放顶煤液压支架的应用与发展

霍慧娟

（大同煤矿集团宏泰矿山工程建设有限责任公司，山西大同037003）

引言

放顶煤综合机械化开采是通过普遍的三机采煤辅以矿山自身的压力以及人工的松动手段，对于所开采煤层底部的综采工作面上的顶煤进行破碎工作，使其跟随工作面的移动而放出或回收。放顶煤液压支架在放顶煤综合机械化开采中有着十分重要的意义，直接影响着开采的进行。

1 放顶煤液压支架的特点

放顶煤液压支架按照位置的不同可分为高位、中位以及低位放顶煤液压支架，分别有着不同的特点以及不同的使用条件。

高位放顶煤液压支架是一种单输送机、短顶梁、掩护梁开天窗高位放煤的掩护式支架。这类支架具有的显著特点便是由于放煤位置较高，距煤壁的距离较小，因此其顶梁相对较短，这便在煤层冒放性方面具有较高的要求，一方面要保证顶煤的完整性，另一方面要求顶煤破碎后能从放煤口顺利送出。高位放顶煤液压支架具有的特点是：支架结构较为简单，工作面的设计基本与普通的长臂工作面相同，更加有利于相关管理人员进行维护，也更便于工作的顺利进行；支架的长度较短，由于其结构的稳定性，使整个设备的封闭性也很强，导致了顶煤的采用率比较低，放煤口大使得煤尘也很严重，通风不良，增加了放灭尘的工作量；该种支架在放煤时切断了正常情况下的人行通道，在有限的空间内只能放置一部输送机，大大影响了煤矿的产量。

中位放顶煤液压支架是一种双输送机运煤装置，在掩护梁的中部位置开辟一个放煤口。主要特点便是采用了双输送机，使得生产效率大大地提高。该种支架的稳定性较好，更耐用且不易损坏，放煤口与煤壁间的距离较远，支架的顶梁较长，方便对顶煤的维护，也能使顶煤的破碎程度增加，双输送机中的后部输送机放置在支架的底座上，支架底座面积较大，能够适当地分压，设备后部的空间有限，输送机的放置使得大块的煤块输送较为困难，可能会出现堵塞的现象，放煤口较高，与高位设备相似，丢煤量大但采用率低，还会造成很大的煤尘[1]。

低位放顶煤液压支架也是一种双输送机设备，其与中位设备的区别在于增加了一个可以活动的尾梁，活动幅度大约为45°，可以用于松动顶煤，同时创建出一个稳定的落煤空间。其放煤口与煤壁间的距离最长，顶煤的破碎程度也最大，装设有连续的放煤口，大大增加了产出率，在底板放置后输送机进行了改进，大块煤通过时也不易发生堵塞，除此之外，放煤位置的降低有利于降尘，不会再产生大量的煤尘，从各个方面来看都具有较强的优越性。

2 放顶煤液压支架的应用

放顶煤液压支架在煤矿生产过程中主要应用于开采煤的阶段，主要可分为三个阶段：第一，部分割煤；第二，将割煤半成品送入前部输送机；第三，放煤并且拉开后部输送机。在煤矿的整体生产过程中，采用了“追机”移架的方式对顶板进行支护，在采煤机进行割煤时，要先移支架，再转移运输机。顶梁在采煤的过程中所担当的任务是挑顶以及护帮、临时互顶的作用，由于前段顶梁具有较强的支护能力，因此避免了工作中会出现端面或者煤壁片帮冒顶现象。

放顶煤液压支架在煤矿生产过程中难免会出现煤矿的损失情况，主要原因在于底板浮煤和溢出溜槽的煤损失以及工作面的煤损失。工作面顶煤以及纯放工艺中发生的煤损失是使工作面煤损失的主要原因。放顶煤液压支架在煤矿的生产过程中取得了许多成果，表现在多个方面：第一，放顶煤液压支架结合了大采高支架与放顶煤技术，大大增加了整体工艺的稳定性同时也形成了良好的支护效果，更加有利于顶煤的充分破碎。第二，放顶煤液压支架的放置范围很大，对于多种层次及厚煤层生产都具有兼容性，放顶煤液压支架的设计中运用了双前连杆，使其整体结构表现为前后连杆的状态，这种结构能使其在运作时更加稳定，添加尾梁插板的结构也使得整个生产过程更加灵活，便于放煤破碎煤操作的进行，也有效避免了大块煤的堵塞情况。第三，放顶煤液压支架设置在掩护板的顶梁掩护梁两侧，增加了其实用性，在底架上安装了抬底装置，也使得支架的移动更加便捷，也能更顺利地适应多种不同的工作环境以及状态[2]。

