综采运输巷支护转载一体化装备的研制

赵世旭

(西山煤电(集团)有限责任公司 机电厂，山西 太原 030053)

1 问题的提出

煤矿安全规程第五十条规定“采煤工作面所有安全出口与巷道的连接处20 m范围内，必须加强支护”，即超前支护。运输巷超前支护转载一体化布置见图1。

目前，我国大部分超前支护均采用单体液压支柱或普通超前支护支架。单体液压支柱人工搬移，劳动强度大、效率低。普通超前支护支架大多为平板整体式顶梁、立柱支撑，靠底座推移支架；该支架体积庞大笨重，运输安装难度大，造价高；特别是在运输巷，支架需与转载机同时布置，再考虑人行通道，对巷道的宽度提出了较高要求；另外，在运输机窜动及操作不当的情况下，转载机前移时易受超前支护支架的影响，出现卡死现象，造成无法移架或推动转载机。

为了有效解决以上问题，通过多方调研，西山煤电集团机电厂开发研制了综采工作面运输巷支护转载一体化的综合装备。该装备与端头支架配合可实现支护、转载、自移等功能。

图1 运输巷超前支护转载一体化布置图

2 支架的结构特征

支架的基本结构由顶梁、侧翻板、连杆、立柱、推移千斤顶、侧翻板千斤顶、底座等组成，见图2，图3。

1) 顶梁、侧翻板和立柱构成支架支撑顶板的基本结构。支架采用4根顶梁并列布置，每根顶梁用2根立柱支撑；立柱上端顶在顶梁下面的柱窝中，并用销轴与柱窝铰接。

2) 4根顶梁通过2根连杆连接成一体，连杆是保证4根顶梁稳定工作的重要部件。连杆、推移千斤顶、以及顶梁上的滑道是实现支架移动的主要部件。顶梁之间可以相对前后移动，移动距离为推移千斤顶的行程(800 mm)；又能够相对上下移动，上下移动距离为50 mm。

3) 支架首尾相连布置在运输巷中，支架的外侧立柱下端直接支撑在运输巷底板上；内侧立柱下端与底座铰接，底座与转载机刮板槽铰接。转载机布置在两内侧立柱之间，机尾与端头支架连接。

图2 支架的基本结构图

图3 支架基本结构断面图

3 支架主要参数的确定

1) 支架按巷道高3 100 mm、宽4 200 mm设计，支架高度为2 ～ 3.1 m，适宜配套的转载机型号为SZZ764/200。

2) 设计中采煤机截深按800 mm考虑，即推移千斤顶行程为800 mm。

3) 根据结构特点，立柱的最小间距设计为2 800 mm，因此, 3节转载机连接槽可适配1节支架。3节转载机连接槽长4 500 mm，取支架顶梁长度为4 300 mm。为满足“采煤工作面所有安全出口与巷道的连接处20 m范围内，必须加强支护” 的规定，支架由5节组成，即超前支护长度为21.5 m。

4) 按支护强度为0.5 MPa考虑，每节支架需要的工作阻力取6 000 kN, 则5节支架总工作阻力为30 000 kN。每节支架8根立柱，则每根立柱的工作阻力为750 kN，取缸径/杆径为d160 mm/d150 mm，安全阀开启压力37.3 MPa。

4 支架关键部件的设计

4.1 顶梁

顶梁分为内、外顶梁，内顶梁上有侧翻板耳座。内外顶梁上有连杆固定座和连杆滑移轨道，见图4。

图4 内、外顶梁结构图

4.2 底座

底座分为内、外底座，内底座有耳子与转载机铰接，见图5。

图5 内、外底座结构图

4.3 连杆

连杆上有2个固定销和2个滑移销，以及推移千斤顶连接座，见图6。

图6 连杆结构图

5 液压控制系统的设计

为了简化液压系统的操作，将操纵阀设计为5节支架由同一个操纵阀控制，即5节支架的立柱、推移千斤顶和侧翻板千斤顶同时动作。同时，每一节支架还能单独操纵控制。在实际操作时需注意，内侧顶梁立柱与外侧顶梁立柱不得同时收回闭锁。

6 支架动作操作流程

1) 将两外侧顶梁的立柱卸压、顶梁下落，然后将推移千斤顶收回，在推移千斤顶的作用下，连杆在导轨中滑动，带动外侧顶梁向前移动，直至推移千斤顶全部收回，见图7。

图7 支架推移示意图

2) 将外侧顶梁立柱升起，支撑顶板。

3) 将两内侧顶梁的立柱卸压、提柱，转载机槽被抬起少量距离，将推移千斤顶伸出，在推移千斤顶的作用下，连杆在导轨中滑动，带动内侧顶梁向前移动，直至推移千斤顶全部伸出。与此同时，转载机在端头支架推移千斤顶的作用下同时向前移动。

4) 给内侧立柱加压，将内侧顶梁升起以支撑顶板，支架完成移架。

5) 端头支架拉架。

7 结 论

1) 与普通超前支护支架相比，该支架与转载机连为一体，实现综采面运输巷支护转载一体化，解决了卡死现象。

2) 运输方便，支架设计成组合式，可以方便快速安装和拆卸。

3) 适应于上山和下山，支架为悬移式，立柱上耳座为活动节，当立柱提起时，会由于重力自动垂直而找正。

4) 拆卸安装方便，绝大多数的连接件都设计成插接式结构用销钉锁定，因此，拆卸、安装方便，当某部件损坏时，可方便地在井下更换。

5) 不影响巷道的有效通风面积。

6) 采用2根推移油缸，一次伸和缩的动作，即可完成所有梁和立柱的前移。控制简单，动作快捷，并可适量调偏。

7) 不破坏锚杆端头，采用4根顶梁，利用锚杆间距的空隙，只要锚杆施工时成排成行，行走就没有问题，横梁前移与顶板的最大间距为200 mm，不影响锚杆端头。

8) 支架顶梁设计成箱形结构，并加有侧翻板，提高了对顶板的防护能力。

9) 当内侧顶梁立柱支撑时，会给转载机一个压力，端头支架可借此依靠转载机实现自移。

参 考 文 献

[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局. 煤矿安全规程[M]. 北京：煤炭工业出版社，2013：129-130.

[2]曹允伟. 煤矿开采方法[M]. 北京：煤炭工业出版社，2005：35-37.

[3]综采技术手册编委会. 综采技术手册[M]. 北京：煤炭工业出版社，2006:9-10.