放頂煤液壓支架的應(yīng)用及發(fā)展

韓 勤

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司伯方煤礦分公司，山西晉城 048400）

0 前言

對(duì)于現(xiàn)代化的放頂煤采煤作業(yè)而言，其本質(zhì)上主要是以基本的三機(jī)采煤作業(yè)為基礎(chǔ)，并充分借助礦山自身壓力作用及巧妙的人工松動(dòng)法，來(lái)開采待開采煤層底部，并破碎其頂煤，讓待開采煤層頂煤隨采煤工作面的逐步推移，而科學(xué)、合理的放出并進(jìn)行有效回收的過程。在現(xiàn)代化的放頂煤綜合機(jī)械化開采作業(yè)中，所用放頂煤液壓支架應(yīng)用合理與否，會(huì)對(duì)開采工作的安全，高效進(jìn)行產(chǎn)生直接影響，因此，必須重視研究放頂煤液壓支架在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中的合理應(yīng)用。

1 放頂煤液壓支架在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.1 放頂煤液壓支架的主要特點(diǎn)

在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，依據(jù)位置高低的不同，可把放頂煤液壓支架細(xì)分為高位放頂煤液壓支架、中位放頂煤液壓支架以及低位放頂煤液壓支架，這三類液壓支架它們各有自身特點(diǎn)，且實(shí)際使用條件也有所不同。

（1）高位放頂煤液壓支架。對(duì)于此種液壓支架而言，其屬于一種單輸送機(jī)、頂梁相對(duì)較短、讓掩護(hù)梁開天窗進(jìn)行高位放煤的掩護(hù)式支架。該種支架的顯著特點(diǎn)是頂梁較短，這主要是因?qū)嶋H放煤位置相對(duì)較高，距煤壁較近所決定的。在實(shí)際生產(chǎn)中，該種放煤方式對(duì)煤層冒放性要求較高，待開采煤層的頂煤不僅應(yīng)相對(duì)較完整，而且破碎后的頂煤應(yīng)能從放煤口正常放出。與此同時(shí)高位放頂煤液壓支架還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，且在布設(shè)工作面時(shí)可類似于普通長(zhǎng)壁工作面布置，這會(huì)更易維護(hù)管理。另外高位放頂煤液壓支架應(yīng)用中也存在一些不足，如因所用支架的長(zhǎng)度相對(duì)較短，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，讓整個(gè)設(shè)備會(huì)具有較好的封閉性，這會(huì)影響頂煤的采用率，同時(shí)較大的放煤口，會(huì)造成煤塵相對(duì)較嚴(yán)重，加之不易通風(fēng)，會(huì)增大防滅火難度；應(yīng)用高位液壓支架進(jìn)行放煤作業(yè)時(shí)，會(huì)把正常人行通道切斷，給安全生產(chǎn)埋下隱患，且空間的不足通常也只能布設(shè)單部輸送機(jī)，這將不利于煤礦開采效率的提升[1]。

（2）中位放頂煤液壓支架。該支架采用的是雙輸送機(jī)運(yùn)煤，把放煤口開設(shè)在了掩護(hù)梁的中部。雙輸送機(jī)的應(yīng)用是其最顯著的特點(diǎn)，這樣會(huì)有助于生產(chǎn)效率的大幅提高。同時(shí)該種支架耐用性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，很少會(huì)發(fā)生損壞，且放煤口距煤壁相對(duì)較遠(yuǎn)，應(yīng)用了長(zhǎng)度較大的頂梁，這樣不僅會(huì)更便于維護(hù)頂煤，而且有助于深度破碎頂煤。但應(yīng)用此種液壓支架進(jìn)行作業(yè)時(shí)也存在一定不足，如在支架的底座上放置后部輸送機(jī)后，雖然可借助較大的支架底座面積來(lái)適當(dāng)分壓，但這也會(huì)占用部分空間，時(shí)常會(huì)因設(shè)備后部空間的不足，使得一些大塊的煤塊很難順利輸送，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，且相對(duì)較高的放煤口，也易出現(xiàn)嚴(yán)重的丟煤現(xiàn)象，同時(shí)引發(fā)大量的煤塵[2]。

