一種適用于急傾斜綜采放頂煤工作面的過渡液壓支架研制與應用

周 翔，劉玉輝

（1.太原理工大學機械工程學院，山西 太原 030024；2.華亭煤業集團有限責任公司東峽煤礦，甘肅 華亭 046204）

1 礦井及工作面基本情況

東峽煤礦是華亭煤業集團有限責任公司的骨干礦井之一。目前在礦井東翼南段布置一個大傾角（28°~38°）走向長壁傾斜分層綜合機械化放頂煤工作面；北段布置一個水平分層綜采放頂煤工作面。因水平工作面短（工作面長度30 m，走向長500 m），造成巷道掘進率高，工作面搬家頻繁。隨著礦井開采水平的下移和西部擴大區的開發，為了實現礦井高產、高效和集約化生產，東峽煤礦通過優化工作面設計和合理的配套選型，在充分掌握38°以下大傾角綜采放頂煤開采的基礎上，在礦井西翼布置一個急傾斜綜合機械化放頂煤工作面，在平均傾角52°，分層厚度9.8 m 的煤層條件下，實現了綜合機械化放頂煤開采，工作面最高單產達到5.5 萬噸/月，最高月推進89.5 m。類似這種集急傾斜、大放高及特厚易燃多種復雜性于一體的綜放開采技術是目前國內外尚未解決的一項技術難題[1]。

試驗工作面37220-1回采煤6-2中,煤層為一北東傾斜的單斜構造，無陷落柱及火成巖侵入體的影響，傾角34°~58°，平均52°。煤層結構較為單一，煤厚較為穩定，厚度平均9.8 m，煤層偽頂及直接頂為炭質泥巖。工作面可采走向1 036 m，傾斜長59.2 m，采高2.6 m，放頂煤高度7.2 m，采放比,1:3。

2 工作面過渡液壓支架的研制

過渡支架是本研究的主要內容，其目的主要解決急傾斜條件綜采放頂煤開采工作面基本支架與端頭支架的銜接問題，以及與工作面前、后部刮板輸送機的配套，它必須能有效適應頂、底板在開采中的活動規律和礦壓特點，又能滿足工作面煤體放得下、通得過，同時又具有高可靠、抗扭性以及行人問題。為此，經過充分論證，確定了該支架的結構參數及架型。

工作面中配套及支架結構要求，前、后刮板輸送機中心距為5 530 mm，前、后部刮板輸送機溜槽中心線到電機法蘭盤縱向尺寸為l 370 mm，后部刮板輸送機推移步距為630 mm，再留出過渡架與前后刮板輸送機一定的間隙。經過認真研究配套，充分考慮急傾斜工作面的行人問題，過渡支架架型確定為正四連桿架型，支架高度為2 000~3 000 mm。在支護高度2 400~2 500 mm時，其尾梁千斤頂與后部刮板輸送機最高點留有大于240 mm 間隙，其頂梁結構和調架、防倒及防滑裝置采用與基本支架相同的設計形式。加大推移千斤頂缸徑，增大推移力。其尾梁設計有與基本架結構相同的放煤機構，提高工作面頂煤回收率。正四連桿支撐掩護式低位放頂煤架型。由伸縮梁、護幫板、頂梁、底座和尾梁等部分組成，尾梁具有放煤作用，能上下擺動，小插板能伸縮，便于放煤、破煤和擋殲;支架側護板設計為雙側雙活結構，雙側可同時伸縮，增大支架的調節量，增強適應工作面傾角變化的能力；加大側護千斤頂的缸徑，提高支架的側護力和調架力;支架底座上設計兩個調底座千斤頂，可以隨時調整支架底座間距;帶伸縮梁和護幫板的前梁，有利于支架實現即時支護;支架滿足刮板輸送機機頭及機尾對支護空間的要求，實現刮板輸送機機頭和機尾拉移，便于工作面兩端頂板支護管理，實現后部放煤并與中間放煤支架、端頭和端尾支架良好銜接的需要，滿足大傾角工作面與相關設備的配套;支架與放頂煤基本支架快速推進相匹配，采用大流量液壓系統實現快速移架。支架前立柱與擺桿之間有605 mm寬的行人通道，有效地解決了急傾斜工作面下段行人問題，保證了工作面行人安全暢通。

過渡支架型號為ZFG5200/20/30，過渡架主要技術參數如下:

型號：ZFG5200/20/30；型式：支撐掩護式；操作方式：本架操作；高度：2 000~3 000 mm；寬度：1 360~1 560 mm；中心距：1 500 mm；工作阻力：5 200 kN；初撐力：3 956 kN；支護強度：2.71 MPa；對底板平均比壓：2.2 MPa。

3 與傳統過渡支架的比較

傳統綜采工作面配置過渡支架幾乎全部采用結構穩定的反四連桿機構，見圖1，工作面人員通行時從支架前立柱繞過，然后經過支架前立柱與前部刮板輸送機驅動部之間的間隙或者跨過前部刮板輸送機走出（進入）工作面，但急傾斜工作面的傾角都遠遠超過了煤的安全角35°，因此前部刮板輸送機機道內的塊煤、工作面片幫煤隨時都有滾落的可能性，給工作面人員進出行走安全造成嚴重威脅[2]。選用改進的正四連桿機構，見圖2，可以使前立柱與擺桿之間形成一個寬603 mm的行人通道，工作面行人便直接從普通支架架間行人通道通過過渡支架，從順槽轉載機制作的行人過橋上走出工作面，再加上設在前部刮板輸送機機頭卸載部位的安全防護鏈，人員即可安全的在工作面通行。

圖1 反四連桿機構支撐掩護式放頂煤液壓支架

4 現場使用效果

該支架從今年元月份在我礦37220-1急傾斜綜放工作面投入使用以來，給工作面安全推進特別是工作面的行人安全創造了良好條件，確保了工作面的安全生產。

圖2 正四連桿機構支撐掩護式放頂煤液壓支架

5 結束語

該支架從根本上解決了急傾斜工作面的行人安全問題，確保了急傾斜工作面端頭支架和普通支架之間的過渡，具有很強的適用性，可在急傾斜和大傾角綜采工作面全面推廣使用。

[1] 武永平，贠東風，張淼豐.大傾角綜采基本問題[J].北京：煤炭學報，2000（10）：38-41.

[2] 謝俊文，李俊明，楊富，等.大傾角特厚煤層綜放開采及“三機”配套技術[J].煤炭機電，2003（5）：44-47.