱配合梁體進行聯(lián)合支護。采用該超前支架，大大縮短了端頭支護時間，提高了設(shè)備開機率，突破限制綜采設(shè)備發(fā)揮最大效率的瓶頸，解決了多年來端頭巷道支護的老大難問題。

6 超前支護支架架型發(fā)展

相比較工作面支架，超前支護支架成熟度不夠，還處于發(fā)展中，各種架型各不相同，各個生產(chǎn)制造廠家、煤炭生產(chǎn)單位、設(shè)計研究機構(gòu)進行了研究創(chuàng)新。

采煤工作面超前支護與掘進工作面超前支護頂板條件相比較更復(fù)雜一些，其強度和完整性相對要弱很多。當工作面每推進一個步距時，順槽超前液壓支架，就需要拉移一次，而每個拉移過程都需要支架降架、升架一次，對支護區(qū)域內(nèi)的頂板形成反復(fù)支撐，使頂板完整性遭到很大破壞，也使下面操縱的工人受到碎塊和粉塵的威脅。

超前支架在適應(yīng)性、設(shè)計方法及使用過程中還存在諸多問題，還需要對超前液壓支架構(gòu)成的支護系統(tǒng)進行研究。超前支架應(yīng)用環(huán)境多是大巷道斷面，高度大，而且由于受到超前巷道中設(shè)備、行人和運輸通道的限制，多是高和窄形設(shè)計，造成穩(wěn)定性較差，架型結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性同樣是需要公關(guān)的課題。

7 結(jié)語

針對現(xiàn)階段超前支護發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，提高超前支護液壓支架等先進支護裝備的應(yīng)用推廣，以適應(yīng)煤炭開發(fā)形勢，保障煤炭安全高效生產(chǎn)。工作面下順槽超前支護液壓支架組成功應(yīng)用實現(xiàn)了采煤工作面超前支護的機械化和自動化，是采煤工作面超前支護形式的一次創(chuàng)新，在技術(shù)進步、自動化作業(yè)、安全性和生產(chǎn)效率方面具有巨大的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻：

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