急傾斜綜采工作面下端頭安全防護裝置的設計分析

張虎峰

（山西焦煤霍州煤電集團龐龐塔煤礦，山西 呂梁 033200）

引言

當前，山西焦煤霍州煤電集團的幾個開采煤礦項目依然采用的是端頭液壓支架和擋板相結合的防護方式，經研究發現此種防護方式存在明顯缺陷，端頭液壓支架搭建拆裝麻煩、占地體積大空間利用率低以及人力投入成本高；擋板自身強度低防護作用差、拆裝安全性低以及人力投入成本高。該集團某煤礦在刮板轉運機設備機尾處設置急傾斜綜采工作面，此位置空間狹小通行困難。而在煤礦綜采作業時偶爾會有煤炭斜流沖出刮板轉載機設備尾槽，從而導致工作人員受傷等安全事故發生。為了避免安全事故發生，該礦通過單體液壓支柱支轉載機機尾處頂板，在依靠液壓支柱均勻排布木質擋板的方式進行防護，此種方式雖然縮短了液壓支架安裝時間，但由于木質擋板耐沖砸性能低所以防護效果極差。因為運輸巷道頂板存在凹凸不齊、高低不平的情況，所以需要人為搭建擋板對其進行補空，但是此擋板卻不能隨著煤礦開采進行同步移動。因此，要對急傾斜綜采工作面落煤、飛矸等防護措施進行及時改進與完善。

1 急傾斜綜采下端頭安全防護裝置結構設計

急傾斜綜采下端頭安全防護裝置主要有兩部分組成：第一部分固定部分；第二部分移動部分，其組成結構如圖1所示。

圖1 急傾斜綜采下端頭安全防護裝置總裝圖（單位：mm）

其中固定部分是由聯接座和擋板煤基板組成；而移動部分則是由滑移聯接裝置和擋煤板移板組成，但這兩者都屬于型鋼鈑金焊接件，并且極易生產加工。擋煤裝置主要由三部分組成[1]：第一部分擋煤板移板；第二部分煤板移板基板以及第三部分滑移聯接裝置[1-2]。通過鉸接連接方式滑移聯接裝置和推移千斤頂上端活塞桿相連，擋煤板基板和推移千斤頂下端缸體相連接，升降連桿上端和擋煤板移板相連接，而升降連桿下端則和滑移聯接裝置相連接。當推移千斤頂動作帶動升降移板同時動作時，會使防護裝置到達頂板遮擋位置，以此確保落煤、飛矸防護功能得到實現。

為了避免正常作業時擋煤板被煤塊、矸石砸碰發生變形，導致設備卡阻，從而使設備無法進行升降調節。因此，在設計擋煤板時對其鋼板厚度進行降低，然后就是在移板和基板上分別粘貼30 mm厚度的耐磨膠板和12 mm厚度的EP膠帶，通過這種方式不僅降低了煤炭沖擊力度，還降低了擋煤板自身重量，為現場安裝提供便利。與此同時，為了避免橫向側翻現象發生，在擋煤裝置上又進行戧柱底座安裝，以此來確保設備不會發生橫向側翻。

2 急傾斜綜采下端頭安全防護裝置的應用及工作原理

該防護裝置采用多組組合方式設計，每組寬度為1 m，客戶可以根據現場安裝空間以及安裝需求自行組合安裝，在安裝時先通過角鋼聯接座在轉載機機尾邊沿完成擋煤板基板安裝定位；然后在現場開孔進行螺栓固定，與此同時還要對基本底座聯接處進行焊接處理；最后通過地錨或者膨脹螺栓進行固定[2-3]。上述步驟完成即為一次急傾斜綜采下端頭側邊安全防護裝置安裝完成。通過高強度螺栓將各組有效地聯接起來，形成一個完成的擋煤裝置，從而對轉載機機尾進行半包圍保護，以避免落煤、飛矸等情況發生。經過研究發現，急傾斜綜采下端頭安全防護裝置可以隨著煤礦開采進行同步移動，從而避免進行二次拆解安裝[4]。1 720 mm不僅是擋煤板的最小工作高度，同時也是推移千斤頂的最小伸縮高度。因為擋煤板裝置是由各組之間相互聯接而形成的一個有機整體，所以可以通過伸縮推移千斤頂來對移板工作高度進行調節，當升到2 250 mm就達到了擋煤板移板最大工作高度。其防護裝置液壓控制工作原理流程圖如圖2所示。

在實際應用過程中，防護頂板位置往往會有凹凸不齊、高低不平的情況出現，此時就可以通過調節每組防護裝置工作高度，使移板表面呈現階梯狀，從而對頂板進行密閉遮擋。假如防護裝置要隨煤礦開采進行同步移動時，可以通過卸壓方式對各組高度進行降低，然后將鋼絲繩穿過防倒繩孔，把轉載機和擋煤裝置呈三角形固定，這樣就可以確保防護裝置隨煤礦開采同步移動。

由圖2可以很明顯看出，該安全防護裝置不僅對多組組合使用，同時還可以單組使用。為了避免單組使用穩定性差，特意進行引伸設計，通過一個倒向裝置和兩個推移千斤頂形成三角穩定，然后通過移動推移千斤頂來對移板進行同步升降。這樣不僅實現擋煤需求，同時還讓防護裝置的穩定性得到有效加強，為該裝置的推廣使用奠定良好基礎。

圖2 急傾斜綜采下端頭安全防護裝置液壓控制原理圖

3 急傾斜綜采下端頭安全防護裝置特點優勢及應用效果

1）作為新型防護裝置。不僅結構設計簡單、生產加工便易，而且使用安裝也非常方便。

2）該防護裝置落煤、矸石防護效果明顯。不僅能避免浮煤堆積現象的出現，同時還讓人員、設備的安全得到保障。

3）該防護裝置具有極強的穩定性和自動性，通過鋼絲繩作用將轉載機形成一個有機整體，從而讓防護裝置隨煤礦開采同步移動得到實現。

4）該防護裝置生產投入成本低。不僅讓防護投入成本得到降低，同時還讓維護人員數量得到減少，從而為煤礦企業帶來巨大的經濟效益。