液壓支架護幫裝置的結構形式與選型分析

郝澤峰

（同煤集團地煤公司東周窯煤礦，山西 大同 037103）

引言

在煤礦的日常開采中經常會遇到煤礦片幫問題，這不僅嚴重影響到煤炭的開采效率，而且嚴重威脅到礦工的生命安全，而在現代的煤礦開采工作中最常用的一種采煤工作面的支護設備便是煤礦液壓支架。支護頂板向前安全推移工作面輸送機和采煤機是它的主要作用。按照我國《煤礦安全規程》和《液壓支架通用技術條例》的規定，在開采采高較大、煤質較軟的中厚煤層或厚煤層時，如果支護煤層的液壓支架的高度超過3.5m時，為防止液壓支架前部矸石或煤掉落到工作面，威脅到開采工作者的人生安全，必須對煤礦安設煤礦護幫裝置。

1 煤礦井下護幫裝置的作用

煤礦護幫裝置一般都是通過煤礦護幫板來具體實現煤礦護幫工作的，煤礦護幫板一般都是在護幫裝置的作用下緊貼煤壁，當煤壁要發生片幫時，可以給煤壁施加一個防止它片幫的支撐作用力，可以有效地防止煤壁片幫，再者即使煤壁已經出現片幫現象，也可以擋住片幫煤和矸石掉入人行道，對綜采工作面的機器和礦工都能起到很好的保護作用。在采煤工作面前移的過程中，如果煤礦支架未及時支護時，還可以通過采煤機挑起護幫板超前支護，此時護幫板還可起到臨時前梁的作用。在一些容易出現煤礦冒頂的采區工作面，如果煤壁出現片幫現象時，為了防止煤礦冒頂情況的發生，在必要的時候還可以將護幫板臨時沿煤壁線支護臨時維護頂板，以起到臨時防止煤礦冒頂發生的作用。在遇到分層鋪網開采的厚煤層時，當開采上分層的煤層時，護幫板還可起到掛網卷的作用，當開采下分層的煤層時，煤礦護幫板可起到挑網兜的作用。

2 煤礦護幫裝置的類型及其特點

煤礦的護幫裝置大致可以分為鉸接式護幫裝置和四連桿式護幫裝置。

1）鉸接式護幫裝置可分為簡單鉸接式護幫裝置和浮動護幫裝置。

簡單鉸接式護幫裝置如下頁圖1所示，這種護幫裝置雖然結構比較簡單，操作簡便，但由于支護頂板時千斤頂的力壁短，它的支撐力比較小，不適合支護厚度較大的頂梁或前梁［1］。

浮動護幫裝置如下頁圖2所示，由于此裝置護幫板緊貼煤壁，能很好地保證煤壁不片幫，但在支護松軟、礦壓較大的煤體時，由于護幫板沒有完全依附在煤體上，一旦煤壁提前松垮，護幫板很可能會繞鉸點轉動，起不到煤礦護幫的實際作用。

2）四連桿式護幫裝置具體可分為回轉式四連桿護幫裝置、鉸接伸縮式四連桿護幫裝置、折疊式四連桿護幫裝置。

圖1 鉸接式護幫裝置

圖2 浮動護幫裝置

回轉式四連桿護幫裝置主要有一個短桿和一個長桿兩個連桿來完成護幫板的旋轉，具體如圖3所示，護幫板將近可以達到180°的回轉角度，由于它的支護頂板千斤頂的力壁較長，故護幫板的支護支撐力比較大，但由于該裝置結構相對前幾種護幫裝置復雜，對實際的加工精度要求比較高，加工起來相對比較麻煩［2］。

圖3 回轉式四連桿護幫裝置

鉸接伸縮式四連桿護幫裝置這種護幫裝置主要有兩個連桿，兩個護幫板和兩個千斤頂組成，該裝置的護幫板可進行180°的旋轉，結構相對來說還是比較復雜的，整體剛度較差。具體如圖4所示，由于這種護幫裝置的伸縮板增加了護幫板的高度［3］，因此該裝置可以用于厚煤層的開采護幫。

