綜采工作面新型端頭液壓支架設(shè)計研究

曾明勝

(天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部,北京 100013)

綜采工作面新型端頭液壓支架設(shè)計研究

曾明勝

(天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部,北京 100013)

在分析研究現(xiàn)有綜采工作面端頭液壓支架架型及其存在問題的基礎(chǔ)上,根據(jù)福城煤礦綜采工作面地質(zhì)條件,研制成功了一種新型的適用于大傾角、高巷道工作面的端頭液壓支架,并就支架的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)參數(shù)、適應(yīng)性等作了詳細(xì)的闡述。工業(yè)性試驗表明：該端頭支架具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、可靠性高、穩(wěn)定性好,適應(yīng)性強(qiáng)等特點,具有廣泛的推廣運(yùn)用前景。

大采高;綜采工作面;端頭液壓支架

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端頭支架支護(hù)性能是影響綜采工作面能否實現(xiàn)安全高效開采的一個重要因素。根據(jù)工作面輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)的布置方式,國內(nèi)使用的一次采全高工作面端頭支架可以分為兩大類：一是適用于交叉?zhèn)刃毒C采工作面的端頭支架,這類端頭支架一般采用同工作面中部支架相同的架型,只是根據(jù)配套情況,支架頂梁相應(yīng)加長;二是適用于端卸綜采工作面的端頭支架,分為中置式單排立柱兩架一組式、前后架組合式等型式?，F(xiàn)場使用情況表明,端頭支架(特別是第 2類端頭支架)普遍存在支護(hù)效率低、支架穩(wěn)定性差、底座扎底嚴(yán)重、移架困難等問題,迫切需要研制一種新型端頭液壓支架以滿足生產(chǎn)需要。根據(jù)新汶礦業(yè)集團(tuán)福城煤礦的工作面地質(zhì)條件,研制成功了一種適應(yīng)于大傾角工作面高巷道端頭支護(hù)的端頭支架。

1 試驗工作面地質(zhì)條件

福城煤礦 1901S工作面平均埋深約 280m,平均走向長 1949m,平均傾斜長 174m,最大傾斜長195m,煤層傾角 20～40°,最大傾角 45°,煤層平均厚度 4.8m,煤層堅固性系數(shù) f=3～4,煤層之間有泥巖夾矸,厚 0.3～0.5m,直接頂為生物碎屑灰?guī)r,直接底為粉砂巖。上下巷都為矩形斷面,寬4m,高 3.8m。巷道采用錨網(wǎng)支護(hù)。

2 新型端頭支架設(shè)計

2.1 支架的設(shè)計要求

根據(jù)工作面地質(zhì)條件,要求研制的新型端頭液壓支架具有以下技術(shù)特點：

(1)支架要求全斷面支護(hù),支護(hù)強(qiáng)度大于0.6MPa。

(2)支架結(jié)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng) 4m高的巷道及大傾角工作面的配套要求。

(3)支架對底板比壓小,支架底座不扎底,移架順利。

(4)要有較大的無立柱支護(hù)空間,以保證端頭設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和順利前移。

2.2 支架主要技術(shù)參數(shù)的確定

(1)支架工作阻力 按支架支護(hù)強(qiáng)度大于0.6MPa,長度 10m,支護(hù)寬度 4m計算,要求支架工作阻力大于 24000kN,為保證安全,取支架工作阻力為 25000 kN。

(2)支架支撐高度 巷道高度 3.8m,考慮巷道漏頂可能,支架最大支撐高度取 4.2m,最小高度取 2.3 m。

(3)支架基本架型 支架型式為中置式,左右對稱各 1組,每組后部為 1架四柱支撐掩護(hù)式基本架型,前部鉸接 1組頂梁和底座,用 1根立柱支撐,共 5根立柱,整個端頭支架組共 10根立柱,如圖 1。

根據(jù)上述分析,最終確定端頭支架組型號為ZZD25000/23/42型端頭支架組,表 1為該型號端頭支架組主要技術(shù)參數(shù)。

2.3 新型端頭支架主要結(jié)構(gòu)特點

(1)支架采用轉(zhuǎn)載機(jī)中置式左右對稱兩架一組架型,前部通過推移座與轉(zhuǎn)載機(jī)相連,實現(xiàn)推轉(zhuǎn)載機(jī)和拉架,移架采用左右邁步移架方式。采用 4根 φ230mm缸徑的推移千斤頂,增大了推轉(zhuǎn)載機(jī)力和拉架力。

