一種膏體充填端頭支架隔離裝置的結構設計

王 雅

(晉能控股裝備制造集團 潞安煤炭技術裝備公司，山西 長治 046204)

高河能源充填工作面長約230 m，共布置ZC8500/22/40型中間架156架，2架ZCT8500/22/40型端頭支架。中間架隔離方向與煤壁平行，在工作面機頭機尾與巷道連接處需設端頭支架支護隔離，文章通過介紹一種端頭支架隔離裝置，使端頭架隔離方向與煤壁垂直，在中間架之后布置，與中間架隔離組成90°夾角(見圖1)，實現(xiàn)采空待充填區(qū)域完全與前面設備及采煤區(qū)隔離，在后部形成封閉的充填空間，以使充填面更方便高效地推進。

圖1 端頭架隔離位置

1 隔離裝置總體特點

端頭架隔離裝置與頂梁通過耳座連接，安裝在頂梁側面，共3組，通過隔離側推千斤頂伸縮調節(jié)，可密封頂梁、中間架隔離裝置與煤層頂板間隙；通過調節(jié)下隔離板伸縮千斤頂，擠壓密封底板與底座間隙。在隔離裝置上下兩端裝有伸縮箱及伸縮千斤頂，保證適應巷道不同高度的需求。每級隔離板伸縮縫口均朝下，即使出現(xiàn)個別漏漿，漿液也進入不了隔離板伸縮腔。隔離機構動作不受膏體影響，伸出時可擠壓密封柔性條，合理擠壓使柔性材料和塑料布緊貼頂?shù)装迕芊?。頂?shù)撞捎眠B續(xù)纖維繩捆條隔離，使三組隔離之間裝配間隙完全密封，隔離輔助工作少，充填工作面端頭隔離速度快。

2 隔離裝置主要機構及作用

隔離裝置主要機構有：上隔離、中隔離上部、中隔離下部、中隔離側部、下隔離、上隔離側推機構、下隔離側推機構、中隔離伸縮千斤頂、下隔離伸縮千斤頂。共設3組，并排安裝在頂梁側面，每組中間留有一定的安裝間隙，以方便工人安全操作。每組裝置由上、中、下三級隔離組成，隔離高度最大為4 100 mm(見圖2(a))，完全收回最低為2 600 mm(見圖2(b))，滿足巷道支護及不同隔離高度要求，頂板處上隔離寬度為1 568 mm，三組總寬度為4 788 mm，底板處下隔離寬度為1 600 mm，三組隔離總寬度為4 820 mm，足夠密封采三刀煤充填區(qū)域長2 400 mm的作業(yè)需求。

2.1 上隔離

上隔離結構為上下兩部分箱體，上部箱體靠中間架后部隔離一側安裝側推機構，根據(jù)其與中間架隔離的相對位置，調節(jié)側推千斤伸出量，保證中間架與端頭架隔離裝置充分接觸，把前部采煤區(qū)和后部充填區(qū)在兩架連接位置處完全隔離，其余側推位置均安裝側推堵，堵住此處其余孔，增大接觸面積；下部為兩側整體焊接箱體中間完全開襠式結構，兩側安裝中隔離側部，留有合理間隙，以便自由滑動；兩側下端箱體開口處焊接有包板，增加結構件強度；中間開襠處安裝中隔離上部，通過耳板以D70 mm銷軸等連接件鉸接，固定在上隔離中部，通過千斤伸縮調節(jié)隔離高度，見圖3。

圖2 隔離裝置高度(mm)

圖3 上隔離(mm)

