大眾公司支架特殊型式的受力分析和操作技術

于俊偉 陳國利 蘇軒

摘要：為了掌握工作面安全出口特殊支架的載荷分布狀態和支柱的工作阻力的大小，課題組已經洲試了5個端夾支架，挑選其中1個，工程質量質量好，支護尺寸規范，支架受力科學合理的端頭進行分析。

關鍵詞：支架受力分析操作技術

中圖分類號：TD355.4文獻標識碼：A文章編號；1672-3791(2012)01(c)-0037-02

1端頭支護及其工藝特點

(1)采煤面安全出口需要不同于工作面支架結構的特殊支護形式。尤其是下安全出口的端頭支護對于采煤面安全生產至關重要。端頭支護還要與切眼的支架、與順槽的棚子順利對接，是n鋼對棚支架的特殊型式。必須在下安全出口設置端頭支架，也有在上安全出口設置Ⅱ鋼對棚支架的特殊型式。

(2)下安全出口的n鋼對棚端頭支架是最復雜的端頭支架。整個體系包括8～12根Ⅱ鋼長梁、32～51根單體液壓支柱，可以說是操作最復雜的端頭支護體系，能夠把體系操作到非常標準，需要技巧和經驗，移架推槽過程占用時間長，影響全工作面生產效率，需要嚴格的管理。

(3)下安全出口的端頭支架通常稱為機頭大棚，機頭大棚是采煤面安全重點部位，移架推槽過程中需要3～5人協調，人與順槽輸送機、工作面輸送機配合；機頭處往往有來自切限和順槽的積水，人員設備踩踏，底板松軟造成支柱鉆底量有高達1000mm以上的情況，因此。操作費力難度大。

2支架結構特征與采煤面載荷實測

為了掌握工作面安全出口特殊支架的載荷分布狀態和支柱的工作阻力的大小，課題組已經測試了5個端頭支架。挑選其中1個，工程質量質量好，支護尺寸規范，支架受力科學合理的端頭，作為如下示例：詳細資料見地點：安陽大眾煤礦22061(現12061)工作面，下安全出口機頭大棚，支架安裝方式見圖5.2.1機頭大棚排柱(走向)工作阻力分布示意圖。結構尺寸如下。

(1)下安壘口機頭大棚采用5對l 0根4.0m長Ⅱ型鋼梁。一粱四柱。共40根支柱，交錯邁步前進。H型鋼梁邁步步距為1.2m。最大控頂距5.2m，最小控頂距4m，棚間距(中至中)不大于600mm，每對Ⅱ型鋼梁之間不大于100mm，最下一對棚距下順槽基本棚梁頭不超過200mm。

(2)工作面下順槽上幫架設一對4m長Ⅱ型鋼梁。一梁四柱，兩對棚中間架設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700mm，隨工作面向前推進而前移。工作面下安全口斜長2.5m，寬度1.4m，出口抬棚下高度不得低于1.6m。

(3)上、下順槽采用超前抬棚加強支護。在上，下順槽lOm以內靠工作面一幫架設雙抬棚，10m～20m之間架設單抬棚。在上、下順槽的另一幫架設單抬棚，超前工作面20m。超前抬棚采用單體液壓支柱配合鉸接頂粱架設，超前抬棚隨工作面回采向外循環架設。

(4)測試同樣采用兩個小組，同一時間測試和記錄，另外一個安全員監護。用壓力表人工讀數，時間選擇在機頭移槽固定后開始測試，測試過程和頂底板等詳見表1。

表1的“√”仍然是指卸載閥側放在內側，而與卸載閥位置相背的單向閥就恰恰處于采空區側，或全部罩在采空區內，或貼幫柱靠煤壁內側，或者兩柱之間根本無法安裝壓力表不能采集數據。表5.2.1的“0”是指測壓時表壓指針不動，或者微動，表壓達不到0.5的情況。

3支架受力分析和支護操作技術

表2機頭大棚工作阻力統計分析。

圖1機頭大棚排柱(走向、推進方向)工作阻力分布圖。

圖2機頭大棚排柱(走向、推進方向)工作阻力比較圖。

圖3機頭大棚棚柱(傾向，上下方向)工作阻力分布圖。

圖4機頭大棚排柱(傾向、上下方向)工作阻力比較圖。

從圖表中可見以下幾點。

(1)整個大棚的有效支柱工作阻力的合計為84MPa，平均每個有效支柱不小于2.7MPa(見表2)。

(2)槽后排仍然是n鋼對棚特殊支架的主要承載排。

見圖1和圖2，沿走向方向共有4排柱，每排5對共10根。其中，貼幫排21MPa，槽前排21MPa、老塘排(采空排)9.5MPa、槽后排32.5MPa，平均每個有效支柱不小于3.6MPa。

(3)保持特殊支架的“整體平衡”是敞好機頭大棚支護安壘、穩定的重要方面。操作時，要使大棚沿傾向的中聞對棚處于“護”、上下兩側對棚處于“支”，推進方向使大棚排柱的對角線處于“支”、保持槽排柱尤其是槽后排支柱有足夠初撐力。

如圖4機頭大棚對棚(傾向)工作阻力比較圖可見。沿傾向方向共有5個對棚，每對棚下8根支柱。下出口處為1號棚、工作阻力23.5MPa，往上依次為2號棚、工作阻力20.5MPa，3號棚工作阻力3MPa，和4號棚工作阻力26MPa，靠內側的是5號棚工作阻力11MPa。

圖4機頭大棚對棚(傾向)工作阻力比較圖可見，其中最小的承載棚是位于中間的棚，合計值僅僅為3MPa，究其原因是中間棚如果比兩側支柱工作阻力高就可能使整個大棚頂散了，破壞了大棚的平衡狀態。

圖2機頭大棚排柱(走向、推進方向)工作阻力比較圖可見，把大棚的4個對角支起來，有效地配合了中間對棚護的效果，同時每個角相鄰排有支有護，使整個大棚實現一個科學合理的穩定平衡支護結構。