大傾角綜放液壓支架穩定性動態和防倒防滑措施分析

毛　磊

（唐山開灤鐵拓重機公司，河北 唐山 063100）

大傾角綜放液壓支架穩定性動態和防倒防滑措施分析

毛磊

（唐山開灤鐵拓重機公司，河北 唐山 063100）

大傾角綜放液壓支架為礦井生產奠定了基礎，成為煤炭企業發展的重要保障。本文結合大傾角綜放液壓支架穩定性和防倒防滑存在問題，闡述了支架受力情況及穩定性動態，進一步提出防倒防滑的具體措施，對實際生產有一定的借鑒意義。

大傾角；綜放液壓支架；穩定性分析；防倒防滑；解決措施；采煤技術

1.概述

目前，隨著礦業企業發展的需要，大傾角綜放液壓支架被越來越多地應用到實際生產中，有效地解決了煤礦綜采生產工藝和安全管理存在的問題。但是因大傾角綜放液壓支架的大傾角特質很容易出現液壓支架不穩定及下滑的情況。具體分析如下：

液壓支架在自由狀態下是處于失穩狀態的，此時就會出現傾倒現象。當頂梁受到鄰架約束時也可能會出現向上倒架現象；移架、調架困難。同時，工作面輸送機出現下滑，而且嚴重，特別是放頂煤工作面后部輸送機下滑嚴重，前移比較困難。

出現上述的情況后，工作面下排頭支架就得依靠人為調整、防護，管理難度大，嚴重危及操作人員的生命安全；輸送機溜槽與支架、采煤機連接件、導向件工況差，影響生產效率。在實際中要想解決大傾角綜放液壓支架存在的這些問題，首先還得從大傾角綜放液壓支架受力情況來分析。

2.大傾角綜放液壓支架受力情況分析

由于煤礦開采地質條件的特殊性，大傾角綜放液壓支架在工作面受到上覆巖層的重力作用，重力沿法向及切向的分量隨傾角的變化而變化。傾角增大的同時支架所受的切向分力也會進一步增大，法向分力減小，從而向下的下滑力也會隨著增大，逐步加大支架側向載荷。

2.1橫向受力情況。在煤礦生產中大傾角綜放液壓支架的頂梁排列較密集，相互間就會存在頂梁側護板的約束，此時在支架下滑過程中主要是靠底座的下滑，這樣就會引起支架向上傾倒，假設我們在底板反力作用點O處，以此為坐標點建立直角坐標系，沿傾向的方向設為X軸，垂直煤層設為Y軸，就會得到如下的大傾角綜放液壓支架橫向受力圖1。

大傾角綜放液壓支架在頂板的壓力P和自重G，上下擠靠力P上、P下，底板對支架支持力r，支架初撐力反力q，頂、底板對支架的摩擦力作用下處于平衡狀態。

2.2縱向受力情況。大傾角綜放液壓支架縱向受力的情況用圖2表示。F1F2分別代表的是單根前后立柱的支撐力，W3為掩護梁上面散落的煤巖體重力，kN則是其對掩護梁的正壓力，其余各數值間的關系如圖2所示。

3.大傾角綜放液壓支架穩定性動態分析

一般地，大傾角綜放液壓支架穩定性是包含有支架沿工作面傾斜方向的下滑和傾倒。在實際的工作原理中支架自重和頂板施加在支架上的壓力，在工作中有下滑或傾倒現象，假設不考慮輸送機等零部件間的相互擠壓，單個支架的靜態穩定性就會隨著支架工作組的力以及頂板摩擦系數的增大而提高。同時在支架前移中動態穩定性與支架寬度高度等有關，此時會出現下滑或擠壓。具體分析如下：