2.2 中隔離

中隔離分為三部分：上部、下部、兩側部。上部上端安裝在中隔離中間處，通過耳板以銷軸等連接件鉸接，鉸接耳下方設置千斤頂鉸接耳，通過中隔離伸縮千斤頂與下部耳板連接，伸縮千斤頂行程設置為600 mm，伸出收回千斤頂可調節(jié)隔離高度。上部蓋板上焊接有兩組耳板，與頂梁蓋板上相對應耳板通過擺動千斤頂連接(只需要在第一組隔離上安裝)，隔離完成后，操作第一組隔離伸縮千斤，使下部完全收回在上部箱體里面(第一組中隔離下部只與上部連接，與下隔離不連接)，伸出擺動千斤，挑起中隔離上部及下部，中間既有了寬700 mm的行人通道，操作工人可從此處通過，從充填區(qū)進入到巷道安全區(qū)域，然后再收回擺動千斤，伸出伸縮千斤，使中隔離上部和下部處在正常隔離位置，工作面隔離工作完成，可以進行充填后續(xù)工作。下部上端插在上部下端箱體內，千斤頂完全伸出時重合80 mm，保證足夠強度，且不會脫離；下部設置千斤頂連接耳板不同位置，以適應不同充填隔離高度要求；下端與下隔離通過耳板以銷軸等連接件鉸接；兩側部上部插在上隔離兩側箱體內，由于在隔離兩側，是膏體側向力主要承受件，箱體高度設計為隔離伸出到最大高度時重合量160 mm，保證結構件強度足夠支撐膏體側向力且不會發(fā)生彎曲及扭曲等變形，見圖4。

圖4 中隔離(從左至右依次為上部、下部、側部)(mm)

2.3 下隔離

下隔離分為前部、后部兩大部分：前部為開放性結構，對稱焊接有兩組耳板，通過下隔離千斤頂及銷軸等連接件安裝在底座后部側面，伸縮千斤頂可實現(xiàn)下隔離與底板的密封與分離，行程共350 mm。裝配時，下隔離與底板處同一平面，伸縮千斤伸出50 mm行程，充填前需要隔離時可使下隔離向下50 mm，壓緊與底板處密封條，保證充填時不漏漿；充填完成時向上伸出300 mm行程，使下隔離完全脫離開底板300 mm高度，以保證足夠的空間方便工人操作，更換塑料布及柔性密封條，為下一次充填隔離做好準備工作；耳板兩側各焊接兩塊大筋板，使箱體強度得到一定加強，主要用于下隔離與底座側面的限位，隔離裝置垂直位置時，寬度方向與底座設5 mm間隙，以支撐充填時膏體側向力；高度方向設為下隔離伸縮千斤頂完全伸出時與底座有100 mm重合部分，防止下隔離與底座脫開，隔離裝置往底座側面方向轉動，擠壓千斤頂及其管路系統(tǒng)，嚴重時導致千斤頂損壞，影響充填面無法正常進行；后部為上下分開型箱體結構，中隔離兩側部插在上部，通過D70 mm銷軸連接，保證足夠強度；下部箱體內靠中間架后部隔離一側安裝側推機構，包括側推裝置、側推千斤頂及連接件，其余側推位置均安裝側推堵，與上隔離側推機構作用及用法相同，見圖5。工作面充填時隔離狀態(tài)見圖6，下隔離與底板分離狀態(tài)見圖7。

圖5 下隔離(mm)

圖6 充填時隔離狀態(tài)(mm)

2.4 上隔離側推機構

由側推裝置、側推千斤頂、連接導桿及其他連接件組成。側推裝置為開放式結構件，一側通過銷軸等連接件安裝在上隔離外部，另一側通過導桿與側推千斤頂連接，側推千斤頂固定方式與常規(guī)架結構相同，通過銷軸與上隔離固定連接，伸出時頂緊中間架頂板處隔離裝置，中間有密封柔性條及塑料布密封中間架與端頭架隔離連接處；保證頂板處充填區(qū)域與前方設備完全密封隔離，不會漏漿。

圖7 下隔離與底板分離狀態(tài)(mm)

2.5 下隔離側推機構

由側推裝置、側推千斤頂及其他連接件組成。側推裝置為不登高箱型結構，一側為自由狀態(tài)，另一側通過銷軸等連接件與側推千斤頂連接，千斤頂固定方式與上隔離側推機構相同，伸出時頂緊中間架底板處隔離裝置，中間有密封柔性條及塑料布密封中間架與端頭架隔離連接處；保證底板處充填區(qū)域與前方設備完全密封隔離，不會漏漿。

3 結 語

充填端頭架的設計為礦井充填工作面提供了高效可靠的設備，隔離裝置保證了充填區(qū)域與前方設備完全隔離，為礦井采煤、充填安全快速推進夯實了基礎，在高河能源取得了良好的應用效果，降低了工人勞動強度，提高了工作效率，增加了一定的經濟效益，適宜大范圍推廣應用。