大采高工作面运输巷分体推拉超前支架

程建祯，张世豪，赵光明，闫振东

(1.晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司，山西晋城030031;2.山西煤炭职业技术学院，山西太原048006)

1 概述

大采高综采工作面胶带巷超前支护端头，处于巷道和综采工作面的交汇处，控顶面积大，受采动影响大，矿压显现明显，因此端头维护是顶板控制的重点和难点。规程要求工作面两侧巷道20m范围内必须进行超前支护，在软煤层，顶板不稳定，特殊地质条件下范围还需延长到50m左右。传统的综合机械化采煤工作面两巷超前支护主要以单体液压支柱配合梁体进行支护，这种超前支护形式存在支护强度低、支护速度慢、劳动强度大、成本高、安全性差等缺点。随着综合机械化采煤技术的发展，与工作面液压支架效能相比，超前支护因落后而影响生产的矛盾越来越突出，特别是大采高工作面巷道高度达到4～5m时，单体支柱难以安全有效地进行超前支护。单体支柱不但支护时困难，移动单体柱也需要几个人，支护费工费力。随着巷道高度增大，单体柱倾倒、折断的事故时有发生。在工作面运输巷因设备布置占用空间大，使得端头区无支护的空间大。用超前支护支架代替传统单体柱支护，是煤矿研究的一个课题，尤其是位于综采工作面胶带运输巷的超前支护。

现在国内外已有多种类型超前支架，如悬移式、滑移式、跨骑式等，这些超前支架存在以下缺点:

(1)支护阻力较小，结构复杂、移动困难，对井下条件适应性差，不能适应大断面巷道的需要。

(2)由于破碎机、转载机的存在，使得超前支架体积大、重量大，安装运输困难，同时对巷道断面有较高的要求。

为此，研发了工作面运输巷分体推拉超前支护液压支架，并在赵庄矿1305工作面进行了工业性试验，取得良好效果。

2 样机研制

为了开发具有工作阻力大、支护高度高、移动方便、结构简单、重量轻、安全可靠等特点的超前支架，在研制前期通过调研、试验、理论分析拟定方案，吸取过去研制超前支架的经验教训，根据工作面运输巷设备多、空间小等条件，确定了超前支护支架组由3组分体支架，通过推移千斤顶连接组成。每架超前支护支架由左右两部分通过顶梁、底座铰接耳铰接为一个整体，超前支护支架左右部分都包括顶梁、掩护梁、上下连杆、底座、前梁等部分。根据赵庄矿工业性试验工作面的顶底板、矿压观测等，进行了结构、工艺设计和样机制造。综采工作面超前支护支架结构见图1;超前支护液压支架断面见图2。

图1 超前支护液压支架结构

图2 超前支护液压支架断面

3 支架结构特点与主要技术参数

支架结构特点:

(1)每架由相互独立的左、右架连接而成，便于运输、安装、维护。

(2)结构尺寸小，重量轻，左、右部分重量小于12t;移架步距大，可达1.6m;运输高度低，支架整体高度可降到2m。

(3)每台支架均设四连杆机构和防倒机构，保证超前支架的稳定性。

(4)超前支护液压支架可多架连接，支护长度增加容易。

(5)前后架顶梁、底座间不直接连接，增强了对顶、底板不平整的适应性。

(6)支架底座设计成船形结构，移架阻力小，移架力大，不扎底。

(7)超前支架行走的方向、位置调节方便。

(8)支架在巷道布置后留有较大的通道，便于行人和运输物料。

(9)运输巷超前支架实现了与破碎机科学连接，实现转载、破碎机自行移动。

超前支护液压支架行走方式:随着工作面的前移，第1组支撑单元收护帮板，降架 200～400mm，推移千斤顶伸出一个步距，升架达到初撑力，展开护帮板，完成1组移动，后面每组支撑单元分别重复第1组支撑单元的步骤。到第3组支撑单元到达原第2组支撑单元的位置，完成1个步距的行走。

3组超前支架连接支护长度不低于20m，满足了安全规程要求;顶梁、底座单件最大长度不大于5m，适应了顶、底板的起伏变化。超前支护支架主要技术参数，见表1。

表1 超前支护支架主要技术参数

4 工业性试验情况

2010年该超前支护支架在赵庄二号井1305工作面运输巷进行了井下工业性试验。试验结果表明:该超前支护支架主要结构参数能满足大断面巷道超前支护要求，提高了支护段巷道顶板的支护强度，实现了超前支护的机械化作业，有利于提高工作面推进速度，降低了工人劳动强度，提高了端头作业区的安全保障。

5 结论

(1)分体推移超前支架的研制，解决了工作面运输巷超前支护多年来存在的问题，适应了大采高工作面安全快速推进的要求。

(2)分体推移超前支架结构简单、重量轻便;推移方便，劳动强度大大降低;占用空间小，通风断面大;支护强度大，对顶底板的适应性强。

(3)分体推移超前支架成功研制和应用，不仅为大采高工作面提供了一套可靠的技术装备，其系列装备的研发将为高产高效矿井的首选装备，为采煤工作面超前支护提供一种全新的、先进的、机械化的支护方式。

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