一种膏体充填端头支架隔离装置的结构设计

王 雅

(晋能控股装备制造集团 潞安煤炭技术装备公司，山西 长治 046204)

高河能源充填工作面长约230 m，共布置ZC8500/22/40型中间架156架，2架ZCT8500/22/40型端头支架。中间架隔离方向与煤壁平行，在工作面机头机尾与巷道连接处需设端头支架支护隔离，文章通过介绍一种端头支架隔离装置，使端头架隔离方向与煤壁垂直，在中间架之后布置，与中间架隔离组成90°夹角(见图1)，实现采空待充填区域完全与前面设备及采煤区隔离，在后部形成封闭的充填空间，以使充填面更方便高效地推进。

图1 端头架隔离位置

1 隔离装置总体特点

端头架隔离装置与顶梁通过耳座连接，安装在顶梁侧面，共3组，通过隔离侧推千斤顶伸缩调节，可密封顶梁、中间架隔离装置与煤层顶板间隙；通过调节下隔离板伸缩千斤顶，挤压密封底板与底座间隙。在隔离装置上下两端装有伸缩箱及伸缩千斤顶，保证适应巷道不同高度的需求。每级隔离板伸缩缝口均朝下，即使出现个别漏浆，浆液也进入不了隔离板伸缩腔。隔离机构动作不受膏体影响，伸出时可挤压密封柔性条，合理挤压使柔性材料和塑料布紧贴顶底板密封。顶底采用连续纤维绳捆条隔离，使三组隔离之间装配间隙完全密封，隔离辅助工作少，充填工作面端头隔离速度快。

2 隔离装置主要机构及作用

隔离装置主要机构有：上隔离、中隔离上部、中隔离下部、中隔离侧部、下隔离、上隔离侧推机构、下隔离侧推机构、中隔离伸缩千斤顶、下隔离伸缩千斤顶。共设3组，并排安装在顶梁侧面，每组中间留有一定的安装间隙，以方便工人安全操作。每组装置由上、中、下三级隔离组成，隔离高度最大为4 100 mm(见图2(a))，完全收回最低为2 600 mm(见图2(b))，满足巷道支护及不同隔离高度要求，顶板处上隔离宽度为1 568 mm，三组总宽度为4 788 mm，底板处下隔离宽度为1 600 mm，三组隔离总宽度为4 820 mm，足够密封采三刀煤充填区域长2 400 mm的作业需求。

2.1 上隔离

上隔离结构为上下两部分箱体，上部箱体靠中间架后部隔离一侧安装侧推机构，根据其与中间架隔离的相对位置，调节侧推千斤伸出量，保证中间架与端头架隔离装置充分接触，把前部采煤区和后部充填区在两架连接位置处完全隔离，其余侧推位置均安装侧推堵，堵住此处其余孔，增大接触面积；下部为两侧整体焊接箱体中间完全开裆式结构，两侧安装中隔离侧部，留有合理间隙，以便自由滑动；两侧下端箱体开口处焊接有包板，增加结构件强度；中间开裆处安装中隔离上部，通过耳板以D70 mm销轴等连接件铰接，固定在上隔离中部，通过千斤伸缩调节隔离高度，见图3。

图2 隔离装置高度(mm)

图3 上隔离(mm)

