低位放頂煤液壓支架插板失效原因分析與安裝技術(shù)研究

趙軍利

（晉能控股煤業(yè)集團趙莊二號井，山西 長治 046000）

1 N2103工作面概況

在某礦N2103工作面中，其有長達321 m的切眼，并且ZF10000/21/38型低位放頂煤液壓支架共有176組被布置在這321 m的切眼上。

在N2103工作面中，跌落的支架插板共有15組，因為失效而不能收的支架插板頂共有75組。由于有的支架缺少插板，導(dǎo)致了與其臨近的支架在進行放煤的時候極易發(fā)生漏矸現(xiàn)象，對發(fā)生漏矸的支架的后面的采空的管理有很大的影響，若漏矸現(xiàn)象比較嚴峻，就會把后面的輸送機壓死，致使工作面全部停工。如支架的插板頂無法動作，就不能對插板進行調(diào)節(jié)，進而無法完成放煤操作，致使采空區(qū)中仍存在一些頂煤，從而降低了回收頂煤的幾率。為了使正常循環(huán)得到保障，就需要使用更好的方法來解決支架缺少插板與支架的插板無法動作的問題。

2 分析支架插板的受力情況

2.1 分析插板的受力情況

在煤壁之前位置的支撐壓力，有壓裂成效出現(xiàn)在頂煤中，由于逐漸推進的工作面，頂煤的破裂程度在支撐壓力及約束的束縛而減小，若來回支撐及頂板壓力兩者共同作用致使頂煤有破碎現(xiàn)象發(fā)生，而且會在支架與掩護梁上方堆積起來。

按照綜放工作面頂板垮落情況，把支架外載荷投影模型構(gòu)建出來，如圖1。頂?shù)装鍖χЪ艿膲毫τ肗1、N2、N3、N4代表，支架與頂?shù)装逯g的摩擦力用T1、T2代表。對采空區(qū)及放頂煤進行掩護及完成的主要元件就是低位放頂煤支架插板，其插板需要的支撐力來自從采空區(qū)頂板壓力N5中的高負荷靜載荷還有在放煤時插板與尾梁受到的比較大的矸石和松散的煤流的震動沖擊的力量。

圖1 支架外載荷投影情況圖

2.2 造成插板頂失效和插板跌落的因素

1）對支架插板進行控制的是有千斤頂?shù)牟灏?，并且?根，如果這2根插板頂無法同時伸縮，由于插板整體上的受力會不均勻，導(dǎo)致蹩卡及偏斜，若長時間這樣，就會使插板跌落。

2）連接銷軸存在于尾梁頂，是連接支架插板和機械鎖的，若連接銷軸一旦斷開，由于萬有引力的作用，就會使尾梁腔體中的支架插板被跌出來。

3）尾梁的千斤頂與比較大的煤砰相碰會導(dǎo)致活塞桿外面的鍍層被劃傷，致使活塞桿的失去密封的作用、插板頂無法自動對串漏液進行回收，放煤作業(yè)不能操作。

3 對支架插板進行安裝的過程

3.1 準(zhǔn)備工作

在未對支架插板進行安裝時，把所有后溜開空，而且要把后溜拖過，并運送支架插板到指定位置。提早洗凈尾梁腔體中的臟東西，防止尾梁腔體里面有石頭或堅硬無比的碳塊，為插板導(dǎo)軌的暢通無阻提供保障。

全部的支架尾梁在插板中伸出，就要等插板被安裝的支架與前面的支架超前，為后溜在作業(yè)人員充足的作業(yè)空間提供保障。因為支架上需要有插板安裝在后面，兩層的金屬網(wǎng)會被提早架設(shè)好，而且靠近的兩個支架之間被工字鋼連接來對老塘進行支護，從而為能有足夠的空間進行作業(yè)提供了保障。如果后面就是采空區(qū)的老塘，要使用200 mm圓木或者DW20-180/110型單體柱提早的打柱來對靠近的兩個支架采空區(qū)進行支護，保證在對支架插板進行安裝的時候頂板管控沒有失效。

3.2 對支架插板進行安裝

缺少插板與插板頂?shù)奈擦呵惑w如圖2-1所示，因為插板沒有被安裝在支架上，致使不能更好地支護采空區(qū)頂板，其位置是支架的后面。特別是支架在操作放煤動作的時候，煤砰不會被插板遮擋，由于插板不能伸出，采空區(qū)的后溜會有比較大的砰石流進來，使放煤的通道被堵住。

