單列超前支架在青龍寺煤礦的應用

苗發強，張虎雄，馬 雄，李志明

1國家能源集團榆林能源有限責任公司青龍寺煤礦分公司陜西榆林 719408

2鄭州煤礦機械集團股份有限公司 河南鄭州 450016

2 014 年，青龍寺煤礦在工作面回風巷用兩架一組形式的超前液壓支架代替單體支護，解決了單體支護推進速度慢、支護強度低、支護面積小、支設和回撤勞動強度大、安全系數低、維修成本高等問題。但是工作面運輸巷由于巷道高度低、轉載機短、配套設備體積大等因素，無法布置兩架一組形式的超前液壓支架，仍然采用單體支護。2021 年青龍寺煤礦與鄭煤機集團合作研制了單列超前支架，解決了工作面運輸巷的支護問題[1-4]。

1 單列超前支架布置方式

工作面運輸巷道尺寸和配套設備如表 1 所列。

表1 工作面運輸巷道尺寸和配套設備

如圖 1 所示，單列超前支架由前后兩架組成，布置在轉載機行人側，前架位于破碎機前方，后架位于刮板機垂直電動機和破碎機之間。前后架底座由推移千斤頂和連接桿連接，前架的推移千斤頂連接在帶式輸送機自移機尾上。

圖1 單列超前支架配套簡圖

2 單列超前支架結構特點

單列超前支架主要技術參數如表 2 所列。

表2 單列超前支架主要技術參數

單列超前支架主要由頂梁、底座、四連桿機構、立柱、推移千斤頂等組成。為縮短頂梁長度，提高支架對巷道頂板的適應性，采用鉸接頂梁加前梁結構；為減輕頂梁質量，避讓錨桿錨索，頂梁兩側采用不帶側幫板的窄頂梁結構；為提高單列超前支架的穩定性，底座底板寬度設計為 1 m，且底座兩側設計有可旋轉 90°的側撐板；每架單列超前支架配置 2 根立柱，其結構和照片分別如圖 2、3 所示。

圖2 單列超前支架結構

圖3 單列超前支架照片

3 單列超前支架穩定性分析

單列超前支架為窄長結構，在使用過程中，由于底板不平易造成支架橫向傾倒，筆者對其橫向穩定性進行了分析[5]。

根據經驗和相關文獻的分析計算[6]，單列超前支架越寬，重心越低，其橫向穩定性就越好，適應的傾角就越大。為提高單列超前支架橫向穩定性，筆者采取了 2 種措施：一是增加底座質量，減小頂梁質量，降低支架重心；二是底座底板寬度由 700 mm 加寬至1 000 mm，同時在支架底座兩側設置可收 90°側撐板，每個側撐板配置 2 個?80 mm的千斤頂，兩側側撐板完全打開后底座寬度可達 1 600 mm，如圖 4 所示。當單列超前支架正常使用時，其側撐板收回和打開后可適應的最大傾角分別為 25°和 36°，滿足井下巷道正常使用要求。

圖4 單列超前支架適應橫向傾角

3 單列超前支架移架方式

前架與后架之間通過推移千斤頂、連接桿、連接頭相連，前架由推移千斤頂通過特殊推移座和輸送帶自移機尾連接，以輸送帶自移機尾為固定點，通過收推移千斤頂進行移架。后架以前架為固定點，通過收推移千斤頂進行移架，前后兩架均以拉架的方式進行前移，使支架在移架時盡量走直。推移千斤頂行程為1 800 mm，是工作面支架推移步距的 2 倍。單列超前支架移架順序如下：

(1) 工作面推進第 1 刀后，后架前移 1 個步距，然后轉載機前移 1 個步距；

(2) 工作面推進第 2 刀后，后架再移 1 個步距，此時后架推移行程用完，轉載機再前移 1 個步距；

(3) 工作面推進第 3 刀后，前架每次移 2 個步距，前架推移行程用完，然后輸送帶自移機尾前移 2個步距；

(4) 第 1 個移架結束，進入下一個循環。

4 應用效果

單列超前支架于2021 年 6 月在青龍寺煤礦5-220601 綜采工作面巷道中投入使用，目前使用效果較好。

(1) 單列超前支架代替了原來的單體支柱，提升了支護和推進速度，減輕了工人勞動強度，同時增強了對頂板的支護能力，降低了巷道頂板安全風險。

(2) 為了提高單列超前支架的穩定性，支架底座上設置側撐板，防倒和穩定性方面達到了較好的使用效果。

(3) 青龍寺煤礦巷道頂板采用鋪網加錨桿錨索支護，底板進行砼硬化，頂底板條件比較好，壓力不大，單列超前支架能夠滿足井下巷道支護需求。

(4) 由于轉載機比較短，前架推移點到達輸送帶自移機尾處后，前架可以選擇 2 種移架方式：一是前端不配置推移千斤頂，靠后架的推移千斤頂推著往前走；二是前架與輸送帶自移機尾連接，靠收前架推移千斤頂進行拉架前移。第一種方式易導致前架被推歪，第二種方式增加自移機尾的前移頻次，原設計自移機尾為工作面割 3 刀移一次，與超前架連接后必須2 刀移一次。考慮到前架歪斜扶架困難，選擇第 2 種方式連接和移架。此種連接的移架方式在超前支架中也是一種新的嘗試，目前移架效果良好。

(5) 單列超前支架采用電液控制系統，具備遙控操作功能，可以遠距離操作，提高了操作安全性。

5 結語

對于巷道頂底板條件比較好的工作面，采用單列超前支護能滿足巷道的支護要求，但鑒于支架穩定性的原因，大部分礦井還是采用兩架一組形式，不僅增加了設備采購成本，還降低了超前支架的推進速度。單列超前支架在青龍寺煤礦的成功應用，對單列超前支架的使用和短轉載機配超前支架的移架方式選擇具有一定的借鑒意義。