周明昌,鄭應(yīng)彬,賀旭東

（四川華鎣山廣能集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川廣安 638600）

急傾斜綜采上端頭液壓支架研制與應(yīng)用

周明昌,鄭應(yīng)彬,賀旭東

（四川華鎣山廣能集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川廣安 638600）

隨著大傾角綜采煤層傾角不斷增大,工作面上端頭支護(hù)采用傳統(tǒng)的支護(hù)方式,已不能適應(yīng) 45～60°急傾斜煤層安全生產(chǎn)的需要。為此,針對(duì)急傾斜上端頭支架受力特點(diǎn)和支護(hù)要求進(jìn)行架型和結(jié)構(gòu)研究設(shè)計(jì)。研制成功的 ZTJ3600/13/31型急傾斜端頭支架,在最大傾角 55°工作面上端頭使用,效果較好,具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

急傾斜綜采;上端頭;液壓支架

Development of Powered Support for Upper Termination of Steeply-inclined Mining Face and Its Application

近年來(lái),廣能集團(tuán)公司部分礦井隨著開(kāi)采深度的不斷延伸,煤層傾角進(jìn)一步加大,大部分可采儲(chǔ)量的煤層傾角已達(dá) 50°以上,傳統(tǒng)的端頭支護(hù)已無(wú)法適應(yīng)煤層傾角進(jìn)一步加大的要求。因此,研制新的急傾斜綜采上端頭支架是既現(xiàn)實(shí)又緊迫的課題。

1 急傾斜綜采上端頭支架支護(hù)要求

（1）適應(yīng) 45～60°傾角煤層的變化。

（2）承受急傾斜頂板壓力和動(dòng)壓。

（3）適應(yīng)底平頂斜巷道高低和寬窄的變化。

（4）有效支護(hù)風(fēng)巷頂板和保護(hù)好刮板輸送機(jī)電機(jī)和防止片幫的威脅。

2 新型上端頭支架研制

2.1 架型選擇和支架結(jié)構(gòu)

為了滿足 60°急傾斜綜采上端頭的支護(hù)要求,經(jīng)過(guò)分析研究認(rèn)為,將支架設(shè)計(jì)為四柱支撐掩護(hù)式支架,兩側(cè)面增加邊立柱和邊底座支撐來(lái)滿足頂?shù)装宓淖兓?。支架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 1。

2.2 支架受力特點(diǎn)

（1）工作面支架是在煤層平行頂?shù)装彘g支撐,垂直力由立柱承受,水平力由四連桿承受,支撐很穩(wěn)定。

（2）前移式端頭支架在緩傾斜煤層工作中,一般也是在平行于或近于平行頂?shù)装彘g支撐,受力狀況近似于工作面支架,傾角稍大時(shí),用在支架之間連接的千斤頂?shù)氖芰χ畏€(wěn)定性差。

圖1 支架結(jié)構(gòu)

（3）支撐掩護(hù)式端頭支架的工作狀況有多種,變化很大。當(dāng)工作面支架在上下竄動(dòng)時(shí)會(huì)造成端頭支架底座受力不均,有時(shí)候甚至有少于一半受力的情況,但是通過(guò)邊立柱的支撐,上端頭支架始終都對(duì)巷道頂板起到了很好的支撐作用。通過(guò)鉸接前梁也能夠?qū)η胺揭巡蓞^(qū)進(jìn)行有效支護(hù)。

2.3 支架結(jié)構(gòu)件及其作用

（1）底座 采用半封底式底板,設(shè)計(jì)了 2個(gè)可拆過(guò)橋,采用過(guò)橋連接的方式,把兩邊底座連接起來(lái),在滿足支護(hù)強(qiáng)度的情況下,也把輸送機(jī)電機(jī)藏入底座內(nèi)部,保護(hù)電機(jī)不受損壞。在兩前端設(shè)有推移千斤頂?shù)穆?lián)接耳,方便安裝輸送機(jī)機(jī)頭推移千斤頂。

（2）鉸接前梁 采用鉸接式前梁來(lái)及時(shí)保護(hù)已采區(qū)頂板,減少端頭上方的片幫傷人等危險(xiǎn)。

（3）邊大小底座 增加邊大底座和邊小底座來(lái)改善在傾斜狀態(tài)下的底座受力及與巷道底板接觸狀況。邊立柱的鉸接處需要能夠適應(yīng)大范圍擺動(dòng)角度的支撐座,并且要有足夠的強(qiáng)度,所以在邊立柱與頂梁聯(lián)接處并沒(méi)有采用以往的柱帽結(jié)構(gòu)方式,而是采用了可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐座的聯(lián)接方式。邊立柱與底板相連接還是采用了柱窩的聯(lián)接方式,以適應(yīng)大的支撐力,并且能夠很好地接觸底板,跟柱窩聯(lián)接在一起,以獲得更大的接觸面積,以便能夠很好地保護(hù)三角區(qū)域的頂板。