圖4 伸縮式護幫裝置

3）折疊式四連桿護幫裝置如圖5所示，從圖5中可以看出這種護幫裝置相對比較靈活，并且伸縮性比較好，該裝置主要用于4.2m采高以上的厚煤層支架［4］，由于該裝置的靈活性比較好，在煤礦實際的開采過程中，必要的時候可以用該裝置的一級護幫板先挑起頂板實現超前支護，另一級護幫板護幫，保證周圍的工作環境安全。

圖5 四連桿鉸接折疊式

3 煤礦伸縮梁護幫機構

伸縮梁護幫裝置，如下頁圖6所示，從圖6中可以看出此裝置，一級護幫板和二級護幫板的防護面積比較大，并且由它們的具體分布位置可以看出此裝置可實現煤礦護頂工作和護幫工作的同時進行，此裝置的整體防護能力比較強，再者由于該裝置的防護板在沒有煤壁支撐作用的情況下也不會發生空壁轉動，若煤壁超前垮塌，也不會失去護幫效果，因此該裝置在煤礦破碎頂板時或開采松軟煤層時特別適用［5］。但該裝置千斤頂的作用力臂比較短，護幫力較小，如果在強力液壓支架中使用該裝置，該裝置的強度和剛度很難保證，如果壓力過大容易使該裝置發生變形失去支撐效果。

圖6 伸縮梁護幫

4 煤礦復合護幫機構

煤礦復合護幫機構，具體如圖7所示，從圖中可以看出該裝置結構緊湊，有挑梁和挑梁千斤頂，此裝置可同時防護冒頂和片幫，由于它的一級護幫千斤頂、二級護幫千斤頂和挑梁千斤頂的力臂都比較長，作用力都比較大，因此它在一些強力大采高的液壓支架上比較適用。

圖7 復合護幫

5 煤礦的具體護幫形式的選擇

1）在設計煤層厚度為2.5m的中厚煤層開采時，液壓支架高度最好設計為2.8m左右，一般只需設置煤礦一級護幫就可以了。

2）在設計煤層厚度為3.8m以上的厚煤層開采時，液壓支架高度最好設計在4m以上，為了使一線工人的工作安全更有保證，工作時更安心和放心，最好要想方設法把護幫高度和超前支護面積增加，如果在沒有穩定頂板的情況下需設有二級護幫裝置。

3）對于在設計采高大于5.0m的煤礦護幫裝置時，必須設有二級護幫裝置。

4）如果在采煤的時候，發現采煤工作面的煤頂有偽頂時，一般多采用伸縮梁護幫機構護幫。

5）當遇到煤礦采高大于5m，中心距1.75m的強力大采高液壓支架時，一般多采用復合護幫機構。

6 結語

本文主要對液壓支架常用的幾種護幫裝置進行了簡單的介紹，在對煤礦具體的某個采取工作面液壓支架的設計中，還需要實地測量科學合理的設計和選型，希望通過本文的簡單分析和介紹，對相關煤礦工作者起到一定的助益，更科學更合理地設計好煤礦液壓支架煤礦護幫工作，管理好煤壁，使礦工在綜采工作面的工作更安全，生產更高效。

［1］ 張銀亮，劉俊峰，庬義輝，等.液壓支架護幫機構防片幫效果分析［J］.煤炭學報，2011（4）：15－16.

［2］ 郭建超，李大鵬，鄺位.液壓支架護幫設計［J］.煤礦機械，2015（4）：50－51.

［3］ 于玲，張晨.液壓支架護幫千斤頂節流優化控制研究［J］.煤礦機械，2012（8）：28－29.

［4］ 商獻偉，張成云，魏棟梁，等.液壓支架護幫板運動及受力分析［J］.煤炭技術，2012（5）：40－41.

［5］ 毛祎琳，劉澤功.煤礦液壓支架常見故障事故樹分析與應用［J］.煤炭科學技術，2009（10）：35－36.