支架特殊型式的受力分析和操作技術(shù)

　　摘 要：采煤面安全出口需要不同于工作面支架結(jié)構(gòu)的特殊支護(hù)形式。尤其是下安全出口的端頭支護(hù)對(duì)于采煤面安全生產(chǎn)至關(guān)重要。端頭支護(hù)還要與切眼的支架、與順槽的棚子順利對(duì)接，是∏鋼對(duì)棚支架的特殊型式。通過(guò)支架特殊型式的受力分析來(lái)進(jìn)一步實(shí)施操作技術(shù)。
　　關(guān)鍵詞：支架 特殊型式 操作技術(shù)
　　中圖分類號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2011）10（c）-0000-00
　　
　　1端頭支護(hù)及其工藝特點(diǎn)
　　（1）采煤面安全出口需要不同于工作面支架結(jié)構(gòu)的特殊支護(hù)形式。尤其是下安全出口的端頭支護(hù)對(duì)于采煤面安全生產(chǎn)至關(guān)重要。端頭支護(hù)還要與切眼的支架、與順槽的棚子順利對(duì)接，是∏鋼對(duì)棚支架的特殊型式。必須在下安全出口設(shè)置端頭支架，也有在上安全出口設(shè)置∏鋼對(duì)棚支架的特殊型式。
　　（2）下安全出口的∏鋼對(duì)棚端頭支架是最復(fù)雜的端頭支架。整個(gè)體系包括8～12根∏鋼長(zhǎng)梁、32～51根單體液壓支柱，可以說(shuō)是操作最復(fù)雜的端頭支護(hù)體系，能夠把體系操作到非常標(biāo)準(zhǔn)，需要技巧和經(jīng)驗(yàn)；移架推槽過(guò)程占用時(shí)間長(zhǎng)，影響全工作面生產(chǎn)效率，需要嚴(yán)格的管理。
　　（3）下安全出口的端頭支架通常稱為機(jī)頭大棚，機(jī)頭大棚是采煤面安全重點(diǎn)部位，移架推槽過(guò)程中需要3～5人協(xié)調(diào)、人與順槽輸送機(jī)、工作面輸送機(jī)配合；機(jī)頭處往往有來(lái)自切眼和順槽的積水，人員設(shè)備踩踏，底板松軟造成支柱鉆底量有高達(dá)1000mm以上的情況，因此，操作費(fèi)力難度大。
　　2支架結(jié)構(gòu)特征與采煤面載荷實(shí)測(cè)
　　為了掌握工作面安全出口特殊支架的載荷分布狀態(tài)和支柱的工作阻力的大小，課題組已經(jīng)測(cè)試了5個(gè)端頭支架，挑選其中1個(gè)，工程質(zhì)量質(zhì)量好，支護(hù)尺寸規(guī)范，支架受力科學(xué)合理的端頭，作為如下示例：詳細(xì)資料見(jiàn)
　　地點(diǎn)：安陽(yáng)大眾煤礦22061（現(xiàn)12061）工作面，下安全出口機(jī)頭大棚，支架安裝方式見(jiàn)圖1機(jī)頭大棚排柱（走向）工作阻力分布示意圖。結(jié)構(gòu)尺寸如下：
　　（1）下安全口機(jī)頭大棚采用5對(duì)10根4.0米長(zhǎng)∏型鋼梁，一梁四柱。共40根支柱，交錯(cuò)邁步前進(jìn)，∏型鋼梁邁步步距為1.2米。最大控頂距5.2米，最小控頂距4米，棚間距(中至中)不大于600mm，每對(duì)∏型鋼梁之間不大于100mm，最下一對(duì)棚距下順槽基本棚梁頭不超過(guò)200mm。
　　（2）工作面下順槽上幫架設(shè)一對(duì)4米長(zhǎng)∏型鋼梁，一梁四柱，兩對(duì)棚中間架設(shè)1.2m鉸接梁抬棚，一梁一柱。抬住順槽棚梁梁頭，該抬棚與工作面第一架棚間距不超過(guò)700mm，隨工作面向前推進(jìn)而前移。工作面下安全口斜長(zhǎng)2.5米，寬度1.4米，出口抬棚下高度不得低于1.6米。
