煤矿顺槽超前液压支架的设计分析

李勇

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720111

摘要：超前巷道围岩在采煤工作面采动的影响下，受到多种压力叠加作用，矿压显现复杂，同时该区段设备布置密集，是行人、通风及运输咽喉，是维护的重点和难点。随着煤炭行业技术水平不断发展，煤炭开采技术和装备及煤炭资源变化开采方式都出现新特点，为适应回采和大型设备和运输安装需求。巷道高度达到44.5米，宽度达到56米。为适应超前巷道变化对支护的要求，本文分析了顺槽超前支护液压支架组的设计制作，为煤炭资源的安全高效的开采提供借鉴。顺槽超前支护支架组主要解决采煤工作面超前支护的技术难题。超前支架组，是由四架超前支护支架及自移千斤顶和支架之间的连接件组成。支架左右铰接采用万向节的形式，具有较强的顶底板适应能力和同时支架组有及时支护能力，移架阻力较小。在保证左右架间顶板支护的前提下，左右架间具有较大的可调节范围。该支架形式在自动化作业、安全性和生产效率方面都有重要提高。

关键词：超前支护；顶板破碎；顺槽；安全高效

1 采煤巷道设置超前支护的必要性

采煤工作面安全出口是连接回风巷和运输巷的关键部位，此处控顶面积大。特别在工作面超前支承压力作用下，顶板大量下沉。再加上机头、机尾和其他设备体积大，在移动这些设备时，又必须反复支柱撤柱使顶板更加破碎。由于上述原因，工作面上下出口处最容易发生冒顶事故，必须特殊管理，加强支护。

2 超前支护支架的结构

超前支护支架的主体结构为前后双液压缸立柱支撑四连杆结构，超前支架组整体型式是由四架超前支护支架、自移千斤顶及支架之间的连接件组成。每个超前支护支架，是由顶梁、横向活动铰接粱、底座、侧支撑板、后掩护粱和护帮板、稳定连杆、立柱、千斤顶、控制阀组类、胶管及销轴等连接件构成。煤矿超前支架组，代替单体支柱对巷道进行超前支护，超前支架组为双列式结构，超前支架每组支架均采用反四连杆作为稳定机构，左右顶梁之间通过双铰接轴相连，每条顶梁均带有外侧护板，对巷道顶板进行维护。

3 超前支护支架技术参数

支架型式：前后雙液压缸立柱支撑四连杆型超前支护液；压支架（ZTZ21870＼2000＼3300），高度（最低/最高）：2000/3300mm，宽度：1400mm，支护长度：20米，工作阻力（P=357MPa）：21870kN，支护强度：022034MPa，泵站压力：315Mpa，立柱（16个），型式 ：单伸缩缸加机械加长活柱，缸径 （mm） φ200/φ156，推移千斤顶（6个），行程（mm） 700*3，缸径/杆径（mm） φ200/φ120，侧护千斤顶（16个），缸径/杆径（mm） φ100/φ70，后掩护粱千斤顶（2个），缸径/杆径（mm） φ140/φ85，后护帮千斤顶（2个），缸径/杆径（mm） φ100/φ70

支架组各构件按图纸装配齐全。千斤为收回状态。事先要求进行预动作，保证动作正确，无串漏液情况。管路整齐无干涉。泵站压力31.5MPa。

4 我单位自行设计制作的超前支护液压支架应用效果特点

我单位自行设计制作的前后双液压缸立柱支撑四连杆型超前支护液压支架在我局板石煤矿52301 采煤工作面投入使用，支护巷道高度3.2米，宽度4.4米，走向支护长度20延长米。通过使用此支架通用于下顺槽和左右工作面，便于生产、安装、管理、操作和维护。支架顶梁采用左右铰接采用双轴铰接的形式，可以上下错动，能增强对顶板不平整的适用性，底座采用船型结构，减少移架阻力，并增加了地脚接触面积，防止因底板松软，架体下陷难以移架的不利影响。支架由四组连接成一套，每组间有一对推移千斤顶连接，推进动作为后组支撑推移前组一个步距；然后前组支撑，拖拉后组前移一个步距；四组依次前移，与工作面同步推进。推进由液压操纵代替传统单体支护人工倒运单体和钢粱的繁重体力劳动，并提高了推进效率，同时成组的超前支架具有较强的防倒与调架功能。每台支架均设四连杆机构和防倒机构，以保证超前支架的稳定性。

5 超前支护支架与单体支护支架相比的优势

传统的综合机械化采煤工作面两顺槽超前支护主要以单体液压支柱配合梁体进行联合支护。采用该超前支架，大大缩短了端头支护时间，提高了设备开机率，突破限制综采设备发挥最大效率的瓶颈，解决了多年来端头巷道支护的老大难问题。

6 超前支护支架架型发展

相比较工作面支架，超前支护支架成熟度不够，还处于发展中，各种架型各不相同，各个生产制造厂家、煤炭生产单位、设计研究机构进行了研究创新。

采煤工作面超前支护与掘进工作面超前支护顶板条件相比较更复杂一些，其强度和完整性相对要弱很多。当工作面每推进一个步距时，顺槽超前液压支架，就需要拉移一次，而每个拉移过程都需要支架降架、升架一次，对支护区域内的顶板形成反复支撑，使顶板完整性遭到很大破坏，也使下面操纵的工人受到碎块和粉尘的威胁。

超前支架在适应性、设计方法及使用过程中还存在诸多问题，还需要对超前液压支架构成的支护系统进行研究。超前支架应用环境多是大巷道断面，高度大，而且由于受到超前巷道中设备、行人和运输通道的限制，多是高和窄形设计，造成稳定性较差，架型结构和稳定性同样是需要公关的课题。

7 结语

针对现阶段超前支护发展现状及趋势，提高超前支护液压支架等先进支护装备的应用推广，以适应煤炭开发形势，保障煤炭安全高效生产。工作面下顺槽超前支护液压支架组成功应用实现了采煤工作面超前支护的机械化和自动化，是采煤工作面超前支护形式的一次创新，在技术进步、自动化作业、安全性和生产效率方面具有巨大的经济和社会效益。

参考文献：

[1]王国法.放顶煤液压支架与综采放顶煤技术.煤炭科学技术，2010.

[2]曹明胜.深部综放工作面巷道强力超前支护系统设计.煤炭科学技术，2011.

[3]原世进.煤矿顺槽超前液压支架选型及维护的研讨.煤矿现代化，2017.