低位放顶煤液压支架插板失效原因分析与安装技术研究

赵军利

（晋能控股煤业集团赵庄二号井，山西 长治 046000）

1 N2103工作面概况

在某矿N2103工作面中，其有长达321 m的切眼，并且ZF10000/21/38型低位放顶煤液压支架共有176组被布置在这321 m的切眼上。

在N2103工作面中，跌落的支架插板共有15组，因为失效而不能收的支架插板顶共有75组。由于有的支架缺少插板，导致了与其临近的支架在进行放煤的时候极易发生漏矸现象，对发生漏矸的支架的后面的采空的管理有很大的影响，若漏矸现象比较严峻，就会把后面的输送机压死，致使工作面全部停工。如支架的插板顶无法动作，就不能对插板进行调节，进而无法完成放煤操作，致使采空区中仍存在一些顶煤，从而降低了回收顶煤的几率。为了使正常循环得到保障，就需要使用更好的方法来解决支架缺少插板与支架的插板无法动作的问题。

2 分析支架插板的受力情况

2.1 分析插板的受力情况

在煤壁之前位置的支撑压力，有压裂成效出现在顶煤中，由于逐渐推进的工作面，顶煤的破裂程度在支撑压力及约束的束缚而减小，若来回支撑及顶板压力两者共同作用致使顶煤有破碎现象发生，而且会在支架与掩护梁上方堆积起来。

按照综放工作面顶板垮落情况，把支架外载荷投影模型构建出来，如图1。顶底板对支架的压力用N1、N2、N3、N4代表，支架与顶底板之间的摩擦力用T1、T2代表。对采空区及放顶煤进行掩护及完成的主要元件就是低位放顶煤支架插板，其插板需要的支撑力来自从采空区顶板压力N5中的高负荷静载荷还有在放煤时插板与尾梁受到的比较大的矸石和松散的煤流的震动冲击的力量。

图1 支架外载荷投影情况图

2.2 造成插板顶失效和插板跌落的因素

1）对支架插板进行控制的是有千斤顶的插板，并且是2根，如果这2根插板顶无法同时伸缩，由于插板整体上的受力会不均匀，导致蹩卡及偏斜，若长时间这样，就会使插板跌落。

2）连接销轴存在于尾梁顶，是连接支架插板和机械锁的，若连接销轴一旦断开，由于万有引力的作用，就会使尾梁腔体中的支架插板被跌出来。

3）尾梁的千斤顶与比较大的煤砰相碰会导致活塞杆外面的镀层被划伤，致使活塞杆的失去密封的作用、插板顶无法自动对串漏液进行回收，放煤作业不能操作。

3 对支架插板进行安装的过程

3.1 准备工作

在未对支架插板进行安装时，把所有后溜开空，而且要把后溜拖过，并运送支架插板到指定位置。提早洗净尾梁腔体中的脏东西，防止尾梁腔体里面有石头或坚硬无比的碳块，为插板导轨的畅通无阻提供保障。

全部的支架尾梁在插板中伸出，就要等插板被安装的支架与前面的支架超前，为后溜在作业人员充足的作业空间提供保障。因为支架上需要有插板安装在后面，两层的金属网会被提早架设好，而且靠近的两个支架之间被工字钢连接来对老塘进行支护，从而为能有足够的空间进行作业提供了保障。如果后面就是采空区的老塘，要使用200 mm圆木或者DW20-180/110型单体柱提早的打柱来对靠近的两个支架采空区进行支护，保证在对支架插板进行安装的时候顶板管控没有失效。

3.2 对支架插板进行安装

缺少插板与插板顶的尾梁腔体如图2-1所示，因为插板没有被安装在支架上，致使不能更好地支护采空区顶板，其位置是支架的后面。特别是支架在操作放煤动作的时候，煤砰不会被插板遮挡，由于插板不能伸出，采空区的后溜会有比较大的砰石流进来，使放煤的通道被堵住。

从图2-2得知，为了能够使支架插板安装的比较顺利，要从活塞杆中伸出插板千斤顶，其数量为2根，箱体位于尾梁的中心位置穿出插板顶的终端，插板顶终端和耳销存在于尾梁腔体里面经过固定销轴连接。

从图2-3得知，收回全部的插板顶活塞杆，在掩护梁的两边分别固定一个5 t倒链，当作对插板进行起吊的支点，使插板被倒链缓慢的起吊，所有的上方的倾斜的力共同对插板作用，使其被渐渐的吊起来。若尾梁和插板靠的比较近的时候，对尾梁左右移动进行调节使用的是这架的尾梁手把、对插板的角度及方向进行调整的是把倒链吊起来，使其能够便捷的尾梁腔体中有插板被拉进。

从图2-4得知，从尾梁腔体中伸出插板千斤顶，其数量为2根，固定销轴对插板耳销和插板顶活塞杆头底座进行连接。因为有导条及导轨存在于尾梁腔体中，在滑道中安装了插板，进而确保插板作业的时候的纵向滑动导向面及配合导向面分别是尾梁中的2个侧面及插板主筋和尾梁腔体内的导轨，进而促进插板能后完成来回的伸缩动作。

如果支架由于插板缺少和不动作时就需要对其进行安装及更换，其工作的顺序不同点是对插板进行更换的工作顺序，首先对插板进行固定的是倒链，再把插板及连接销轴拆卸掉，并把插板及插板顶按顺序回撤。准备好支架插板顶并放在指定位置，对支架插板进行安装的过程如图2。

图2 安装支架插板过程

4 现场应用效果

支架顶板对工字钢管与联网进行提前管控，若能有效对顶板进行管控时，需要把插板顶进行安装上，尾梁和吊链的相互配合，对尾梁左右移动进行调节使用的尾梁手把、对插板的角度及方向进行调整的是把倒链吊起来，使其支架插板能安装在指定位置。目前，补充使用的支架插板在N2103工作面上共有5组，在现场使用的结果发现，无法回收的插板顶支架和其他没有插板支架在慢慢更换。

4.1 安全效益

1）支架由于缺少插板而把插板安装之后，经过插板、尾梁之间的相互配合，对采空区和破坏的顶煤起到更好的支撑效果，使采场中的顶板及作业的空间的安全性得到了维护，为持续放煤提供了保障，预防后溜有工作人员进去并对矸石进行破碎，使其工作环境更加良好。

2）在把支架插板顶全部更换之后，块比较大的硬煤和“煤矸拱”及“煤拱”位于掩护梁上面使用支架插板对其进行破碎及破坏，既使回收煤炭的效率提高又阻止了后溜中进去大块矸石，为N2103工作面的安全生产提供保障。

4.2 经济效益

1）“二九一六制”的制度在N2103工作面实施进行生产，就是进行生产的生产班和检修班分别是2个和1个。在N2103工作面中其剩下的回采长度、日循环的刀煤、每刀进尺及剩下的可采时间分别是468 m、3.0刀、0.8 m及195 d。若按照在1 h的时间内各个生产班影响的后溜涌煤来计算，计划可能减少的生产时间是350 h，会提早27 d把N2103工作面全部回采完。

2）在工作面中无法动作的支架插板有75组，致使采空区有厚度为3.2 m的支架顶煤被留在里面。在把支架插板顶更换之后，把放煤的回收率按照92%为依据来计算，计算公式是，75架×1.75 m/架×3.2 m×468 m×1.39 t/m3×92%=25.1万t，根据上面的公式可知有25.1万t的煤炭资源是多回收的。