3.1防倒方面的穩定性。如圖3所示，支架在頂板的壓力P、支架自重W以及其他要素作用下處于平衡狀態。傾斜煤層的頂板是沿著接近于重力方向的曲線位置移動。這個時候對支架產生的壓力也會不完全沿著重力方向，甚至可以把它視為就是沿著重力方向。如果當支架所受到的合力作用點可以偏向支架的邊緣，這樣就會導致支架傾翻，如果在力矩極限平衡時底板的反力作用點就會出現在O點的位置，此時就變成了如圖4所示的情況。

3.2抗滑方面的穩定性。大傾角綜放液壓支架在重力W和頂板壓力P作用下有沿著底板坡度下滑的趨勢，保障不下滑的唯一條件是抗滑力要大于或等于滑動力。一般地，如果煤層的傾角大于15°時候就有必要采取防滑措施來保持穩定性了。

總之，影響大傾角綜放液壓支架穩定的因素比較多，但是主要的因素是礦井面的地質條件和支架結構所致。不同的礦井條件相差是很大的，煤層的強度、傾角以及地質構造都會直接或間接地影響穩定性。但是不同支架的架型、重心、初撐力等也會影響到支架的穩定性，在實際的生產中要根據具體的情況分別采取措施加以預防。

4.大傾角綜放液壓支架防倒防滑措施

近幾年來，隨著煤礦綜采工藝水平的不斷改善，大傾角綜放液壓支架防倒防滑措施也有了一定的進步。據不完全統計，從煤礦工作面設備的布置到支架防倒防滑再到輸送機等的防倒防滑都有了很大的進步。本文結合煤礦工作中對支架采取的防倒防滑措施來進一步印證。

4.1安裝防倒防滑裝置。一般這是最簡單也是最直觀的預防大傾角綜放液壓支架防倒防滑的措施。大致可以安裝支架防滑裝置、支架防倒裝置、輸送機防滑裝置這3種，這其中支架的穩定性是放倒防滑的基礎。具體如圖5所示。

具體采取的措施是：對于液壓支架的放倒措施來說可以參照圖5的平拉和斜拉方法，在相鄰之間的頂梁位置設置放倒千斤頂，通過這個的作用可以把支架連成一個整體增加抗倒性能。這是平拉解決抗滑的方法。

對于斜拉來說是在相鄰之間設置千斤頂和錨鏈組成的斜拉放倒千斤頂，它的一端固定在上方支架的底座，另一端固定在下方支架頂梁上。

對于防滑來說，又可以分為支架防滑和輸送機防滑。支架的防滑在底座前面或者后面設置防滑裝置。前面的部分是在過橋處設置防滑千斤頂，后面排頭第1架的地方用千斤頂加錨鏈裝置和上部分支架連接。

在輸送機防滑措施方面可以采取底座和輸送機間設置防滑千斤頂。對于放頂煤支架的后部輸送機卡在底托架上支架可以前后滑動，進一步限制擺動。

4.2采取安裝過渡支架的措施。一般采取的措施是在每兩架的底座間設置1調架千斤頂，兩頂梁間再設置1防倒滑千斤頂，在拉架前用調架千斤頂和防倒滑千斤頂調正后再拉移，拉移支架后用單體支柱輔助調整。

4.3采取改善生產工藝的方法。這就得在生產設計時在工作面的角度布置為偽斜，盡量減少工作面的真傾角角度。在推流方式上可以采用從下往上的移架辦法，先推1次機頭就可把輸送機上移大概約30cm距離。或者也可以采用合理的回采工藝將工藝特點設置于設計中提高工作面設備穩定性。

［1］代瑞鋒.大傾角綜放開采液壓支架穩定性分析與控制措施［J］.黑龍江科技信息，2015（13）：28.

［2］閆化晴，等.大傾角綜采面液壓支架適應性分析［J］.煤炭技術，2015，34（5）：233-235.

［2］李世俊，宋志強，等.大傾角綜采面液壓支架穩定性分析及控制［J］.煤炭與化工，2014（6）：4-6.

［4］陳洋，韓志婷，等.大傾角綜采面液壓支架穩定性分析［J］.陜西煤炭，2011，30（4）：34-35.

TD355

A