“三软”煤层端头液压支架设计及应用

“三软”煤层端头液压支架设计及应用

梁治民

（河南万合机械有限公司 河南 郑州452370）

摘  要：根据金岭煤矿井下地质条件和现有工作面设备，设计了轻型端头液压支架并成功应用。由于“三软”地质条件下巷道变形严重，且变形速度快，尤其是回采巷道受到采后影响，变形的问题尤为突出，从而端头支护更为重要。

关键词：“三软”煤层；端头液压支架；设计；应用

0   前言

磴槽集团金岭煤矿综采工作面地层走向近东西，倾向北，倾角约30°左右的单斜构造，煤层为二1煤层，煤层直接顶板为粉砂岩、细粒砂岩为主，次为泥岩、砂质泥岩，间接顶板为砂岩。煤层直接底板多为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩或细砂岩。放顶煤综采下巷端头处，围岩在多种支承压力作用下，受采动影响最大，矿压显现复杂，无立柱支护空间大，巷道顶板管理十分困难；在端头区主要采用单体液压支柱配合铰接顶梁及坑木进行支护，下端头设备最集中，作业区域小，工人劳动强度大，而且顶板维护效果不理想，影响端头的工作效率，是影响综采放顶煤工作面安全高效生产的重点。因此，设计适合于金岭煤矿放顶煤工作面的端头支架成为提高工作买呢推进速度，实现高产高效的的关键。根据井下地质条件和现有工作面设备设计了ZT10000/22.5/32型中置式端头液压支架（图一）。

图一    放顶煤端头支架总图

1   技术分析

1.1设计要求

1.1.1 配套性

放顶煤端头液压支架与刮板机机头的配套关系如下图所示，纵向空间距离LA应满足下式要求：

                        1- 放顶煤端头液压支架；2-输送机机头

图二   放顶煤端头支架与刮板输送机的配套关系

LA≥Wb+Sd+200

式中 Wb-刮板输送机机头最大宽度，mm；

        Sd-移架步距，mm。

工作面前后部刮板输送机中心线与端头支架中心线垂直布置，机头在端头支架的纵向空间内纵向移动，刮板输送机向前移动是依靠过渡支架，端头支架放置机头的纵向空间应大于机头横向最大尺寸与步距之和。双运输机放顶煤端头支架，放置前后部机头的两个纵向空间不但应满足此项要求，而且还必须满足前后部输送机机头中心线距离要求。

1.1.2 行人要求

工作面端头区域是工作人员的重要通道，又是事故多发地段，因此，放顶煤端头支架必须由足够的行人空间，保证人员安全顺利通过。按《端头液压支架技术条件》要求，端头支架内最小通道宽度应大于500mm。

1.1.3 对巷道的适应能力

对于两架一组的中置式放顶煤端头液压支架，整架均放置在巷道内，架体应有适应巷道尺寸变化的能力，才能充分发挥端头支架的作用。由于端头支架纵向长度较长，在拉架过程中很容易造成歪斜，使移架困难，因此，顶梁上应设置数组调架装置。

1.1.4 放顶煤端头支架与转载机配套性

对于中置式端头液压支架，转载机均放在支架内部，架体内放置转载机的槽宽应能适应所选型号的转载机的宽度要求，连接转载机与端头支架的推移梁也应与所选型号的转载机相匹配。转载机是依靠端头支架所有推移千斤顶共同作用向前推进，而端头支架的移动则是其中一架以另一架为支点向前移动，因此，对端头支架的推移装置，应能实现同步推进，交替拉架。

1.1.5 拉架力要求

端头支架的拉架力应能在各种条件下顺利拉架，因此需要较大的拉架力。推移千斤顶拉架力设计应按最恶劣条件考虑，一般不应小于端头支架架体总重的3倍。

该支架采用缸径180mm油缸，拉力523KN（P=31.5MPa），约52t；端头支架单侧重量为14t，52t>14×3=42t；因此拉力满足支架使用需求。

1.1.6 推力要求

转载机的前移是依靠端头支架的推移千斤顶通过推移装置传递推动力的。一般情况下应不小于1.3倍拉架力。

1.1.7 液压系统要求

    为避免管路系统损坏和保护行人安全，端头支架管路系统要布置整齐、美观，胶管长度合适，特别是在放置刮板输送机、行人的位置，不得使胶管挤压、堆积在一起。操纵阀位置应能方便操作，方便观察回采工作面刮板输送机、转载机和前方巷道的情况。

1.2 沿空留巷装置设计

后部顶梁内部设计伸缩梁，利用伸缩千斤顶推移伸缩梁，在端头支架前移时及时伸出，支护后部空间，为保证后部巷道顶梁提供一定支护能力。

2.结语

   从使用情况来看，该端头支架能够适应无煤柱开采工作面的使用要求，能对工作面端头进行强力支护，适应端头支护要求。

（1）该端头支架具有强度高、稳定性好、结构简单，抗扭能力强、移架速度快、安全可靠等特点；

（2）该端头支架切顶能力强，能有效控制端头巷道变形，自动化程度高，操作便捷，节约劳动强度，减轻工人体力劳动；

（3）端头支架可实现不停机连续作业，提高工作面开机率，按每刀煤按12min计算，每月可提高36h左右采煤时间，可提高月产量2.04万t，折合利润1632万元以上；

（4）ZT10000/22.5/32端头支架的使用减少劳动强度，改善作业环境。减少端头维护人员2人/班，3人/检修，按每月每人4000元工资计算，每月可减少资金支出2.8万元。

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作者简介：梁治民（1978年——），河南省洛阳市人，工程师，2004年毕业于河南农业大学农业机械化及其自动化专业，本科学历，2014年毕业于河南理工大学 机械工程专业，工程硕士，现在河南万合公司机械有限公司产品开发中心工作，主要从事液压支架产品研发工作。