礦井回撤三角區(qū)支架的創(chuàng)新性設(shè)計及改進研究

王璽淦

（晉能控股煤業(yè)集團挖金灣煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 大同 037001）

引言

目前，由于煤礦開采的綠色化與智能化的要求不斷提高，不僅需要不斷提高工作面對設(shè)備搬家倒面更加安全化與自動化，而且需要迅速實施回撤。大采高工作面的支架進行回撤時，會有大量的回撤掩護支架被安裝在回撤通道中，使維護三角區(qū)的頂板壓力增強，因此，針對回撤三角區(qū)支架創(chuàng)新性設(shè)計展開分析。

1 使用回撤三角區(qū)支架的環(huán)境和結(jié)構(gòu)

1.1 使用回撤三角區(qū)支架的環(huán)境

在煤礦井下開采中，關(guān)鍵設(shè)備支護機械化搬家倒面，回撤支架組中的邊沿就是其支架所在的位置，其作用是把垮落區(qū)隔離開，并完成盡快支護三角區(qū)的頂板；固有的維護三角區(qū)頂板的方法是選取人工進行支圓木與木垛，無法回收支護材料，所以，會有很多的開采成本被占用。穩(wěn)定性極差的回撤三角區(qū)頂板時刻有冒落發(fā)生，并且回撤通道中會流入其煤塊與矸石，導(dǎo)致會有不小的安全隱患產(chǎn)生[1]。

1.2 回撤三角區(qū)支架的結(jié)構(gòu)

在未對回撤三角區(qū)支架進行改進時，其構(gòu)成的主要形式就是兩柱掩護式，從圖1 中可以得出，其構(gòu)成主要包括擋桿裝置、頂梁、推移機構(gòu)、底座與連桿等。能夠適用于本支架的操作方法就是電液控，本支架的推移梁會把回撤支架和推移機構(gòu)連接起來，回撤支架組前移可以經(jīng)過拉架的交替推移來實現(xiàn)。具體如圖1 所示。

圖1 改進設(shè)計前回撤三角區(qū)支架示意圖

2 存在于未改進回撤三角區(qū)支架的問題

關(guān)于礦區(qū)大采高工作面使用回撤三角區(qū)支架與回撤支架組的搬家倒面的環(huán)境，并仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，存在幾個問題于回撤三角區(qū)支架：

1）頂網(wǎng)之前已架設(shè)完畢，由于破碎的三角區(qū)頂板會造成頂網(wǎng)的下降，進而促進兜狀的成形，由于向前移動的回撤支架，頂網(wǎng)會被支架頂梁上面的頂端棱角拽、掛，進而使頂網(wǎng)被扯破，導(dǎo)致三角區(qū)的頂板坍塌與其維護無效。

2）挨著垮落區(qū)的就是回撤三角區(qū)支架所在的位置，當(dāng)實施回撤支架時，回撤通道與三角區(qū)支架中會流入其煤塊與矸石，導(dǎo)致會有不小的安全隱患產(chǎn)生。

3）傳統(tǒng)的前移回撤支架組的方法是把有鋼絲繩的回柱絞車當(dāng)做拖曳點，通過推移機構(gòu)的回撤支架相互配合來向前移動，現(xiàn)在，此方法僅僅能完成單架拉移，而且無法確?；爻分Ъ芙M始終在一條直線上，單架拉移極易導(dǎo)致支架的傾斜乃至有倒架現(xiàn)象發(fā)生。

3 改造與創(chuàng)新性設(shè)計回撤三角區(qū)支架

關(guān)于上面所說的幾個問題，如無法迅速移架回撤支架組、有矸石與煤礦流入、頂網(wǎng)極易被回撤三角區(qū)支架的頂梁掛網(wǎng)等，對于這些問題進行了研究與分析，進而對回撤三角區(qū)支架進行改造與創(chuàng)新性設(shè)計，下頁圖2 即為改進后的回撤三角區(qū)支架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 改進后的回撤三角區(qū)支架結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 防止回撤三角區(qū)支架頂梁掛網(wǎng)

