综放工作面端头支架与转载机配套设备的优化与应用

李文皓

（中煤平朔集团有限责任公司，山西 朔州 036006)

随着工作面机械化程度的提高，支架支撑能力的增大，工作面顶板事故逐渐减少，但端头支护设备落后，设备操作复杂，仍然耗费大量的人力、物力、财力。

1 工作面概况

1.1 地质概况

49202工作面地面位于露天开采西北部，工作面上覆东部为露天矿排土场所覆盖。工作面位于平朔矿区9号煤层，平均埋藏深度200m，上覆4号煤层已采空，工作面北部为49203工作面采空区，西部为井田边界保护煤柱，南部为49201工作面未采区，东部为中央辅运大巷。

49202工作面长240.5m，可采长度1431.6m，煤层平均厚度10.95m，属近水平煤层。工作面构造相对简单。直接顶为灰黑色泥岩，厚2.92m，老顶为中粗砂岩，厚9.3m；直接底为泥岩，厚3.85m，老底为细粒砂岩，厚5.8m。

1.2 工作面设备配置

普通支架采用ZFS10000-23/37型放顶煤液压支架，过渡支架采用ZFG10000-23/37型过渡液压支架，主运端头支护采用ZT27600-23/40D，工作面前部为SGZ1000/2×700型刮板运输机，后部为SGZ1200/2×700型刮板运输机，主运顺槽为SZZ1200/525型桥式转载机与S1600型胶带输送机，工作面采用艾克夫750型双滚筒采煤机。

1.3 采煤工艺及系统

49202工作面采用走向长壁综采放顶采煤法，工作面两条顺槽及切眼均沿煤层底板布置，两条顺槽相互平行，辅运顺槽兼作进风巷，与井东区辅运大巷相联，构成工作面的进风系统和辅助运输系统；主运顺槽兼作回风巷，与井东区回风大巷相联，构成工作面的主运系统和回风系统，顶板管理采用全部垮落法。工作面沿底板推进，端头斜切进刀，单向割煤，循环进尺0.8m，双轮顺序放煤，一采一放。劳动组织采用三八工作制，两班半采煤、半班准备。

2 工作面设备改造情况

2.1 主运端头支护

原综采放顶煤工作面主运端头采用单体支柱配合花边钢梁支护方式，排距1m。超前支护30m，使用DZ-3500型单体液压支柱，4.5m花边钢梁，一梁三柱，破碎机电机处为一梁两柱（顶板破碎时使用跨电机迈步抬棚）。端头支护顶板采用花边钢梁，煤柱侧采用DZ-3500型单体液压支柱，工作面侧使用跨前后溜头的5.5m抬棚与1#液压支架迈步支护。在主运顺槽放顶线处用4.5m花边钢梁作梁，沿工作面方向布置，梁下支设3根单体做切顶支柱，并在每根切顶支柱旁支设戗柱或加扶戗棚。

49202工作面主运端头使用ZT27600-23/40D型端头支架，分体、转载机中置式，两架一组，支护长度20200mm，支护宽度5000mm（主要技术参数见表1）。端头支架采用液压千斤顶与转载机调节槽相连接，通过液压千斤顶的收缩实现支架前移。移架时，左、右两台支架交替前移，先移的支架到位支护好顶板后，另一台支架才能移架操作，严禁两台支架同步移动增大空顶面积。端头支架支护见图1。

表1 端头支架主要参数

图1 端头支架支护示意图

2.2 转载机改造与端头支架的配合

转载机采用SZZ1200/525型桥式转载机，原设计出厂长度为55.156m，包括转载机主体、破碎机、转载机尾部，转载机通过尾部安装的ZY1100型自移装置进行行走。

49202工作面对转载机尾部进行改造，去掉ZY1100型自移装置，在机尾部安装一节特殊推移槽，将转载机与端头支架用两个推移油缸连接，与端头支架互相推移行走，转载机主体、破碎机和尾部卸料槽等部分不变，将转载机尾部的“3m连接槽、3m推移槽和8节1.5m调节槽”去掉，更换成“1.5m推移槽和3节调节槽”，从而转载机长度减少10.5m。改造后转载机如图2所示。

图2 改造后的转载机

3 操作技术要求

端头支架总重量达86t，体积大，难控制，为防止端头支架挤帮、歪斜、移架时大面积空顶造成顶板事故，就要加强对端头支架的操作管理，完善移架技术措施，提高工人的操作技术水平。49202工作面经过一段时间的操作经验：

