放頂煤液壓支架的應(yīng)用與發(fā)展

霍慧娟

（大同煤礦集團宏泰礦山工程建設(shè)有限責(zé)任公司，山西大同037003）

引言

放頂煤綜合機械化開采是通過普遍的三機采煤輔以礦山自身的壓力以及人工的松動手段，對于所開采煤層底部的綜采工作面上的頂煤進行破碎工作，使其跟隨工作面的移動而放出或回收。放頂煤液壓支架在放頂煤綜合機械化開采中有著十分重要的意義，直接影響著開采的進行。

1 放頂煤液壓支架的特點

放頂煤液壓支架按照位置的不同可分為高位、中位以及低位放頂煤液壓支架，分別有著不同的特點以及不同的使用條件。

高位放頂煤液壓支架是一種單輸送機、短頂梁、掩護梁開天窗高位放煤的掩護式支架。這類支架具有的顯著特點便是由于放煤位置較高，距煤壁的距離較小，因此其頂梁相對較短，這便在煤層冒放性方面具有較高的要求，一方面要保證頂煤的完整性，另一方面要求頂煤破碎后能從放煤口順利送出。高位放頂煤液壓支架具有的特點是：支架結(jié)構(gòu)較為簡單，工作面的設(shè)計基本與普通的長臂工作面相同，更加有利于相關(guān)管理人員進行維護，也更便于工作的順利進行；支架的長度較短，由于其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使整個設(shè)備的封閉性也很強，導(dǎo)致了頂煤的采用率比較低，放煤口大使得煤塵也很嚴(yán)重，通風(fēng)不良，增加了放滅塵的工作量；該種支架在放煤時切斷了正常情況下的人行通道，在有限的空間內(nèi)只能放置一部輸送機，大大影響了煤礦的產(chǎn)量。

中位放頂煤液壓支架是一種雙輸送機運煤裝置，在掩護梁的中部位置開辟一個放煤口。主要特點便是采用了雙輸送機，使得生產(chǎn)效率大大地提高。該種支架的穩(wěn)定性較好，更耐用且不易損壞，放煤口與煤壁間的距離較遠，支架的頂梁較長，方便對頂煤的維護，也能使頂煤的破碎程度增加，雙輸送機中的后部輸送機放置在支架的底座上，支架底座面積較大，能夠適當(dāng)?shù)胤謮?，設(shè)備后部的空間有限，輸送機的放置使得大塊的煤塊輸送較為困難，可能會出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，放煤口較高，與高位設(shè)備相似，丟煤量大但采用率低，還會造成很大的煤塵[1]。

低位放頂煤液壓支架也是一種雙輸送機設(shè)備，其與中位設(shè)備的區(qū)別在于增加了一個可以活動的尾梁，活動幅度大約為45°，可以用于松動頂煤，同時創(chuàng)建出一個穩(wěn)定的落煤空間。其放煤口與煤壁間的距離最長，頂煤的破碎程度也最大，裝設(shè)有連續(xù)的放煤口，大大增加了產(chǎn)出率，在底板放置后輸送機進行了改進，大塊煤通過時也不易發(fā)生堵塞，除此之外，放煤位置的降低有利于降塵，不會再產(chǎn)生大量的煤塵，從各個方面來看都具有較強的優(yōu)越性。

2 放頂煤液壓支架的應(yīng)用

放頂煤液壓支架在煤礦生產(chǎn)過程中主要應(yīng)用于開采煤的階段，主要可分為三個階段：第一，部分割煤；第二，將割煤半成品送入前部輸送機；第三，放煤并且拉開后部輸送機。在煤礦的整體生產(chǎn)過程中，采用了“追機”移架的方式對頂板進行支護，在采煤機進行割煤時，要先移支架，再轉(zhuǎn)移運輸機。頂梁在采煤的過程中所擔(dān)當(dāng)?shù)娜蝿?wù)是挑頂以及護幫、臨時互頂?shù)淖饔?，由于前段頂梁具有較強的支護能力，因此避免了工作中會出現(xiàn)端面或者煤壁片幫冒頂現(xiàn)象。

放頂煤液壓支架在煤礦生產(chǎn)過程中難免會出現(xiàn)煤礦的損失情況，主要原因在于底板浮煤和溢出溜槽的煤損失以及工作面的煤損失。工作面頂煤以及純放工藝中發(fā)生的煤損失是使工作面煤損失的主要原因。放頂煤液壓支架在煤礦的生產(chǎn)過程中取得了許多成果，表現(xiàn)在多個方面：第一，放頂煤液壓支架結(jié)合了大采高支架與放頂煤技術(shù)，大大增加了整體工藝的穩(wěn)定性同時也形成了良好的支護效果，更加有利于頂煤的充分破碎。第二，放頂煤液壓支架的放置范圍很大，對于多種層次及厚煤層生產(chǎn)都具有兼容性，放頂煤液壓支架的設(shè)計中運用了雙前連桿，使其整體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為前后連桿的狀態(tài)，這種結(jié)構(gòu)能使其在運作時更加穩(wěn)定，添加尾梁插板的結(jié)構(gòu)也使得整個生產(chǎn)過程更加靈活，便于放煤破碎煤操作的進行，也有效避免了大塊煤的堵塞情況。第三，放頂煤液壓支架設(shè)置在掩護板的頂梁掩護梁兩側(cè)，增加了其實用性，在底架上安裝了抬底裝置，也使得支架的移動更加便捷，也能更順利地適應(yīng)多種不同的工作環(huán)境以及狀態(tài)[2]。

