一种适用于急倾斜综采放顶煤工作面的过渡液压支架研制与应用

周 翔，刘玉辉

（1.太原理工大学机械工程学院，山西 太原 030024；2.华亭煤业集团有限责任公司东峡煤矿，甘肃 华亭 046204）

1 矿井及工作面基本情况

东峡煤矿是华亭煤业集团有限责任公司的骨干矿井之一。目前在矿井东翼南段布置一个大倾角（28°~38°）走向长壁倾斜分层综合机械化放顶煤工作面；北段布置一个水平分层综采放顶煤工作面。因水平工作面短（工作面长度30 m，走向长500 m），造成巷道掘进率高，工作面搬家频繁。随着矿井开采水平的下移和西部扩大区的开发，为了实现矿井高产、高效和集约化生产，东峡煤矿通过优化工作面设计和合理的配套选型，在充分掌握38°以下大倾角综采放顶煤开采的基础上，在矿井西翼布置一个急倾斜综合机械化放顶煤工作面，在平均倾角52°，分层厚度9.8 m 的煤层条件下，实现了综合机械化放顶煤开采，工作面最高单产达到5.5 万吨/月，最高月推进89.5 m。类似这种集急倾斜、大放高及特厚易燃多种复杂性于一体的综放开采技术是目前国内外尚未解决的一项技术难题[1]。

试验工作面37220-1回采煤6-2中,煤层为一北东倾斜的单斜构造，无陷落柱及火成岩侵入体的影响，倾角34°~58°，平均52°。煤层结构较为单一，煤厚较为稳定，厚度平均9.8 m，煤层伪顶及直接顶为炭质泥岩。工作面可采走向1 036 m，倾斜长59.2 m，采高2.6 m，放顶煤高度7.2 m，采放比,1:3。

2 工作面过渡液压支架的研制

过渡支架是本研究的主要内容，其目的主要解决急倾斜条件综采放顶煤开采工作面基本支架与端头支架的衔接问题，以及与工作面前、后部刮板输送机的配套，它必须能有效适应顶、底板在开采中的活动规律和矿压特点，又能满足工作面煤体放得下、通得过，同时又具有高可靠、抗扭性以及行人问题。为此，经过充分论证，确定了该支架的结构参数及架型。

工作面中配套及支架结构要求，前、后刮板输送机中心距为5 530 mm，前、后部刮板输送机溜槽中心线到电机法兰盘纵向尺寸为l 370 mm，后部刮板输送机推移步距为630 mm，再留出过渡架与前后刮板输送机一定的间隙。经过认真研究配套，充分考虑急倾斜工作面的行人问题，过渡支架架型确定为正四连杆架型，支架高度为2 000~3 000 mm。在支护高度2 400~2 500 mm时，其尾梁千斤顶与后部刮板输送机最高点留有大于240 mm 间隙，其顶梁结构和调架、防倒及防滑装置采用与基本支架相同的设计形式。加大推移千斤顶缸径，增大推移力。其尾梁设计有与基本架结构相同的放煤机构，提高工作面顶煤回收率。正四连杆支撑掩护式低位放顶煤架型。由伸缩梁、护帮板、顶梁、底座和尾梁等部分组成，尾梁具有放煤作用，能上下摆动，小插板能伸缩，便于放煤、破煤和挡歼;支架侧护板设计为双侧双活结构，双侧可同时伸缩，增大支架的调节量，增强适应工作面倾角变化的能力；加大侧护千斤顶的缸径，提高支架的侧护力和调架力;支架底座上设计两个调底座千斤顶，可以随时调整支架底座间距;带伸缩梁和护帮板的前梁，有利于支架实现即时支护;支架满足刮板输送机机头及机尾对支护空间的要求，实现刮板输送机机头和机尾拉移，便于工作面两端顶板支护管理，实现后部放煤并与中间放煤支架、端头和端尾支架良好衔接的需要，满足大倾角工作面与相关设备的配套;支架与放顶煤基本支架快速推进相匹配，采用大流量液压系统实现快速移架。支架前立柱与摆杆之间有605 mm宽的行人通道，有效地解决了急倾斜工作面下段行人问题，保证了工作面行人安全畅通。

过渡支架型号为ZFG5200/20/30，过渡架主要技术参数如下:

型号：ZFG5200/20/30；型式：支撑掩护式；操作方式：本架操作；高度：2 000~3 000 mm；宽度：1 360~1 560 mm；中心距：1 500 mm；工作阻力：5 200 kN；初撑力：3 956 kN；支护强度：2.71 MPa；对底板平均比压：2.2 MPa。

3 与传统过渡支架的比较

传统综采工作面配置过渡支架几乎全部采用结构稳定的反四连杆机构，见图1，工作面人员通行时从支架前立柱绕过，然后经过支架前立柱与前部刮板输送机驱动部之间的间隙或者跨过前部刮板输送机走出（进入）工作面，但急倾斜工作面的倾角都远远超过了煤的安全角35°，因此前部刮板输送机机道内的块煤、工作面片帮煤随时都有滚落的可能性，给工作面人员进出行走安全造成严重威胁[2]。选用改进的正四连杆机构，见图2，可以使前立柱与摆杆之间形成一个宽603 mm的行人通道，工作面行人便直接从普通支架架间行人通道通过过渡支架，从顺槽转载机制作的行人过桥上走出工作面，再加上设在前部刮板输送机机头卸载部位的安全防护链，人员即可安全的在工作面通行。

图1 反四连杆机构支撑掩护式放顶煤液压支架

4 现场使用效果

该支架从今年元月份在我矿37220-1急倾斜综放工作面投入使用以来，给工作面安全推进特别是工作面的行人安全创造了良好条件，确保了工作面的安全生产。

图2 正四连杆机构支撑掩护式放顶煤液压支架

5 结束语

该支架从根本上解决了急倾斜工作面的行人安全问题，确保了急倾斜工作面端头支架和普通支架之间的过渡，具有很强的适用性，可在急倾斜和大倾角综采工作面全面推广使用。

[1] 武永平，贠东风，张淼丰.大倾角综采基本问题[J].北京：煤炭学报，2000（10）：38-41.

[2] 谢俊文，李俊明，杨富，等.大倾角特厚煤层综放开采及“三机”配套技术[J].煤炭机电，2003（5）：44-47.