綜采工作面端頭、超前支架的應用與推廣

摘要：以往超前、端頭支護所使用的支護設備為單體柱配合金屬梁支護頂板，不僅支護強度小，支柱易出現退山柱，特別是頂板來壓明顯時頂板下沉量明顯加大，對頂板支護十分不利，而且人工搬運鐵活出傷工事故的概率較大。端頭、超前支架的應用使這些問題都迎刃而解，保證了生產安全高效地進行。

關鍵詞：端頭支架;超前支架;支護強度;安全系數;工作效率;綜采工作面 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD823 文章編號：1009-2374（2015）02-0171-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0182

回采工作面上、下出口兩區域及超前20米受采動影響，圍巖壓力顯現比較明顯，為了更好地解決上、下端頭及超前支護的困難，加大支護強度，提高安全系數，范礦決定在1129N工作面引進新型的端頭、超前支架，該套支架使用時間為2012年3月份開始安裝使用至7月份回采完畢。下面把端頭、超前支架的結構、用途、安裝、使用等情況做簡單介紹：

1 1129N工作面簡介

1129N工作面位于一水平南一采區，1129N工作面傾斜長度135.5m，走向長度480m，煤層厚度2.7～3.6m，平均厚度3m;風道、運道支護形式為錨網支護和金屬拱形支架支護。工作面采用全封閉安裝，其中共安裝ZY6400-21/45型支架92組，下端頭采用1組ZT20000-19/35型端頭支架，上超前支護采用兩組半ZT2×4000-18/35型超前支架支護超前20m范圍內頂板，下超前支護采用一組ZT2×4000-18/35型超前支架支護超前20m范圍內頂板，采煤機使用的是MGTY-710型采煤機，面溜采用SGZ-800/2×375型刮板運輸機，轉載機采用SZZ-800/315型加長轉載機。

2 端頭、超前支架簡介

2.1 端頭支架

型號為ZT20000/19/35，主要適用于水平或緩傾斜煤層沿底板一次開采長壁冒落回收頂煤的綜采工作面下出口的支護。煤層傾角≤15°，巷道凈高不小于2.6m，凈寬度不小于4.2m，必要時可提前替棚擴幫支護。該支架是總結和吸取國內端頭支架研究與使用的優缺點的基礎上，為解決工作面下出口的支護與維修困難和保證安全生產，增加煤炭資源的回收而設計的端頭支架。該型端頭支架為增加煤炭產量，提高工作效率，減少工人的勞動強度，保證安全生產提供了良好的條件和可靠的

保障。

2.1.1 該組支架的主要用途是：支護下出口頂板，隨著工作面向前推移，能夠推移輸送機和轉載機，做到相互交替移架和及時支護，實現工作面連續生產，增加了煤炭資源回收，提高了推進速度。

圖1

2.1.2 主要結構件。（1）前梁。前梁由兩條主筋及邊筋、頂板與腹板構成，后部與前梁鉸接。在前梁千斤頂作用下保持平衡，能上、下擺動，以保持與頂板的良好接觸，維護順槽上方的頂板，從而保證工人的正常作業和轉載機的正常運轉;（2）左、右順梁是一個起支撐作用的箱型整體結構件，其后部與左、右頂梁組體鉸接，其作用是支撐順槽的頂板和掩護運輸機的機頭安全作業，保持支架與頂板的良好接觸，為順槽棚子替換提供了安全環境，分為左、右兩件，與前底座、立柱等形成支護空間;（3）左、右頂梁組體。頂梁組體直接與頂板接觸，支撐頂煤，同時與順梁一起為輸送機的機頭提供空間，使機頭在一定的空間，既可以順利地卸煤，同時也可以在架間移動一個步距。該件也是箱型結構件，分為左、右兩件，與后底座、立柱等形成支護空間，并帶有擋矸板，防止漏煤、漏矸。它和掩護梁以鉸接形式連接;（4）左、右掩護梁。左、右掩護梁是用來承受冒落散體煤塊和矸石的部分載荷，并將采空區和工作空間隔開，保證工作面地點的生產安全。上端和后左、右頂梁組體鉸接，中、下端與前后連桿鉸接，是構成四連桿機構的部件之一;（5）前連桿和后連桿。兩頭鉸接的箱體結構件，其作用是承受一定的載荷，與后底座、掩護梁組成四連桿結構，在支架升降過程中，保持梁端距變化在一定范圍內;（6）左、右前底座。前底座前端與移架千斤頂相連，后端與左、右底座的箱體結構件鉸接，搭載運輸機機頭，并通過立柱承受頂板壓力;（7）左、右后底座。左、右后底座也是箱型結構件，并和前、后連桿及掩護梁組成四連桿機構，保持梁端距變化在一定范圍內。通過立柱承載頂板的部分壓力。它和立柱、頂梁等形成一定空間;（8）推移座。該件為箱型焊接結構件。它與轉載機特殊中部槽用螺栓形式連接，后部與移架千斤頂相連，主要作用是當移架千斤頂伸出時，帶動轉載機的前移一個步距;而當移架時，通過移架千斤頂拉動支架達到行走的目的。