3 放頂煤液壓支架的發(fā)展

3.1 我國放頂煤技術(shù)發(fā)展回顧

我國放頂煤技術(shù)的發(fā)展自20世紀(jì)80年代開始，至今還在不斷地進步中，最初有高位、中位、正四連桿小插板、反向四連桿大插板等，發(fā)展到兩柱掩護式以及大采高低位放頂煤液壓支架，持續(xù)進行著架型的變革，并象征著放頂煤技術(shù)的不斷進步。在放頂煤技術(shù)的不斷進步與完善中，放頂煤液壓支架的發(fā)展也隨之不斷創(chuàng)新，產(chǎn)生了種類且效果更加優(yōu)良的架型，創(chuàng)新是生產(chǎn)的持續(xù)動力，這句話同樣適用于放頂煤技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)新思維推進了放頂煤相關(guān)技術(shù)的持續(xù)不斷地發(fā)展。

3.2 放頂煤液壓支架創(chuàng)新成果

放頂煤技術(shù)在30年的發(fā)展歷程中，低位放煤技術(shù)逐漸取代了高位、中位放煤技術(shù)，低位放煤技術(shù)經(jīng)過不斷的研發(fā)，主要包括正四連桿四柱支撐掩護式放頂煤液壓支架、反四連桿四柱支撐掩護式放頂煤液壓支架、單擺桿輕型放頂煤液壓支架以及兩柱掩護式放頂煤液壓支架等多種不同的架型，分別在不同的煤礦開采類型下發(fā)揮著作用。

正四連桿四柱支撐掩護式放頂煤液壓支架是一種廣泛應(yīng)用于綜放工作面的支架類型，發(fā)展較為成熟，特點表現(xiàn)在其較強的支護能力上，使得整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較強，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點設(shè)計的人行通道較寬，更加有利于工作人員的操作，也使得整體操作更加便捷，進而在很大程度上提高了生產(chǎn)效率，同時產(chǎn)量也得到了提高。

反四連桿四柱支撐掩護式放頂煤液壓支架的力學(xué)特性優(yōu)于正四連桿液壓支架，其在設(shè)計上將后部放煤的空間加大，使得放煤的效率和頂煤的采出率在一定程度得到提高，避免了不必要的浪費，該種架型對于立柱的受力情況也有了很大的改善[3]。

單擺桿輕型放頂煤液壓支架是一種質(zhì)量較輕且操作簡便的液壓支架，其廣泛應(yīng)用于中小煤礦產(chǎn)業(yè)中，能在有限的范圍內(nèi)實現(xiàn)煤礦的開采機械化以及自動化，然而其具有的缺點便是穩(wěn)定性相較于其他架型顯著變差，很難達成優(yōu)良的支護效果。

兩柱掩護式放頂煤液壓支架的顯著特點便是單排立柱，使得整體的受力更加均勻，支護效果有明顯的提高，是一種新型的放頂煤液壓支架。

3.3 放頂煤液壓支架未來發(fā)展方向

我國當(dāng)前放頂煤液壓支架的發(fā)展方向主要放在發(fā)展兩柱以及輕型放頂煤液壓支架上，重點通過放頂煤技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)煤礦開采的高度機械化以及自動化，并能在很大程度上使綜放開采工作整體效率得到提高，持續(xù)完善我國的煤礦開采技術(shù)，研制出具有高度適應(yīng)性的放頂煤液壓支架。

4 結(jié)語

放頂煤液壓支架在煤礦生產(chǎn)過程中有著極為廣泛的應(yīng)用，隨著我國經(jīng)濟以及科技等各方面的持續(xù)發(fā)展，液壓支架架型也在不斷革新，使得我國的煤礦生產(chǎn)技術(shù)愈加成熟，保證了煤礦工作效率以及安全性。

[1]李勝軍，王彪謀，李成喜，等.放頂煤液壓支架應(yīng)用和選型趨勢研究[J].煤礦開采，2014（5）：1-3；7.

[2]王彪謀，高素英，杜忠孝，等.四柱放頂煤液壓支架支護能力技術(shù)研究[J].煤礦開采，2015（2）：27-29；55.

[3]陳敏，趙仲凱，張凱，等.淺埋煤層放頂煤液壓支架選型與適用性分析[J].煤礦機械，2015，36（3）：199-201.