　　（3）上、下順槽采用超前抬棚加強(qiáng)支護(hù)。在上、下順槽10m以內(nèi)靠工作面一幫架設(shè)雙抬棚，10～20m之間架設(shè)單抬棚。在上、下順槽的另一幫架設(shè)單抬棚，超前工作面20m。超前抬棚采用單體液壓支柱配合鉸接頂梁架設(shè)，超前抬棚隨工作面回采向外循環(huán)架設(shè)。
　　（4）測(cè)試同樣采用兩個(gè)小組，同一時(shí)間測(cè)試和記錄，另外一個(gè)安全員監(jiān)護(hù)。用壓力表人工讀數(shù)，時(shí)間選擇在機(jī)頭移槽固定后開始測(cè)試，測(cè)試過(guò)程和頂?shù)装宓仍斠?jiàn)表1。
　　
　　2、每組對(duì)棚下均布8根單體液壓支柱；
　　3、頂?shù)装迤秸制扑椋N幫柱之外均有柱鞋。
　　4、棚號(hào)：自下往上編碼；邦下：指貼幫柱下側(cè)支柱；槽前：指刮板運(yùn)輸機(jī)靠煤壁側(cè)；
　　 槽后：指刮板運(yùn)輸機(jī)靠采空區(qū)側(cè)；末上、末下：指靠采空區(qū)側(cè)上、下支柱。
　　5、表壓：MPa。
　　表1的“√”仍然是指卸載閥側(cè)放在內(nèi)側(cè)，而與卸載閥位置相背的單向閥就恰恰處于采空區(qū)側(cè)，或全部罩在采空區(qū)內(nèi)，或貼幫柱靠煤壁內(nèi)側(cè)，或者兩柱之間根本無(wú)法安裝壓力表不能采集數(shù)據(jù)。表1的“0”是指測(cè)壓時(shí)表壓指針不動(dòng)，或者微動(dòng)，表壓達(dá)不到0.5的情況。
　　
　　（2）槽后排仍然是∏鋼對(duì)棚特殊支架的主要承載排。
　　沿走向方向共有4排柱，每排5對(duì)共10根。其中，貼幫排21 MPa、槽前排21 MPa、老塘排（采空排）9.5 MPa、槽后排32.5MPa，平均每個(gè)有效支柱不小于3.6MPa。
　　（3）保持特殊支架的“整體平衡”是做好機(jī)頭大棚支護(hù)安全、穩(wěn)定的重要方面。操作時(shí)，要使大棚沿傾向的中間對(duì)棚處于“護(hù)”、上下兩側(cè)對(duì)棚處于“支”；推進(jìn)方向使大棚排柱的對(duì)角線處于“支”、保持槽排柱尤其是槽后排支柱有足夠初撐力。
　　4結(jié)論
　　如圖機(jī)頭大棚對(duì)棚（傾向）工作阻力比較圖可見(jiàn)。沿傾向方向共有5個(gè)對(duì)棚，每對(duì)棚下8根支柱。下出口處為1號(hào)棚、工作阻力23.5 MPa，往上依次為2號(hào)棚、工作阻力20.5 MPa，3號(hào)棚工作阻力3MPa，和4號(hào)棚工作阻力26 MPa，、靠?jī)?nèi)側(cè)的是5號(hào)棚工作阻力11MPa。
　　機(jī)頭大棚對(duì)棚（傾向）工作阻力比較圖可見(jiàn)，其中最小的承載棚是位于中間的棚，合計(jì)值僅僅為3MPa，究其原因是中間棚如果比兩側(cè)支柱工作阻力高就可能使整個(gè)大棚頂散了，破壞了大棚的平衡狀態(tài)。
　　機(jī)頭大棚排柱（走向、推進(jìn)方向）工作阻力比較圖可見(jiàn)，把大棚的4個(gè)對(duì)角支起來(lái)，有效地配合了中間對(duì)棚護(hù)的效果，同時(shí)每個(gè)角相鄰排有支有護(hù)，使整個(gè)大棚實(shí)現(xiàn)一個(gè)科學(xué)合理的穩(wěn)定平衡支護(hù)結(jié)構(gòu)。