（1）拉移端头支架前，应先将排头支架第一架拉移到位，再将后溜拉移到位的工序完成后，再进行拉移端头支架的操作。

（2）拉移端头支架时，左、右两台支架应交替迈进前移。严禁两台支架同步移动，以防出现大面积空顶，导致漏顶现象的发生。

（3）操作左侧支架的控制阀，先把中间护顶装置微降，再同时降支架的前、中、后立柱，使其离顶，通过与转载机连接的推移千斤顶，使左侧支架前移一个步距。前移过程中，为了防止支架倒架及倾斜，在支架前、中、后的顶梁上及底座上设有调架千斤顶，以便及时调整支架顶梁与底座，使支架处于垂直状态。支架前移一个步距完成后，操作左侧支架控制阀，将左侧支架前、中、后立柱同时升起，及时支护顶板，待支架达到初撑力后，再将支架中间护顶装置升起，支护架间顶板，完成左侧支架前移工序。操作右侧支架的方法步骤与操作支架左部分相同。

（4）回采过程中要注意调整工作面支架的位置，尽量减少端头支架与排头第一架的架间距离，以防架间漏顶。

（5）用端头支架推移千斤顶推移转载机前，要确保端头支架立柱达到一定的支撑力在顶底板之间，防止推移转载机时支架后退。

（6）转载机下巷道要进行铺底，同时将转载机桥架下浮煤清理干净，尽量减少推移转载机时的阻力。

4 设备改造后的应用效果

综采工作面端头是工作面与回采巷道的交汇处，此处顶板压力大，受巷道前期掘进及工作面回采活动的双重影响，应力叠加集中显现，而主运端头设备大空间狭小，难以维护。49202工作面经过对端头支护和转载机的改造，较好地维护了主运端头，与以往工作面相比较具有以下优点：

（1）使用端头支架代替单体钢梁支护，增强了主运端头的支护强度，节省了丢失在采空区的单体钢梁，减少了工人支护和回柱放顶的体力劳动，提高工人操作的安全性。

（2）端头支架顶梁长，在回采过程中，反复支撑顶板的次数多，顶板受到一定程度破坏，有效地减小主运隅角的悬顶面积，释放端头压力，降低了主运端头矿山压力。

（3）转载机长度减少10.5m，使转载机的总重量减少43t，减小转载机运行阻力，降低了设备事故率，提高能效。

（4）去掉转载机自移装置，采用两根推移油缸使端头支架与转载机相互配合完成拉移操作，减少推移转载机的操作程序，节省了人员操作，增强拉移转载机的灵活性。

（5）除特殊地质构造和压力带的影响外，以往工作面停采线位置根据胶带输送机储带大架长度和转载机长度确定，经过改造转载机长度减少10.5m，工作面可以多回采10.5m，49202面长240.5m，平均煤厚10.95m，可以多回采原煤3.4万t。

由于端头支架自身的特点，在使用过程中也存在一些缺点：

（1）端头支架在移架时，其中一架全部卸载，使端头空顶面积大，如遇顶板破碎，加速顶板下沉，易造成压垮型冒顶。

（2）端头支架体积大，不容易调整，而转载机在两架支架中间也不易调整，工作面在上窜下滑时，工作面刮板机与转载机搭接不合理，影响工作面刮板机的使用寿命。

（3）端头支架的两架支架是由中间的油缸连接进行调斜，由于顶板变化导致两架支架高低不平，部分连接油缸受力弯曲而无法使用。

（4）受端头支架中间立柱及推移油缸的限制，工作面每割一刀，必须进行一次拉移端头支架和推移转载机，增加了对转载机的操作次数。

5 结语

49202工作面采用了主运端头支架，同时对转载机进行了合理的改造，在使用过程中取得了很好的应用效果。

（1）端头支架很好地维护了主运端头，使主运端头具有较大的作业空间，保证了转载机、前后部刮板输送机的正常运转。

（2）端头支架的两组支架与转载机连接，实现了与转载机配合交替前移，省去了转载机自移装置。

（3）取消了主运端头单体支柱配合花边钢梁的支护形式，实现了不停机作业，避免了运输单体钢梁支护及回柱放顶的不安全因素。

（4）提高了工作面的机械化程度，提高生产率，保证主运端头及工作面的安全运行，降低事故率，减少了工作面作业人数以及降低了工人劳动强度，保证了工作面安全高效生产。