（3）低位放頂煤液壓支架。該種液壓支架具有較強(qiáng)的優(yōu)越性，其也屬于一種雙輸送機(jī)設(shè)備，但它與中位設(shè)備又存在很大不同，該種液壓支架增設(shè)了一尾梁，且該尾梁具有一定的自由活動(dòng)能力，可達(dá)到45h左右的活動(dòng)范圍，可借助該尾梁來(lái)有效松動(dòng)頂煤，并搭建一相對(duì)較穩(wěn)定的落煤空間。低位液壓支架放煤口距煤壁較遠(yuǎn)，且可很好的破碎頂煤，放煤口也可連續(xù)布設(shè)多個(gè)，這樣有助于大幅提高生產(chǎn)效率。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過進(jìn)一步科學(xué)、合理的改進(jìn)在底板上放設(shè)的后部輸送機(jī)，可很好的防止發(fā)生大煤塊堵塞現(xiàn)象。此外，降低放煤位置，對(duì)煤塵的防治也有很大幫助。在實(shí)際生產(chǎn)中人們發(fā)現(xiàn)其缺點(diǎn)相對(duì)較少，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1.2 放頂煤液壓支架的應(yīng)用

進(jìn)行煤礦生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，對(duì)放頂煤液壓支架的應(yīng)用大致可分為下列幾個(gè)方面：①部分割煤；②向前部輸送機(jī)輸送所割煤炭的半成品；③進(jìn)行放煤作業(yè)且把后部輸送機(jī)及時(shí)拉開。在整個(gè)煤礦開采作業(yè)中，我們可通過“追機(jī)”移架的作業(yè)模式來(lái)支護(hù)頂板。采煤機(jī)首次實(shí)施粗略割煤作業(yè)時(shí)，應(yīng)先合理移動(dòng)支架，其次再進(jìn)一步轉(zhuǎn)移運(yùn)輸機(jī)。在采煤作業(yè)中，頂梁所起的作用主要是挑頂作用與護(hù)幫作用，同時(shí)也可起到臨時(shí)護(hù)頂?shù)淖饔?，在?shí)際應(yīng)用時(shí)，因前段頂梁可提供相對(duì)較強(qiáng)的支護(hù)能力，這樣可有效防治端面或煤壁出現(xiàn)片幫冒頂現(xiàn)象[3]。

在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，應(yīng)用放頂煤液壓支架進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，放煤損失現(xiàn)象在所難免，這種放煤損失大致包括：底板浮煤損失及溜槽中溢出的煤炭損失等，這些都是主要的工作面煤損失。

放頂煤液壓支架在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中的主要推廣價(jià)值：通過讓放頂煤液壓支架與大采高支架及放頂煤技術(shù)的科學(xué)、合理融合，這樣可使整體工藝更穩(wěn)定，可取得良好的支護(hù)效果，同時(shí)對(duì)頂煤的充分破裂也十分有利；放頂煤液壓支架對(duì)放置條件要求不是很高，可在多種條件下放置，可有效兼容多層次及多種厚度的煤層開采。放頂煤液壓支架采用了前后連桿式的雙前連桿結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性，可使液壓支架更穩(wěn)健，同時(shí)增設(shè)的尾梁插板結(jié)構(gòu)，也會(huì)增強(qiáng)其應(yīng)用靈活性，會(huì)更易于放煤操作與破碎煤作業(yè)，這樣可更好的防止出現(xiàn)大塊煤堵塞的現(xiàn)象；通過在放頂煤液壓支架頂梁掩護(hù)梁的兩側(cè)裝設(shè)掩護(hù)板，可使其實(shí)際實(shí)用性更強(qiáng)。底架上增設(shè)抬底裝置后，這樣會(huì)更便于移動(dòng)支架，使其具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

2 放頂煤液壓支架的發(fā)展

2.1 國(guó)內(nèi)放頂煤技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

我國(guó)自1980年左右才開始發(fā)展放頂煤技術(shù)，起初應(yīng)用較多的主要為高位放頂煤技術(shù)，中位放頂煤技術(shù)，四連桿技術(shù)，后來(lái)逐步發(fā)展為兩柱掩護(hù)式放頂煤技術(shù)與大采高低位放頂煤技術(shù)，而當(dāng)前，隨著我國(guó)煤礦科技的發(fā)展，所用的放頂煤液壓支架架型也在發(fā)生著相應(yīng)變革，其架型種類越來(lái)越多，架型性能也越來(lái)越優(yōu)良，很多現(xiàn)代化的創(chuàng)新思維也正在逐步涌入放頂煤生產(chǎn)作業(yè)中。