從圖2-2得知，為了能夠使支架插板安裝的比較順利，要從活塞桿中伸出插板千斤頂，其數(shù)量為2根，箱體位于尾梁的中心位置穿出插板頂?shù)慕K端，插板頂終端和耳銷存在于尾梁腔體里面經(jīng)過固定銷軸連接。

從圖2-3得知，收回全部的插板頂活塞桿，在掩護梁的兩邊分別固定一個5 t倒鏈，當(dāng)作對插板進行起吊的支點，使插板被倒鏈緩慢的起吊，所有的上方的傾斜的力共同對插板作用，使其被漸漸的吊起來。若尾梁和插板靠的比較近的時候，對尾梁左右移動進行調(diào)節(jié)使用的是這架的尾梁手把、對插板的角度及方向進行調(diào)整的是把倒鏈吊起來，使其能夠便捷的尾梁腔體中有插板被拉進。

從圖2-4得知，從尾梁腔體中伸出插板千斤頂，其數(shù)量為2根，固定銷軸對插板耳銷和插板頂活塞桿頭底座進行連接。因為有導(dǎo)條及導(dǎo)軌存在于尾梁腔體中，在滑道中安裝了插板，進而確保插板作業(yè)的時候的縱向滑動導(dǎo)向面及配合導(dǎo)向面分別是尾梁中的2個側(cè)面及插板主筋和尾梁腔體內(nèi)的導(dǎo)軌，進而促進插板能后完成來回的伸縮動作。

如果支架由于插板缺少和不動作時就需要對其進行安裝及更換，其工作的順序不同點是對插板進行更換的工作順序，首先對插板進行固定的是倒鏈，再把插板及連接銷軸拆卸掉，并把插板及插板頂按順序回撤。準(zhǔn)備好支架插板頂并放在指定位置，對支架插板進行安裝的過程如圖2。

圖2 安裝支架插板過程

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

支架頂板對工字鋼管與聯(lián)網(wǎng)進行提前管控，若能有效對頂板進行管控時，需要把插板頂進行安裝上，尾梁和吊鏈的相互配合，對尾梁左右移動進行調(diào)節(jié)使用的尾梁手把、對插板的角度及方向進行調(diào)整的是把倒鏈吊起來，使其支架插板能安裝在指定位置。目前，補充使用的支架插板在N2103工作面上共有5組，在現(xiàn)場使用的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無法回收的插板頂支架和其他沒有插板支架在慢慢更換。

4.1 安全效益

1）支架由于缺少插板而把插板安裝之后，經(jīng)過插板、尾梁之間的相互配合，對采空區(qū)和破壞的頂煤起到更好的支撐效果，使采場中的頂板及作業(yè)的空間的安全性得到了維護，為持續(xù)放煤提供了保障，預(yù)防后溜有工作人員進去并對矸石進行破碎，使其工作環(huán)境更加良好。

2）在把支架插板頂全部更換之后，塊比較大的硬煤和“煤矸拱”及“煤拱”位于掩護梁上面使用支架插板對其進行破碎及破壞，既使回收煤炭的效率提高又阻止了后溜中進去大塊矸石，為N2103工作面的安全生產(chǎn)提供保障。

4.2 經(jīng)濟效益

1）“二九一六制”的制度在N2103工作面實施進行生產(chǎn)，就是進行生產(chǎn)的生產(chǎn)班和檢修班分別是2個和1個。在N2103工作面中其剩下的回采長度、日循環(huán)的刀煤、每刀進尺及剩下的可采時間分別是468 m、3.0刀、0.8 m及195 d。若按照在1 h的時間內(nèi)各個生產(chǎn)班影響的后溜涌煤來計算，計劃可能減少的生產(chǎn)時間是350 h，會提早27 d把N2103工作面全部回采完。

2）在工作面中無法動作的支架插板有75組，致使采空區(qū)有厚度為3.2 m的支架頂煤被留在里面。在把支架插板頂更換之后，把放煤的回收率按照92%為依據(jù)來計算，計算公式是，75架×1.75 m/架×3.2 m×468 m×1.39 t/m3×92%=25.1萬t，根據(jù)上面的公式可知有25.1萬t的煤炭資源是多回收的。