（4）輸送機(jī)推移座 機(jī)頭的傳統(tǒng)裝置處都沒(méi)有液壓支架和拖桿,而電機(jī)和減速器又非常笨重,在電機(jī)和減速器藏入支架后,就不能夠像以前一樣采用單體支柱輔助推移,雖然解決了電機(jī)減速器的防護(hù)和頂板的有效控制,但是輸送機(jī)機(jī)頭的移動(dòng)困難卻擺在了面前。

根據(jù)輸送機(jī)的機(jī)頭型式,通過(guò)研究分析,確定利用輸送機(jī)機(jī)頭原有的推移座,在底座前端的兩側(cè)位置處各設(shè)計(jì) 1個(gè)推移千斤頂,該千斤頂采用了大缸徑,大推力,其一端連接在底座上面,另一端連接在輸送機(jī)機(jī)頭的推移座上,見(jiàn)圖 2。

圖2 底座與推移裝置

該設(shè)計(jì)方案可靠地保護(hù)了輸送機(jī)電機(jī)和控制了頂?shù)装?又能順利地推移輸送機(jī)機(jī)頭,可以滿足急傾斜上端頭液壓支架的使用要求。

（5）可變調(diào)架梁裝置 為了使得上端頭支架與工作面支架能夠很好地調(diào)正,設(shè)計(jì)了可變調(diào)架梁裝置。該裝置可以很好地調(diào)整上端頭支架與工作面支架的間隙,使其相互依托,起到一定的防滑作用。詳見(jiàn)圖 3。

2.4 液壓系統(tǒng)

采用同本架操作的液壓控制方式,采用大流量操縱閥、單向閥和安全閥,使液壓元件和支架構(gòu)件的過(guò)載保護(hù)性能更有效,保證了移架快速。

2.5 主要技術(shù)特征

圖3 可變調(diào)架梁裝置

ZTJ3600/13/31型液壓支架 高度 1.3～3.1m,中心距 2010mm,寬度 1750～2200mm,初撐力 3160～3500kN,工作阻力 3551～3933kN,支護(hù)強(qiáng)度 0.55～0.56MPa,底板比壓 0.62～1.28MPa,適應(yīng)煤層傾角 45～60°;泵站壓力31.5MPa;操縱方式本架控制,先移架,后推溜。

立柱、千斤頂 立柱為 φ180mm單伸縮雙作用機(jī)械加長(zhǎng)立柱 4根,推移千斤頂 2根,側(cè)推千斤頂4根,調(diào)架梁千斤頂 2根,防倒千斤頂 2根,鉸接頂梁千斤頂 2根,調(diào)正千斤頂 2根,φ160mm邊立柱千斤頂 3根。

2.6 配套設(shè)備

圖4 急傾斜綜采工作面設(shè)備布置

（1）配套設(shè)備 ZJ3600/13/31急傾斜綜采液壓支架、MG250/620型采煤機(jī),SGB730/160型刮板輸送機(jī) （垂直機(jī)頭）。急傾斜綜采工作面設(shè)備布置見(jiàn)圖 4。型采煤機(jī);2為下端頭支架;3為 SZZ730/160型轉(zhuǎn)載機(jī);4為 ZJ3600/13/31急傾斜工作面液壓支架;5為 SGB730/160型刮板輸送機(jī) （垂直機(jī)頭）;6為 ZTJ3600/13/31端頭支架;7為回風(fēng)巷。

（2）適應(yīng)條件 適應(yīng)于垮落法處理頂板的走向長(zhǎng)壁工作面,一次采全高或分層開(kāi)采上分層。采高 1.7～2.9m,直接底或煤底 （分層頂層）,傾角25～60°。

3 應(yīng)用效果

（1）急傾斜綜采上端頭液壓支架已于 2008年在綠水洞煤礦安裝使用至今,達(dá)到了對(duì)急傾斜工作面上端頭的安全支護(hù)要求,減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,最大傾角達(dá)到 55°,平均月產(chǎn)最高達(dá) 53kt。

（2）急傾斜綜采上端頭液壓支架的成功使用,解決了急傾斜工作面上端頭的支護(hù)難題,完善了急傾斜的綜采設(shè)備配套,本研究項(xiàng)目已申請(qǐng)專利,具有較高的實(shí)用價(jià)值。

TD355.46

B

1006-6225（2011）02-0071-02

2010-08-17

周明昌 （1962-）,男,四川瀘州人,高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事煤礦機(jī)電管理工作,現(xiàn)任廣能華團(tuán)機(jī)運(yùn)部副部長(zhǎng)。

[責(zé)任編輯:鄒正立]