2.2 中隔离

中隔离分为三部分：上部、下部、两侧部。上部上端安装在中隔离中间处，通过耳板以销轴等连接件铰接，铰接耳下方设置千斤顶铰接耳，通过中隔离伸缩千斤顶与下部耳板连接，伸缩千斤顶行程设置为600 mm，伸出收回千斤顶可调节隔离高度。上部盖板上焊接有两组耳板，与顶梁盖板上相对应耳板通过摆动千斤顶连接(只需要在第一组隔离上安装)，隔离完成后，操作第一组隔离伸缩千斤，使下部完全收回在上部箱体里面(第一组中隔离下部只与上部连接，与下隔离不连接)，伸出摆动千斤，挑起中隔离上部及下部，中间既有了宽700 mm的行人通道，操作工人可从此处通过，从充填区进入到巷道安全区域，然后再收回摆动千斤，伸出伸缩千斤，使中隔离上部和下部处在正常隔离位置，工作面隔离工作完成，可以进行充填后续工作。下部上端插在上部下端箱体内，千斤顶完全伸出时重合80 mm，保证足够强度，且不会脱离；下部设置千斤顶连接耳板不同位置，以适应不同充填隔离高度要求；下端与下隔离通过耳板以销轴等连接件铰接；两侧部上部插在上隔离两侧箱体内，由于在隔离两侧，是膏体侧向力主要承受件，箱体高度设计为隔离伸出到最大高度时重合量160 mm，保证结构件强度足够支撑膏体侧向力且不会发生弯曲及扭曲等变形，见图4。

图4 中隔离(从左至右依次为上部、下部、侧部)(mm)

2.3 下隔离

下隔离分为前部、后部两大部分：前部为开放性结构，对称焊接有两组耳板，通过下隔离千斤顶及销轴等连接件安装在底座后部侧面，伸缩千斤顶可实现下隔离与底板的密封与分离，行程共350 mm。装配时，下隔离与底板处同一平面，伸缩千斤伸出50 mm行程，充填前需要隔离时可使下隔离向下50 mm，压紧与底板处密封条，保证充填时不漏浆；充填完成时向上伸出300 mm行程，使下隔离完全脱离开底板300 mm高度，以保证足够的空间方便工人操作，更换塑料布及柔性密封条，为下一次充填隔离做好准备工作；耳板两侧各焊接两块大筋板，使箱体强度得到一定加强，主要用于下隔离与底座侧面的限位，隔离装置垂直位置时，宽度方向与底座设5 mm间隙，以支撑充填时膏体侧向力；高度方向设为下隔离伸缩千斤顶完全伸出时与底座有100 mm重合部分，防止下隔离与底座脱开，隔离装置往底座侧面方向转动，挤压千斤顶及其管路系统，严重时导致千斤顶损坏，影响充填面无法正常进行；后部为上下分开型箱体结构，中隔离两侧部插在上部，通过D70 mm销轴连接，保证足够强度；下部箱体内靠中间架后部隔离一侧安装侧推机构，包括侧推装置、侧推千斤顶及连接件，其余侧推位置均安装侧推堵，与上隔离侧推机构作用及用法相同，见图5。工作面充填时隔离状态见图6，下隔离与底板分离状态见图7。

图5 下隔离(mm)

图6 充填时隔离状态(mm)

2.4 上隔离侧推机构

由侧推装置、侧推千斤顶、连接导杆及其他连接件组成。侧推装置为开放式结构件，一侧通过销轴等连接件安装在上隔离外部，另一侧通过导杆与侧推千斤顶连接，侧推千斤顶固定方式与常规架结构相同，通过销轴与上隔离固定连接，伸出时顶紧中间架顶板处隔离装置，中间有密封柔性条及塑料布密封中间架与端头架隔离连接处；保证顶板处充填区域与前方设备完全密封隔离，不会漏浆。

图7 下隔离与底板分离状态(mm)

2.5 下隔离侧推机构

由侧推装置、侧推千斤顶及其他连接件组成。侧推装置为不登高箱型结构，一侧为自由状态，另一侧通过销轴等连接件与侧推千斤顶连接，千斤顶固定方式与上隔离侧推机构相同，伸出时顶紧中间架底板处隔离装置，中间有密封柔性条及塑料布密封中间架与端头架隔离连接处；保证底板处充填区域与前方设备完全密封隔离，不会漏浆。

3 结 语

充填端头架的设计为矿井充填工作面提供了高效可靠的设备，隔离装置保证了充填区域与前方设备完全隔离，为矿井采煤、充填安全快速推进夯实了基础，在高河能源取得了良好的应用效果，降低了工人劳动强度，提高了工作效率，增加了一定的经济效益，适宜大范围推广应用。