一种强力巷道支护框架的发明

宋 洋

(晋煤集团金鼎公司支架分公司 山西 晋城 048000)

一种强力巷道支护框架的发明

宋 洋

(晋煤集团金鼎公司支架分公司 山西 晋城 048000)

传统的巷道临时支护主要以单体液压支柱配合梁体进行联合支护，但是这种支护的局限性表现为劳动强度大、单体柱容易钻底、不能控制底板变形、支护整体性较差。单体液压支柱钻底量大，回撤困难；对于顶板压力较大的煤层，达不到支护强度，易造成工作面安全出口处的顶板下沉或因顶板压力大及操作等原因，支柱、柱鞋的损坏量较大，并且工序复杂，人工操作多，造成事故的概率较大。现发明一种巷道支护框架代替传统简单的单体柱支护，能满足采煤工作面巷道支护距离、支护强度及安全间隙的需求，并且使用快捷方便，安全通道顺畅、通风断面大，有利于工作面快速推进。该巷道支护框架由由高强钢板（Q690）拼装焊接而成，强度很大，整体性好，安全性高，底部可架设横梁控制底板变形，同时使得液压柱不钻底。

巷道支护；高强度；发明

1 发明背景

综采工作面端头虽然占用面积不大，但端头区是巷道和综采工作面的交汇处，围岩在多种支承压力作用下，受采动影响最大，矿压显现复杂，无立柱支护空间大，所以端头既是顶板维护的重点，又是顶板管理的难点。随着我国综机采煤技术的发展，与采面液压支架效能相比，采面端头支护落后的矛盾越来越突出，如在晋煤集团成庄煤业巷道底鼓变形严重，有顶板冒落威胁的采掘巷道中单体支柱无法可靠支护。

传统的采煤工作面两顺槽支护主要以单体液压支柱配合梁体进行联合支护，但是这种超前支护的局限性表现为：

1.支护强度低：单体液压支柱钻底量大，回撤困难；对于顶板压力较大的煤层，达不到支护强度，易造成工作面安全出口处的顶板下沉；

2.受力不均：由于操作等原因，单体液压支柱很难保证受力均匀。

3.支护速度慢：由于单体液压支柱回撤速度难以大幅度提高，制约了采煤工作面推进速度，难以实现综采面的高产高效；

4.劳动强度大：由于支设、回撤单体液压支柱频繁，并且全部采用人力，造成了工作面使用人员多，劳动强度大；

5.成本高、安全性差：因顶板压力大或操作等原因，支柱、柱鞋的损坏量较大，并且工序复杂，人工操作多，造成事故的概率较大。

特别是一次采全高工作面顺槽断面高度可达到 4～5m，采用单体支柱难以安全有效地进行超前支护，而且不符合煤矿安全规程要求。采用支护框架代替传统单体柱支护能满足采煤工作面支护距离、支护强度及安全间隙，并且使用快捷方便，安全通道顺畅、通风断面大，有利于工作面快速推进。

2 发明内容及关键要点

本项目主要是设计一组巷道支护框架，使之适应采掘巷道支护距离、支护强度及安全间隙，并且使用快捷方便，安全通道顺畅、通风断面大，有利于工作面快速推进。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

1、顶梁体底座体由高强钢板拼装焊接而成，截面呈“口”字型，方法简单实用，分别有两个柱窝在顶梁和底座的两端，由铰接销进行链接。

2、立柱装安全阀、立控阀、压力表。下腔用供液管路连接。上端用可拆卸防倒链连接。可多架补液升高。单架降低。降低时或安装时使用简易防倒装置。

3、采用140mm缸径立柱，支护阻力1100KN，安全阀开启压力35.7MPa，两米设置一组。若要达到采后100米支护强度承受108500KN要求（支护强度为0.542 MPa）。要达到支护强度为0.542 MPa，需要每米设置一组支架。

具体由1顶梁体2液压立柱3底座体4、5柱窝

3 与单体柱强度直接对比及创新点

（1）和单体柱支护强度比较

单体支护强度：巷道内距采面10米范围内采用一梁四柱支护，10—20米范围内采用一梁三柱支护方式，单体支护强度按一梁四柱支护方式计算。

每根单体的初撑力为90kN，工作阻力为250kN,单体排距为800mm，巷道宽度为5000mm。

单体支护强度=4根×250kN/根/800mm/5000mm=0.249Mpa

因此单体柱支护强度远不如框架支护强度高。

（2）此发明的创新点及工艺水平：

1、该巷道支护框架由由高强钢板（Q690）拼装焊接而成，在高强度板结构件焊接时，采取焊前预热处理使得钢板强度很大，整体性好，安全性高

2、钢板下料后，用钢板预处理机对其进行表面预处理，清除焊道油污、铁锈、氧化皮层。坡口的加工采用机器人切割机、筋板周边采用机加工的方法，保证零件尺寸公差要求。另采用多层多道焊使焊缝获得较好的组织及韧性，焊缝更加均匀密实，焊后应用热处理消除内应力。多道工艺严格把关保证框架整体安全水平。

3、底部可架设横梁控制底板变形，同时使得液压柱不钻底。

4 取得的社会经济效益

采用巷道支护框架代替传统简单的单体柱支护能满足采煤工作面巷道支护距离、支护强度及安全间隙，并且使用快捷方便，安全通道顺畅、通风断面大，有利于工作面快速推进。

一组框架成本：立柱（4000/根）*4根=16000元

钢材（4000/吨）*1吨=4000元

总成本20000

同面积使用传统单体柱（至少8根及8根以上）加不可回收支护材料以及临时支护工时费用约48000元

单组框架创造效益48000-20000=28000元

按进风巷、回风巷各摆放5组计算，共创造效益28000*10=280000

此发明已在晋煤集团成庄矿使用，使用效果良好。可用于巷道底鼓变形严重，有顶板冒落威胁的采掘巷道。另带来安全生产效益无法估量。

G322

B

1007-6344（2016）10-0196-01

宋洋，男，毕业于山西农大机械设计制造及其自动化专业，2011年参加工作，任晋煤集团金鼎公司支架分公司技术部技术员。