關(guān)于頂網(wǎng)極易被回撤三角區(qū)支架的頂梁掛網(wǎng)這一問題，而對防止頂梁掛網(wǎng)的這一功能進行了設(shè)計和改造。在這一功能中選取的是全部的頂梁結(jié)構(gòu)，把頂梁前面的圓鋼結(jié)構(gòu)改成鋼管結(jié)構(gòu)，并且鋼管結(jié)構(gòu)較圓鋼結(jié)構(gòu)而言直徑比較大，就會使圓弧結(jié)構(gòu)的弧度比較大，就能實現(xiàn)圓弧過渡，在前移支架的時候就能防止把頂網(wǎng)刮破；圓鋼結(jié)構(gòu)的過渡焊接被使用在頂梁的側(cè)板和頂板相互垂直的連接位置，能夠促進圓弧過渡的形成，能夠防止之前固有的垂直連接在焊接之后而帶來的尖棱角[2]；向下歪斜延長的方法被頂梁的后面一側(cè)所使用，這樣就產(chǎn)生的過渡是緩坡過渡，預(yù)防頂網(wǎng)兜被其俯頭超過，頂網(wǎng)被頂梁的后側(cè)扯破。圓弧過渡被以上介紹的頂梁前、后、左、右結(jié)構(gòu)所使用，全部都存在防止掛網(wǎng)的功能。圖3 即為頂梁防掛網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 頂梁防掛網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 改造回撤三角區(qū)支架防止流入矸石的結(jié)構(gòu)

關(guān)于防止有矸石流入至三角區(qū)支架中的問題，把擋矸裝置設(shè)置在其來矸面。之前固有的三角區(qū)支架把擋矸裝置設(shè)置在其頂梁下部，其擋矸裝置的高度會跟著支架的高度上升而上升，支架的下方不能全部被檔桿裝置所防護。因此，把下?lián)蹴纷o板、二級擋矸板分別設(shè)置到支架的底座與頂梁上，并且其下?lián)蹴纷o板是固定式的，如圖2 所示；當(dāng)支架處于低位時，把頂梁上設(shè)置的二級擋矸板收回，確保上擋矸板和下?lián)蹴钒逯g互不干涉；當(dāng)支架處于高位時，就要把頂梁上設(shè)置的二級擋矸板伸出去，完成上擋矸板和下?lián)蹴钒瀵B加，使操作掩護支架的空間關(guān)閉，就能夠全部防止三角區(qū)內(nèi)流入從垮落區(qū)流出的矸石，能夠保障操作人員的安全，使安全作業(yè)得到保障。

3.3 成組回撤支架自移的實現(xiàn)

關(guān)于無法迅速移架回撤支架組的問題，要對回撤組支架迅速移動的計劃進行設(shè)計。模仿刮板輸送機和中部液壓之間存在的關(guān)系，如推拉關(guān)系，一種推拉梁被設(shè)計出來，其推拉梁能夠?qū)崿F(xiàn)成組的回撤支架自移，推拉梁會相應(yīng)連接4 臺回撤支架，并且這4臺回撤支架是并列在一排的，當(dāng)要對其移動時，會伸出4 臺回撤支架的全部推桿，把推移梁推至前方已設(shè)定好的移動距離處，繼而在收回1 個液壓支架，由于剩余的回撤支架的所有頂桿把推移梁抵住，所以推移梁無法移動，因此，回撤支架的推桿在收回時，會有推移梁對其有反作用力，會向前拉動回撤支架，從而促進移架的完成，按順序操作，就能完成迅速前移所有的回撤支架[3]。絞車?yán)圃诒居媱澲惺遣恍枰?，操作過程簡單，使搬家倒面所用的時間很大程度下降。圖4 即為成組回撤支架快速自移計劃。

圖4 成組回撤支架快速自移方案

4 結(jié)語

關(guān)于上面所說的幾個問題，如無法迅速移架回撤支架組、有矸石與煤礦流入、頂網(wǎng)極易被回撤三角區(qū)支架的頂梁掛網(wǎng)等，對于這些問題進行了研究與分析，進而對回撤三角區(qū)支架進行改造與創(chuàng)新性設(shè)計，并與實際相結(jié)合來對上面的問題進行解決。回撤在大采高支架中已經(jīng)采用了本支架，取得了較好的應(yīng)用效果。