圖2

2.2 超前支架

2.2.1 超前支架型號為ZT2*4000/18/35。

2.2.2 適用條件：該支架矩形或位于超前支護段受壓由拱形變成矩形需替棚的巷道。

2.2.3 支架特點：這種支架的特點是兩架合成一組進行工作的，兩架并用的頂梁中間連接有防倒的千斤頂，使用的每一個支架都是由前后兩部分形成，前一部分的頂梁后端連接到了后半部分的伸縮桿上。前半部分的底座通過連接頭和移架千斤頂連接在后半部分的底座上，這樣才能完成移架。

2.2.4 支架的主要機構及其作用。（1）頂梁。合成頂梁的主要材料是兩條主鋼板、幾條橫筋和上下蓋板，然后通過焊接形成頂梁。兩條柱筋中間的夾層焊出連接用的前后柱窩，用立體的活柱球頭連接兩個柱窩;（2）掩護梁、前連桿、后連桿。前連桿為厚度較厚的二力桿，除與掩護梁交接外，另一端與底座鉸接。四連桿有掩護梁、前連桿、后連桿及頂梁于底座鉸接構成，它使支架上下構成一個完整的運動整體，使支架升降按一定的雙紐線軌跡運動，同時承受較大的水平和側向力，使支架具有抗扭能力;（3）底座。在整個支架的組成零件中，底座起到了非常重要的承載功能，它可以很好地把頂板壓力過渡給底板，因此，作為底座一定要滿足相應的韌度與強度;（4）中間伸縮梁。中間伸縮梁的組成是由兩個箱體組成的，這兩個箱體是由千斤頂連接的內外套組成的，它主要是用來連接前后兩節支架的頂梁，提升前后兩架交替移動時支架的穩定性。

3 端頭、超前支架的安裝

3.1 端頭

3.1.1 在入井之前一定要完成端頭液壓支架的正確組裝，依據具體工作面的回采方向和傾角、巷道斷面，檢驗轉載機的布置、輸送機的機頭位置及過渡支架、工作面支架的銜接關系，以保證井下安裝順利和正常使用。

3.1.2 由于這一端頭的支架較長，重量也較大，在運輸過程中我們可以先分解支架，運輸到達工作地后再進行組裝即可。在進行分解時也要注意把膠管、液壓元件這些易丟物品放在一起管理，由專門的管理人員保管，以防運輸途中出現損壞，千斤頂、立柱這種零件一定要按照要求進行標號處理，較大的零件要捆綁結實，掌握運輸車的重心進行放置零件。

