急倾斜综采上端头液压支架研制与应用

周明昌,郑应彬,贺旭东

（四川华蓥山广能集团有限责任公司,四川广安 638600）

急倾斜综采上端头液压支架研制与应用

周明昌,郑应彬,贺旭东

（四川华蓥山广能集团有限责任公司,四川广安 638600）

随着大倾角综采煤层倾角不断增大,工作面上端头支护采用传统的支护方式,已不能适应 45～60°急倾斜煤层安全生产的需要。为此,针对急倾斜上端头支架受力特点和支护要求进行架型和结构研究设计。研制成功的 ZTJ3600/13/31型急倾斜端头支架,在最大倾角 55°工作面上端头使用,效果较好,具有较高的应用价值。

急倾斜综采;上端头;液压支架

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

近年来,广能集团公司部分矿井随着开采深度的不断延伸,煤层倾角进一步加大,大部分可采储量的煤层倾角已达 50°以上,传统的端头支护已无法适应煤层倾角进一步加大的要求。因此,研制新的急倾斜综采上端头支架是既现实又紧迫的课题。

1 急倾斜综采上端头支架支护要求

（1）适应 45～60°倾角煤层的变化。

（2）承受急倾斜顶板压力和动压。

（3）适应底平顶斜巷道高低和宽窄的变化。

（4）有效支护风巷顶板和保护好刮板输送机电机和防止片帮的威胁。

2 新型上端头支架研制

2.1 架型选择和支架结构

为了满足 60°急倾斜综采上端头的支护要求,经过分析研究认为,将支架设计为四柱支撑掩护式支架,两侧面增加边立柱和边底座支撑来满足顶底板的变化。支架结构见图 1。

2.2 支架受力特点

（1）工作面支架是在煤层平行顶底板间支撑,垂直力由立柱承受,水平力由四连杆承受,支撑很稳定。

（2）前移式端头支架在缓倾斜煤层工作中,一般也是在平行于或近于平行顶底板间支撑,受力状况近似于工作面支架,倾角稍大时,用在支架之间连接的千斤顶的受力支撑稳定性差。

图1 支架结构

（3）支撑掩护式端头支架的工作状况有多种,变化很大。当工作面支架在上下窜动时会造成端头支架底座受力不均,有时候甚至有少于一半受力的情况,但是通过边立柱的支撑,上端头支架始终都对巷道顶板起到了很好的支撑作用。通过铰接前梁也能够对前方已采区进行有效支护。

2.3 支架结构件及其作用

（1）底座 采用半封底式底板,设计了 2个可拆过桥,采用过桥连接的方式,把两边底座连接起来,在满足支护强度的情况下,也把输送机电机藏入底座内部,保护电机不受损坏。在两前端设有推移千斤顶的联接耳,方便安装输送机机头推移千斤顶。

（2）铰接前梁 采用铰接式前梁来及时保护已采区顶板,减少端头上方的片帮伤人等危险。

（3）边大小底座 增加边大底座和边小底座来改善在倾斜状态下的底座受力及与巷道底板接触状况。边立柱的铰接处需要能够适应大范围摆动角度的支撑座,并且要有足够的强度,所以在边立柱与顶梁联接处并没有采用以往的柱帽结构方式,而是采用了可转动支撑座的联接方式。边立柱与底板相连接还是采用了柱窝的联接方式,以适应大的支撑力,并且能够很好地接触底板,跟柱窝联接在一起,以获得更大的接触面积,以便能够很好地保护三角区域的顶板。

（4）输送机推移座 机头的传统装置处都没有液压支架和拖杆,而电机和减速器又非常笨重,在电机和减速器藏入支架后,就不能够像以前一样采用单体支柱辅助推移,虽然解决了电机减速器的防护和顶板的有效控制,但是输送机机头的移动困难却摆在了面前。

根据输送机的机头型式,通过研究分析,确定利用输送机机头原有的推移座,在底座前端的两侧位置处各设计 1个推移千斤顶,该千斤顶采用了大缸径,大推力,其一端连接在底座上面,另一端连接在输送机机头的推移座上,见图 2。

图2 底座与推移装置

该设计方案可靠地保护了输送机电机和控制了顶底板,又能顺利地推移输送机机头,可以满足急倾斜上端头液压支架的使用要求。

（5）可变调架梁装置 为了使得上端头支架与工作面支架能够很好地调正,设计了可变调架梁装置。该装置可以很好地调整上端头支架与工作面支架的间隙,使其相互依托,起到一定的防滑作用。详见图 3。

2.4 液压系统

采用同本架操作的液压控制方式,采用大流量操纵阀、单向阀和安全阀,使液压元件和支架构件的过载保护性能更有效,保证了移架快速。

2.5 主要技术特征

图3 可变调架梁装置

ZTJ3600/13/31型液压支架 高度 1.3～3.1m,中心距 2010mm,宽度 1750～2200mm,初撑力 3160～3500kN,工作阻力 3551～3933kN,支护强度 0.55～0.56MPa,底板比压 0.62～1.28MPa,适应煤层倾角 45～60°;泵站压力31.5MPa;操纵方式本架控制,先移架,后推溜。

立柱、千斤顶 立柱为 φ180mm单伸缩双作用机械加长立柱 4根,推移千斤顶 2根,侧推千斤顶4根,调架梁千斤顶 2根,防倒千斤顶 2根,铰接顶梁千斤顶 2根,调正千斤顶 2根,φ160mm边立柱千斤顶 3根。

2.6 配套设备

图4 急倾斜综采工作面设备布置

（1）配套设备 ZJ3600/13/31急倾斜综采液压支架、MG250/620型采煤机,SGB730/160型刮板输送机 （垂直机头）。急倾斜综采工作面设备布置见图 4。型采煤机;2为下端头支架;3为 SZZ730/160型转载机;4为 ZJ3600/13/31急倾斜工作面液压支架;5为 SGB730/160型刮板输送机 （垂直机头）;6为 ZTJ3600/13/31端头支架;7为回风巷。

（2）适应条件 适应于垮落法处理顶板的走向长壁工作面,一次采全高或分层开采上分层。采高 1.7～2.9m,直接底或煤底 （分层顶层）,倾角25～60°。

3 应用效果

（1）急倾斜综采上端头液压支架已于 2008年在绿水洞煤矿安装使用至今,达到了对急倾斜工作面上端头的安全支护要求,减轻了工人的劳动强度,最大倾角达到 55°,平均月产最高达 53kt。

（2）急倾斜综采上端头液压支架的成功使用,解决了急倾斜工作面上端头的支护难题,完善了急倾斜的综采设备配套,本研究项目已申请专利,具有较高的实用价值。

TD355.46

B

1006-6225（2011）02-0071-02

2010-08-17

周明昌 （1962-）,男,四川泸州人,高级工程师,长期从事煤矿机电管理工作,现任广能华团机运部副部长。

[责任编辑:邹正立]