超前端頭支架連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳桃杯，王 珣

（山西晉煤集團(tuán) 金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048006）

0 引言

隨著我國綜機(jī)采煤技術(shù)的發(fā)展，與采面液壓支架效能相比，采面端頭支護(hù)落后的弊端越來越突出。綜采工作面端頭雖然占用面積不大，但端頭區(qū)是巷道和綜采工作面的交匯處，無立柱支護(hù)空間大、受采動影響大、礦壓顯現(xiàn)復(fù)雜，所以端頭既是頂板維護(hù)的重點(diǎn)，又是頂板管理的難點(diǎn)。傳統(tǒng)的綜合機(jī)械化采煤工作面兩順槽超前支護(hù)主要以單體液壓支柱配合梁體進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，但是這種超前支護(hù)的支護(hù)強(qiáng)度低、支護(hù)速度慢、勞動強(qiáng)度大、成本高、安全性差。應(yīng)長平、寺河以及趙莊二號井等礦方要求，經(jīng)過不斷研發(fā)和試驗(yàn)，山西晉煤集團(tuán)金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限責(zé)任公司最終成功研制出5.5m超前支護(hù)。為了使超前端頭支架能很好地與機(jī)尾端頭架配合使用，本文設(shè)計(jì)了超前端頭支架連接機(jī)構(gòu)。

1 連接機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)

該連接機(jī)構(gòu)由特殊連接頭、千斤頂、特殊連桿、連接頭及其銷軸開口銷等連接件構(gòu)成，左端與超前支護(hù)連接，右端與端頭架連接，如圖1所示。

圖1 連接機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)

由于受井下特殊地質(zhì)條件的限制，連接機(jī)構(gòu)在連接超前支護(hù)和端頭架時(shí)必須具備上下左右四個方向的可活動性，要求該連接機(jī)構(gòu)不僅具備普通連接性能，且要保證有足夠的連接強(qiáng)度、連接的靈活性，還要有較大的推移歩距和較快的移架速度。為此，采用特殊連接頭來解決連接結(jié)構(gòu)的靈活性，采用單伸縮千斤頂解決移架速度問題，采用特殊連桿連接解決較大的推移歩距問題。

2 特殊連接頭設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)特殊連接頭時(shí)，由于連接頭長度大，考慮加工時(shí)間和成本，采用鑄件的話需要外協(xié)加工，周轉(zhuǎn)時(shí)間長，成本也高很多，所以考慮使用高強(qiáng)板焊接，從而組合成特殊連接頭。

圖2為設(shè)計(jì)的特殊連接頭。利用Q460高強(qiáng)板組合焊接，無需委外，下料自制，轉(zhuǎn)鉚焊車間焊接、打磨，再轉(zhuǎn)加工車間進(jìn)行劃線、銑削、鉆孔加工到設(shè)計(jì)尺寸，最后成品刷漆完工。不僅時(shí)間短，材料費(fèi)加上人工費(fèi)是鑄件成本的三分之一，大大節(jié)約了成本。

圖2 特殊連接頭

3 單伸縮千斤頂設(shè)計(jì)

圖3為單伸縮千斤頂，一端連接特殊連接頭，另一端連接特殊連桿，特殊連桿通過連接頭與端頭架連接。千斤頂本身設(shè)有進(jìn)回液接口，通過液壓膠管與超前支護(hù)液壓系統(tǒng)主操縱閥連接，通過操作操縱閥手柄，使千斤頂?shù)幕钊麠U伸出或收回，從而實(shí)現(xiàn)端頭架移架。因?yàn)橛梢簤合到y(tǒng)控制千斤頂，所以端頭架能快速移架。

4 特殊連桿設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)備配套時(shí)的擺放位置，在超前支護(hù)和端頭架之間有較大的推移步距，只有達(dá)到這個步距，端頭架的伸縮機(jī)構(gòu)才能完全打開。

圖3 單伸縮千斤頂

圖4 為設(shè)計(jì)的特殊連桿。超前支護(hù)最前端距端頭架推移完全收回時(shí)連接頭鉸接孔處的距離約為8 800 mm，由于千斤頂設(shè)計(jì)長度有所限制，為滿足步距要求，連接機(jī)構(gòu)需增加特殊連桿來保證連接機(jī)構(gòu)的長度尺寸，同時(shí)考慮到連桿強(qiáng)度，采用高強(qiáng)板組合焊接而成。

圖4 特殊連桿

5 取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

一套連接機(jī)構(gòu)成本約為3萬元，配套超前支護(hù)帶機(jī)尾端頭架，可創(chuàng)造180余萬元的利潤。實(shí)現(xiàn)了超前支護(hù)連接機(jī)尾端頭架的支護(hù)模式，提高了支護(hù)強(qiáng)度，降低了勞動強(qiáng)度，提升了移架速度，提高了井下采掘的安全性。隨著綜機(jī)采煤技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來前景良好。

6 結(jié)語

通過連接機(jī)構(gòu)的研發(fā)設(shè)計(jì)，解決了超前支護(hù)與端頭架的連接問題。特殊連接頭、特殊連桿采用高強(qiáng)板焊接件結(jié)構(gòu)，不僅能保正其強(qiáng)度，還大大節(jié)約了鑄件外協(xié)加工的高昂費(fèi)用開支，且增加的特殊連桿滿足了使用要求。通過自制配件形式，加快了制造周期，滿足了礦方時(shí)間要求。

該產(chǎn)品現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于長平礦、寺河礦、大峪礦等，根據(jù)礦方使用反饋，目前狀況良好。