3 放顶煤液压支架的发展

3.1 我国放顶煤技术发展回顾

我国放顶煤技术的发展自20世纪80年代开始，至今还在不断地进步中，最初有高位、中位、正四连杆小插板、反向四连杆大插板等，发展到两柱掩护式以及大采高低位放顶煤液压支架，持续进行着架型的变革，并象征着放顶煤技术的不断进步。在放顶煤技术的不断进步与完善中，放顶煤液压支架的发展也随之不断创新，产生了种类且效果更加优良的架型，创新是生产的持续动力，这句话同样适用于放顶煤技术的发展，创新思维推进了放顶煤相关技术的持续不断地发展。

3.2 放顶煤液压支架创新成果

放顶煤技术在30年的发展历程中，低位放煤技术逐渐取代了高位、中位放煤技术，低位放煤技术经过不断的研发，主要包括正四连杆四柱支撑掩护式放顶煤液压支架、反四连杆四柱支撑掩护式放顶煤液压支架、单摆杆轻型放顶煤液压支架以及两柱掩护式放顶煤液压支架等多种不同的架型，分别在不同的煤矿开采类型下发挥着作用。

正四连杆四柱支撑掩护式放顶煤液压支架是一种广泛应用于综放工作面的支架类型，发展较为成熟，特点表现在其较强的支护能力上，使得整体结构的稳定性较强，根据结构特点设计的人行通道较宽，更加有利于工作人员的操作，也使得整体操作更加便捷，进而在很大程度上提高了生产效率，同时产量也得到了提高。

反四连杆四柱支撑掩护式放顶煤液压支架的力学特性优于正四连杆液压支架，其在设计上将后部放煤的空间加大，使得放煤的效率和顶煤的采出率在一定程度得到提高，避免了不必要的浪费，该种架型对于立柱的受力情况也有了很大的改善[3]。

单摆杆轻型放顶煤液压支架是一种质量较轻且操作简便的液压支架，其广泛应用于中小煤矿产业中，能在有限的范围内实现煤矿的开采机械化以及自动化，然而其具有的缺点便是稳定性相较于其他架型显著变差，很难达成优良的支护效果。

两柱掩护式放顶煤液压支架的显著特点便是单排立柱，使得整体的受力更加均匀，支护效果有明显的提高，是一种新型的放顶煤液压支架。

3.3 放顶煤液压支架未来发展方向

我国当前放顶煤液压支架的发展方向主要放在发展两柱以及轻型放顶煤液压支架上，重点通过放顶煤技术的发展，实现煤矿开采的高度机械化以及自动化，并能在很大程度上使综放开采工作整体效率得到提高，持续完善我国的煤矿开采技术，研制出具有高度适应性的放顶煤液压支架。

4 结语

放顶煤液压支架在煤矿生产过程中有着极为广泛的应用，随着我国经济以及科技等各方面的持续发展，液压支架架型也在不断革新，使得我国的煤矿生产技术愈加成熟，保证了煤矿工作效率以及安全性。

[1]李胜军，王彪谋，李成喜，等.放顶煤液压支架应用和选型趋势研究[J].煤矿开采，2014（5）：1-3；7.

[2]王彪谋，高素英，杜忠孝，等.四柱放顶煤液压支架支护能力技术研究[J].煤矿开采，2015（2）：27-29；55.

[3]陈敏，赵仲凯，张凯，等.浅埋煤层放顶煤液压支架选型与适用性分析[J].煤矿机械，2015，36（3）：199-201.