3.1.3 進行井下安裝工作時，第一要把巷道全部檢查一遍看是否合格，一定要保證巷道有足夠的斷面，安裝的過程中一定要熟練掌握裝載機與輸送機機頭之間的關系。

3.2 超前支架

3.2.1 下井前支架應進行動作實驗。應將拆卸的各部件進行記錄，對于容易遺失的小部件，如銷軸、擋銷，尤其是模塊的擋塊、螺栓等，應當分類裝箱，運輸至安裝地點待用。

3.2.2 使用專用小車裝架，固牢防止倒架，支架正式下井前，應再次核實本支架中的最大單件—底座和頂梁的尺寸，以確保無卡碰情況的發生。

3.2.3 按實際確定安裝方案、順序安裝支架，保持足夠的高度。

3.2.4 安裝順序：底座→連桿機構→頂梁→中間梁→前梁。

3.2.5 將頂梁于連桿機構安裝好后，必須在連桿和掩護梁之間用硬木楔上，使之固定不動，以免在安裝前梁時，連桿以外移動而造成事故。

3.2.6 調試，投入生產。

4 端頭、超前支架的使用

端頭、超前支架液壓支架是由左、右兩臺支架組成，各架均為本架操縱。

4.1 端頭支架

4.1.1 先清除妨礙推移裝載機及移架的障礙物;檢查液壓管路的連接是否正常，有否漏液或擠壓、卡蹩現象;檢查前、后輸送機機頭位置及各連接處連接是否正常可靠。如存在問題應及時處理方能進行推移操作。

4.1.2 操縱移架千斤頂手把，兩架移架千斤頂活塞桿同時伸出，同時降低各頂梁立柱，使之推夠一個

步距。

4.1.3 當推完轉載機之后，支起各頂梁和頂板接觸并支撐住，再拉輸送機，待輸送機拉完后再分左、右交替移架。

4.2 超前支架

4.2.1 操作人員在本架操作移架時，嚴禁所移支架內及兩側站立其他人員。

4.2.2 支架前移時，一定要先把護壁板收回，降柱即同組中一側支架前、后立柱同時迅速收回。

4.2.3 移架。操作人員迅速到同組中另一側支架同時操作縱推移、伸縮梁操縱閥使支架迅速移步到位。

4.2.4 移架時如發現阻力過大，應迅速查明原因，并采取相應措施，嚴禁硬拉。

4.2.5 升柱，同時操縱本架前后立柱升操縱閥使前后立柱迅速升起支撐住頂板，使支架完好的接觸頂板。

4.2.6 移架時注意架上的∏型鋼梁（或木棚），防止落下傷人。

5 端頭、超前支架的優點

5.1 支護強度大，支護范圍廣，確保了安全生產

采用2組半ZT2×4000-18/35型超前支架支護超前20m支護時，最大支撐力為：F=8000×2.5=20000kN，支撐力遠遠比采用單體柱支護支撐大;而且采用ZT2×4000-18/35型超前支架是面接觸支護頂板，而單體柱是點接觸支護頂板，對頂板支護上遠遠好于單體柱支護。

5.2 降低勞動強度，提高了生產效率

以往用單體柱支護超前時，上下機頭毛窩掏窩和打超前柱最少要安排采支工6人，現使用ZT2×4000-18/35型超前支架上、下機頭最多可安排4人，少的時候2人，大大降低了定員人數，提高了生產效率，勞動強度也降低了不少。

5.3 適用范圍廣，可用于錨網巷道或拱形棚子巷道

主要用于棚子支護，由于拱形棚子支護的巷道，涉及到得提前將永久支護的金屬棚子替換成臨時支護，故要保證臨時支護巷道的寬度，寬度要能保證ZT2×4000-18/35型超前支架順利通過，

通過使用ZT2×4000-18/35型超前支架也發現一些不足：（1）使用過程中，必須保證上下超前的高度，對于巷道不好的地段必須提前進行清臥，以保證ZT2×4000-18/35型超前支架順利通過;（2）工作面由于是全封閉安裝，對于超量控制比較重要，如果面溜出現上躥下跳，將對生產造成不利影響。

參考文獻

[1] 沈陽天安礦山機械科技有限公司.端頭、超前支架產品說明書[S].2011.

作者簡介：王大偉（1970-），遼寧朝陽人，開灤能源化工股份范各莊礦業分公司生產技術部副主任兼主管工程師，研究方向：采礦工程。

（責任編輯：王 波）