(2)支架主體采用四柱支撐掩護(hù)式型式,單架底座寬度達(dá) 1.5m,支架支護(hù)高度高且穩(wěn)定性好;支架采用巷道全斷面支護(hù),共采用 10根 φ280mm雙伸縮立柱,支撐能力強(qiáng)。支架對底板比壓小,支架底座不易扎底,拉架順利。

(3)支架頂梁前端帶前梁及伸縮梁,前梁采用 4個 φ160mm缸徑前梁千斤頂,支護(hù)能力強(qiáng),伸縮梁采用 4個 φ160mm缸徑、行程 900mm的伸縮梁千斤頂,有效保證了支架操作的安全空間。

(4)支架底座采用三段鉸接式,既能適應(yīng)巷道底板起伏變化,又易于保證底座結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

(5)兩支架相對側(cè)頂梁及掩護(hù)梁帶活動側(cè)護(hù)板,巷道下幫支架頂梁設(shè)計有可翻轉(zhuǎn)的護(hù)頂板,可實現(xiàn)護(hù)幫也能為行人提供安全的工作空間。

(6)兩架前頂梁之間設(shè)計有調(diào)架千斤頂,通過調(diào)架千斤頂防止支架在拉架過程中出現(xiàn)歪斜。

(7)此端頭支架用于大傾角工作面能起到很好的端頭錨固站作用,通過防止大傾角工作面過渡支架的倒架,來實現(xiàn)整個大傾角工作面支架的防倒,確保工作面的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖 2為端頭錨固防倒斷面圖。

圖1 ZZD25000/23/42型端頭支架組結(jié)構(gòu)

圖2 端頭錨固防倒斷面

表1 ZZD25000/23/42端頭支架組主要技術(shù)參數(shù)

(8)行人可通過支架后部通道直接進(jìn)入工作面,不需要跨越轉(zhuǎn)載機(jī),確保了行人的安全和通道通暢。

(9)支架可實現(xiàn)左右工作面的互換。

(10)支架操作簡單,可采用電液控制。

3 新型端頭支架的工業(yè)性試驗及使用效果

此端頭支架在新汶礦業(yè)集團(tuán)福城煤礦 1901S綜采大采高大傾角工作面配套巷道超前支架進(jìn)行了工業(yè)性試驗,端頭及超前支架共支護(hù) 30m,支護(hù)效果十分理想。另外,此種類型的端頭支架在鐵煤集團(tuán)大隆、大興煤礦大采高工作面也已經(jīng)投入使用,巷道支護(hù)高度達(dá) 4.5m,支架最大支護(hù)高度達(dá) 5m,并成功配備了電液控制系統(tǒng)。

工業(yè)性試驗表明：此端頭支架結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、可靠性高、穩(wěn)定性好,適應(yīng)性強(qiáng),特別是對高巷道及大傾角工作面等復(fù)雜地質(zhì)條件下的端頭支護(hù)有良好的支護(hù)效果,具有廣泛的推廣運(yùn)用前景。

[1]王國法,等 .液壓支架技術(shù) [M].北京：煤炭工業(yè)出版社,1999.

[2]張崇宏 .兗州礦區(qū)綜放面端頭及兩巷超前液壓支架研制與應(yīng)用 [J].煤礦開采,2010(3)：80-81.

[3]王國法 .工作面端頭與回采巷道超前液壓支架與超前支護(hù)技術(shù)研究 [A].煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究所 .地下開采現(xiàn)代技術(shù)理論與實踐新進(jìn)展 [C].北京：煤炭工業(yè)出版社,2007.

[責(zé)任編輯：張銀亮 ]

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1006-6225(2011)02-0069-02

2010-12-22

曾明勝 (1969-)男,江西南豐人,高級工程師,從事綜采液壓支架及其配套設(shè)計,現(xiàn)任開采裝備技術(shù)研究所一室主任。