支架特殊型式的受力分析和操作技术

　　摘 要：采煤面安全出口需要不同于工作面支架结构的特殊支护形式。尤其是下安全出口的端头支护对于采煤面安全生产至关重要。端头支护还要与切眼的支架、与顺槽的棚子顺利对接，是∏钢对棚支架的特殊型式。通过支架特殊型式的受力分析来进一步实施操作技术。
　　关键词：支架 特殊型式 操作技术
　　中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2011）10（c）-0000-00
　　
　　1端头支护及其工艺特点
　　（1）采煤面安全出口需要不同于工作面支架结构的特殊支护形式。尤其是下安全出口的端头支护对于采煤面安全生产至关重要。端头支护还要与切眼的支架、与顺槽的棚子顺利对接，是∏钢对棚支架的特殊型式。必须在下安全出口设置端头支架，也有在上安全出口设置∏钢对棚支架的特殊型式。
　　（2）下安全出口的∏钢对棚端头支架是最复杂的端头支架。整个体系包括8～12根∏钢长梁、32～51根单体液压支柱，可以说是操作最复杂的端头支护体系，能够把体系操作到非常标准，需要技巧和经验；移架推槽过程占用时间长，影响全工作面生产效率，需要严格的管理。
　　（3）下安全出口的端头支架通常称为机头大棚，机头大棚是采煤面安全重点部位，移架推槽过程中需要3～5人协调、人与顺槽输送机、工作面输送机配合；机头处往往有来自切眼和顺槽的积水，人员设备踩踏，底板松软造成支柱钻底量有高达1000mm以上的情况，因此，操作费力难度大。
　　2支架结构特征与采煤面载荷实测
　　为了掌握工作面安全出口特殊支架的载荷分布状态和支柱的工作阻力的大小，课题组已经测试了5个端头支架，挑选其中1个，工程质量质量好，支护尺寸规范，支架受力科学合理的端头，作为如下示例：详细资料见
　　地点：安阳大众煤矿22061（现12061）工作面，下安全出口机头大棚，支架安装方式见图1机头大棚排柱（走向）工作阻力分布示意图。结构尺寸如下：
　　（1）下安全口机头大棚采用5对10根4.0米长∏型钢梁，一梁四柱。共40根支柱，交错迈步前进，∏型钢梁迈步步距为1.2米。最大控顶距5.2米，最小控顶距4米，棚间距(中至中)不大于600mm，每对∏型钢梁之间不大于100mm，最下一对棚距下顺槽基本棚梁头不超过200mm。
　　（2）工作面下顺槽上帮架设一对4米长∏型钢梁，一梁四柱，两对棚中间架设1.2m铰接梁抬棚，一梁一柱。抬住顺槽棚梁梁头，该抬棚与工作面第一架棚间距不超过700mm，随工作面向前推进而前移。工作面下安全口斜长2.5米，宽度1.4米，出口抬棚下高度不得低于1.6米。
　　（3）上、下顺槽采用超前抬棚加强支护。在上、下顺槽10m以内靠工作面一帮架设双抬棚，10～20m之间架设单抬棚。在上、下顺槽的另一帮架设单抬棚，超前工作面20m。超前抬棚采用单体液压支柱配合铰接顶梁架设，超前抬棚随工作面回采向外循环架设。
　　（4）测试同样采用两个小组，同一时间测试和记录，另外一个安全员监护。用压力表人工读数，时间选择在机头移槽固定后开始测试，测试过程和顶底板等详见表1。
　　
　　2、每组对棚下均布8根单体液压支柱；
　　3、顶底板平整，但十分破碎，除贴帮柱之外均有柱鞋。
　　4、棚号：自下往上编码；邦下：指贴帮柱下侧支柱；槽前：指刮板运输机靠煤壁侧；
　　 槽后：指刮板运输机靠采空区侧；末上、末下：指靠采空区侧上、下支柱。
　　5、表压：MPa。
　　表1的“√”仍然是指卸载阀侧放在内侧，而与卸载阀位置相背的单向阀就恰恰处于采空区侧，或全部罩在采空区内，或贴帮柱靠煤壁内侧，或者两柱之间根本无法安装压力表不能采集数据。表1的“0”是指测压时表压指针不动，或者微动，表压达不到0.5的情况。
　　
　　（2）槽后排仍然是∏钢对棚特殊支架的主要承载排。
　　沿走向方向共有4排柱，每排5对共10根。其中，贴帮排21 MPa、槽前排21 MPa、老塘排（采空排）9.5 MPa、槽后排32.5MPa，平均每个有效支柱不小于3.6MPa。
　　（3）保持特殊支架的“整体平衡”是做好机头大棚支护安全、稳定的重要方面。操作时，要使大棚沿倾向的中间对棚处于“护”、上下两侧对棚处于“支”；推进方向使大棚排柱的对角线处于“支”、保持槽排柱尤其是槽后排支柱有足够初撑力。
　　4结论
　　如图机头大棚对棚（倾向）工作阻力比较图可见。沿倾向方向共有5个对棚，每对棚下8根支柱。下出口处为1号棚、工作阻力23.5 MPa，往上依次为2号棚、工作阻力20.5 MPa，3号棚工作阻力3MPa，和4号棚工作阻力26 MPa，、靠内侧的是5号棚工作阻力11MPa。
　　机头大棚对棚（倾向）工作阻力比较图可见，其中最小的承载棚是位于中间的棚，合计值仅仅为3MPa，究其原因是中间棚如果比两侧支柱工作阻力高就可能使整个大棚顶散了，破坏了大棚的平衡状态。
　　机头大棚排柱（走向、推进方向）工作阻力比较图可见，把大棚的4个对角支起来，有效地配合了中间对棚护的效果，同时每个角相邻排有支有护，使整个大棚实现一个科学合理的稳定平衡支护结构。