2.2 放頂煤液壓支架主要?jiǎng)?chuàng)新成果

傳統(tǒng)放頂煤技術(shù)在我國(guó)歷經(jīng)30多年的發(fā)展，傳統(tǒng)的高位放頂煤技術(shù)及中位放頂煤技術(shù)也開始逐步被低位放頂煤技術(shù)所取代。經(jīng)人們長(zhǎng)期深入研究低位放頂煤技術(shù)，也研發(fā)出了一大批與之相應(yīng)的液壓支架架型，如正四連桿四柱支撐式支架、反四連桿四柱支撐式支架，單擺桿輕型支架、兩柱掩護(hù)式支架等，這些支架當(dāng)前已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)作業(yè)中[4]。

對(duì)于正四連桿四柱支撐掩護(hù)式液壓支架而言，其在實(shí)際綜放工作中的應(yīng)用較廣泛，目前已相對(duì)較成熟。其最大特點(diǎn)是支護(hù)能力較強(qiáng)，具有良好的整體穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要表現(xiàn)為布設(shè)了相對(duì)較寬的人行通道，給工作人員提供了更加廣闊的操作空間，更便于進(jìn)行整體操作，這樣會(huì)在某種程度上促進(jìn)實(shí)際生產(chǎn)效率的提升。

反四連桿四柱支撐掩護(hù)式液壓支架，該種支架的支護(hù)性能比正四連桿液壓支架更強(qiáng)一些，通過在設(shè)計(jì)上增大后部放煤空間，這樣有助于大幅提高放煤效率，頂煤可具有更高的采出率，煤炭資源實(shí)際浪費(fèi)量相對(duì)較少，同時(shí)該種支架還可很好地改善立柱受力，可取得良好的應(yīng)用效果。

單擺桿輕型液壓支架，該種放頂煤液壓支架不僅質(zhì)量小，而且易操作，當(dāng)前在一些中小型煤礦企業(yè)中應(yīng)用較廣泛，可在小范圍內(nèi)讓礦井實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化開采，但該種支架的穩(wěn)定性相對(duì)較差，實(shí)際支護(hù)效果并不是很理想。

兩柱掩護(hù)式液壓支架，該種支架的最大特點(diǎn)是采用了單排立柱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這樣支架會(huì)得到更均勻的整體受力，可顯著改善其實(shí)際支護(hù)效果，屬于一種新型的，較現(xiàn)代化的放頂煤液壓支架，具有較強(qiáng)的應(yīng)用潛力[5]。

2.3 放頂煤液壓支架的未來(lái)發(fā)展

當(dāng)前努力研發(fā)兩柱式放頂煤液壓支架與輕型液壓支架，仍然應(yīng)是國(guó)內(nèi)放頂煤液壓支架發(fā)展的工作重點(diǎn)，應(yīng)能通過放頂煤技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，精心研制出適應(yīng)性更強(qiáng)的放頂煤液壓支架，進(jìn)而讓煤礦生產(chǎn)工作更加機(jī)械化、自動(dòng)化，這將在某種程度上大幅提高國(guó)內(nèi)綜放工作的整體作業(yè)效率，進(jìn)一步改進(jìn)與完善我國(guó)放頂煤開采技術(shù)[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)放頂煤開采技術(shù)的發(fā)展，放頂煤液壓支架在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛，在實(shí)際應(yīng)用作業(yè)中，為更好地滿足應(yīng)用需求，液壓支架的架型越來(lái)越多，結(jié)構(gòu)越來(lái)越穩(wěn)定，力學(xué)性能也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)，這將更好的保障放頂煤開采作業(yè)的安全、高效生產(chǎn)，我國(guó)的放頂煤開采技術(shù)未來(lái)也將取得長(zhǎng)期健康可持續(xù)發(fā)展。

［1］李化敏，蔣東杰，馮軍發(fā).放頂煤液壓支架承載特性及其適應(yīng)性分析［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2015（06）：45-47.

［2］何風(fēng)強(qiáng)，李宏，王東攀.四柱放頂煤液壓支架立柱受力不均衡規(guī)律及機(jī)理研究［J］.煤礦開采，2012（06）：30-32.

［3］李根.大工作阻力液壓支架柱帽柱窩損壞處理的研究［J］.山西焦煤科技，2017（03）：69-71.

［4］于貴，韓向陽(yáng).放頂煤液壓支架掩護(hù)梁加工工藝的分析及探討［J］.煤礦機(jī)械，2015（12）：86-88.

［5］牛鵬飛.綜采放頂煤采煤法應(yīng)用中的幾個(gè)問題［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2015（06）：61-63.

［6］馮云貴.超前支護(hù)式液壓支架在綜采放頂煤工作面的應(yīng)用［J］.機(jī)械管理開發(fā)，2016（04）：78-80.