综采工作面端头支架与超前支架的应用研究

2021-09-08刘艺芳刘鲤粽

机械管理开发 2021年7期

刘艺芳，刘鲤粽

（1.煤炭科学技术研究院有限公司矿用材料分院，北京 100013；2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013）

引言

井下综采工作面是煤矿安全生产的重点区域，采煤面由于自身采动以及相邻工作面的矿压影响，应力表现较为复杂。工作面端头设备安装繁杂，排列集中，超前巷道悬顶范围广，超前支护不易，容易发生安全事故，不利于工作面高效安全生产[1]。常村煤矿14026 综采工作面运输巷原超前巷道支护采用单体柱支护，铰接顶梁配合顶板支护，支护效果不明显，支护过程复杂，无法满足工作面快速推进的支护需求，且工人劳动强度大，成本投入高，单体柱以及钢梁回收存在安全隐患[2]。为解决这一问题，基于14026 综采工作面的现场条件应用一种端头巷道超前支护液压支架组，保证14026 综采工作面快速推进时的安全性。

1 14026 工作面概况

14026 工作面为常村煤矿14 采区首个采煤工作面，采用综合机械化采煤工艺。主采5 号煤层，煤层直接顶岩性为粉砂岩，厚3.9 m，直接底岩性为粉砂岩，厚度4m。5 号煤层煤厚1.7～2.1m，平均煤厚1.9m，煤层倾角平均为6°，呈西厚东薄分布，煤层结构表现复杂，含0.1 m 厚夹矸。工作面两巷掘进支护形式为锚网索支护，工作面走向长度440m，倾向长度80m。

2 液压支架组结构原理

2.1 端头支架组

工作面端头液压支架组支架型号选型为ZTZ9600/15/28型，为两列中置型分体迈步式结构。端头液压支架组与工作面转载机、刮板机通过相互推拉作用向前迈进，液压支架推动转载机，转载机拉动支架移动。图1 为端头液压支架组示意图。

图1 端头支架组示意图

2.1.1 结构部件

ZTZ9600/15/28型端头液压支架由前梁、伸缩梁、顶梁、掩护梁、连杆、立柱以及底座等主要部件构成。

1）前梁部分。液压支架前梁有两部分，安装在支架左侧顶梁以及右侧顶梁上方，配合顶梁对顶板进行支护，前梁千斤顶可控制其进行上下动作贴紧顶板，达到最大支撑效果。

2）伸缩梁部分。液压支架伸缩梁位于支架左右两侧前梁上，主要用于采煤机前进后伸出对顶板进行临时支护，保证顶板处于支护状态，液压支架移架后也可以保护破碎顶板。

3）顶梁部分。液压支架顶梁共有前后两组，为箱式结构，支撑顶板，与前梁一起对顶板进行支护的同时，结合支架底座与立柱形成保护空间，前后两组顶梁互相连接阻挡煤块与矸石落入，为转载机、刮板机卸煤及架间移动提供保护[3-4]。

4）掩护梁部分。液压支架掩护梁主要用于分割工作面和采空区，同时具备一定的独挡冒落煤、矸的作用，为工作面安全生产提供保护。掩护梁上部与后顶梁连接，中下部与前后连杆连接，构成四连杆结构。

5）连杆部分。液压支架连杆有两部分，分为前连杆与后连杆，为相连的箱式结构，主要用于控制液压支架在升降架时距离相差不会过大。与支架底座、掩护梁构成四连杆结构。

6）底座部分。液压支架底座有4 个部分构成，左侧前后底座，右侧前后底座。支架前底座正面连接横推千斤顶，支架前底座背面与支架后底座前面有箱体构件连接并通过立柱来承受顶板压力。通过与掩护梁、前后连杆构成的四连杆结构保证支架梁端间距在位移时不超过100 mm，并与支架立柱形成空间，保护转载机和刮板机的机头[5-6]。

2.1.2 支架技术参数

ZTZ9600/15/28型端头液压支架技术参数如表1 所示。

表1 ZTZ9600/15/28型端头液压支架技术参数

2.2 巷道超前支护支架组

巷道超前支护液压支架组支架选型为ZQL2×2000/15/28 巷道超前支护液压支架，采用两列超前式布置，工作面两条巷道各布置4 组液压支架，可保证巷道超前20 m 范围内支护效果满足需求。ZQL2×2000/15/28型液压支架顶梁可调节任意方向，支架高度可根据巷道顶板进行适应性调整，保证巷道在任何情况下都能够接顶严实，发挥最大支撑力。图2 为巷道超前支护支架组示意图。