红柳林煤矿回风巷超前支架研制

朱 军

（天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京 100013）

红柳林煤矿回风巷超前支架研制

朱 军

（天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京 100013）

根据红柳林煤矿综采工作面回风巷的支护要求，研制了ZTC16044/27/50型超前支架，分析了超前支架的主要技术参数要求，介绍了超前支架的结构特点、技术参数、操作要求以及采用该型支架后的使用情况。

回风巷道;超前支架;支护强度;稳定性

Development of Advanced Powered Support for Ventilation Roadway in Hongliulin Colliery

红柳林煤矿是由陕西煤业股份有限公司和榆林煤炭运销集团有限公司、神木县国有资产运营公司出资兴建，矿井地质储量 1.95Gt，可采储量1.21Gt，为侏罗纪煤层、低瓦斯矿井，设计生产能力12.0Mt/a。2006年开工建设，2009年4月16日开始联合试运转，是陕西省建设的第1个年产千万吨级的现代化大型矿井。

红柳林煤矿煤层赋存稳定，倾角近似水平，煤层赋存特点是浅埋深、薄基岩顶板、厚冲积砂覆盖及煤层致密坚硬。回风巷原超前支护采用单体液压支柱支护方式。根据《煤矿安全规程》规定“采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于20m”。采用单体液压支柱支护方式，每巷一般需要布置3～4排、约60～80根支柱，这种支护方式支护强度低、工人劳动强度大、安全性差和支护速度慢，不能满足高产高效综采工作面生产的要求，制约着工作面的推进速度。因此，研制适应大采高综采面回风巷超前支护要求的超前支护设备，对保证红柳林矿大采高综采工作面安全开采和实现高产高效有着重要意义。为了解决这一问题，天地科技股份有限公司研制了ZTC16044/27/50型超前支架。

图1 ZTC16044/27/50型超前支架

1 超前支架主要技术参数确定

ZTC16044/27/50型超前支架 （见图1、图2）是为红柳林煤矿25202综采工作面设计的回风巷超前支架。

图2 支架侧视

（1）支护强度 25202综采工作面回风巷道沿底板掘进，留顶煤，采用锚网支护，巷道压力显现不明显。回风巷超前支护支架对顶板的作用应以“支”为辅、以“护”为主，支护强度不宜过高，以减小超前支架反复支撑对巷道顶板的破坏。参考单体支柱时支护强度，确定回风巷超前支架的支护强度不小于0.1MPa。

（2）支架高度 25202综采工作面回风巷设计高度3.9m，在掘进过程部分巷道断面超高达到4.5m。为了防止超前支架不接顶，在满足运输的条件下，尽量加大支架的最大结构高度，因此支架最大结构高度5m。

（3）支架长度 虽然回风巷道压力不大，超前压力影响范围不到20m，按照《煤矿安全规程》的要求，要求超前支架支护不小于20m。

2 超前支架结构特点

（1）回风巷道布置3组超前支架，3组支架串联组成，每组超前支架支护长度6.74m，三组超前支架支护总长度21m。

（2）每组超前支架左右2架顶梁通过销轴、连接座和顶梁连接横梁连接，连接座采用“十字头”结构形式，顶梁连接横梁采用长连接孔，确保左右架顶梁前后、上下移动时有一定的摆动量。

支架采用整体式底座，有效降低底座比压，减小支架对硬化底板的破坏。左右2架支架底座通过销轴、连接座连接成一体，增加支架的稳定性和可靠性。

（3）每个支架顶梁上方设有5个凸台，在支架降架前移时即可避让开锚杆，保护锚杆不受损坏，还可以减少支架对巷道顶板的反复支撑次数，有利于巷道顶板的维护，保证工作面安全生产。

（4）顶梁内侧设有护顶板，保证行人、行车安全。

（5）为保证支架的稳定性，支架稳定机构采用四连杆机构，结构简单，稳定性好。

（6）红柳林矿25202综采工作面辅助运输用无轨胶轮车，采煤机、刮板输送机等综采设备零部件更换都通过回风巷用胶轮车运送。为不影响胶轮车通行，支架前后连杆、掩护梁布置在外侧。底座内侧和连接座两边都设计成斜坡，左右底座之间留出宽3430mm空间，保证胶轮车顺利通行。

（7）前组和后组超前支架通过推移千斤顶、连接头连接，实现前后组支架相互推拉交替迈步前移，同时能适应巷道底板起伏变化。每个推移千斤顶分别单独控制，可以实现调偏及左右转弯，从而达到对支架推移方向的灵活控制。

推移千斤顶行程1900mm，是工作面支架推移千斤顶行程的2倍多，工作面推进2个步距，超前支架推移1次，减小了超前支架作业时间。

（8）控制系统采用邻架手动控制方式。每个立柱和推移千斤顶分别单独控制，确保操作安全。

3 主要技术参数

超前支架高度2700～5000mm;宽度4630mm;初撑力11880kN;工作阻力 （38.6MPa）16044kN;支护强度0.17MPa;对底板比压0.62MPa;泵站压力31.5MPa;操作方式为手动邻架控制;重量91900kg。

4 超前支架操作

回风巷超前支架操纵阀组布置在支架底座上，第1组超前支架操纵阀组控制第2组超前支架。第2组超前支架前操纵阀组控制第1组超前支架，后操纵阀组控制第3组超前支架。

（1）移架 循环拉移步距为1900mm，移架顺序为:降第1组超前支架顶梁→推第1组超前支架→升第1组超前支架顶梁→降第2组超前支架顶梁→拉第2组超前支架→升第2组超前支架顶梁→降第3组超前支架顶梁→拉第3组超前支架→升第3组超前支架顶梁。

移架时应将顶梁离开顶板或锚杆，然后再拉架，拉架过程中注意观察支架周围的情况，是否有障碍物，顶梁是否歪斜或是否支撑到锚杆，遇到情况要及时处理。特别注意另一组超前架推移手把不要动作，停留在中立位置。

（2）支撑 支撑也称升柱，支架推移到新位置后观察顶梁位置是否正确，调正位置后搬动操纵阀手把，使立柱升起，直到顶梁支撑住顶板为止。升架过程中尽量保证支架顶梁与巷道顶底板平行。

超前支架的移动应注意掌握推移方向，降架后离开巷道顶部，顶梁略向前倾斜，移架到位后升柱撑住顶板。

5 支架使用情况

ZTC16044/27/50型超前支架于2011年8月5日下井在25202综采工作面回风巷道使用，8月份推进164m，产量405599t;九月份推进207m，产量529833t;十月份推进285m，产量632462t，经过3个月的使用，取得了良好的效果。

（1）使用超前支架后，回风巷取消了单体液压支柱支护方式，减少了操作人数，大大降低了工人劳动强度和生产成本，提高了作业安全性。

（2）加快了超前支护推进速度，满足了高产高效综采工作面的要求。

6 结论

ZTC16044/27/50型超前支架的使用，成功解决了综采面超前支护的技术难题，保证了综采面的安全生产，提高了工作效率，降低了生产成本，实现了综采面超前支护的机械化和自动化，为今后类似条件的矿井实现回风巷道超前支护机械化提供了一种新的设备，具有较大的经济效益和社会效益。

［1］宋德军．新型回风巷超前支护支架组的设计［J］．煤矿机电，2006（3）.

［2］李法柱．综采工作面新型超前支架研究与应用［J］．山东煤炭科技，2006（3）.

TD355.9

B

1006-6225（2012）02-0044-02

2011－11－29

朱 军 （1967－），男，江苏昆山人，硕士，高级工程师，现从事液压支架设计工作。

［责任编辑:邹正立］