吕红伟

（阳泉煤业集团华越机械有限公司，山西 阳泉 045000）

引言

在科学技术不断发展的背景下，我国煤炭企业的发展技术也取得了关键性的进步，其中的开采工艺以及设备水平都在不断升高。大倾角综放发液压支架作为煤炭综采过程中的关键设备，也是决定煤炭在综采过程中成败的主要发展因素。目前，虽然我国在液压支架上的技术已经达到了较高水平，但是真正适用于大倾角综放工作面的液压支架技术却仍然处于缓慢的发展状态，在综采的过程中很容易发生由于液压支架不稳定造成下滑、倒塌的现象，甚至造成煤矿安全隐患的发生。

1 大倾角煤层相关概述

随着我国煤炭产业采煤工艺的发展进步，煤矿开采强度的不断加大，大多数的优质煤矿资源已经尽数枯竭，对应的大倾角煤层出现在大众的视野当中，引起很多煤炭企业的高度重视。很多企业在对复杂的大倾角工作面煤层进行开采的过程中，也逐渐认识到要想保障煤炭产业的可持续性发展就必须要对大倾角煤层进行合理的开采，解决大倾角工作面的复杂多样性问题。那么大倾角煤层在理论上主要是指煤层自身的倾斜角度超出了正常煤层，由于其在开采过程中容易出现滑动的不稳定性现象，被称为大倾角煤层，正常情况下的倾斜角度在25°～50°之间。在我国的煤炭资源中，大倾角煤层的总量占据整个煤炭储存量的15%，且开采难度非常大。因此对于大倾角综放工作面在液压支架的选型上要实现对煤炭资源的有效保障，为我国煤炭企业的长远发展奠定基础[1]。

2 大倾角液压支架与围岩的受力关系分析

大倾角煤层作为我国煤炭企业在开采矿山过程中的主要压力，其工作原理就是在接近重力方向的基础作用上，运用曲线的受力方式进行移动。一旦顶板出现不稳定的状况，那么它的移动曲线位置就会偏离原本的受力方向，导致支架发生倾倒。这也是由于在开采的过程中底板和顶板在运动时受到来自综放工作面的不同压力，特别容易出现液压支架倒塌的现象。再加上对顶板压力的分支压力与主压力之间形成反向压力，也会造成液压支架失稳的工作发展状态。其次，在对大倾角工作面进行推进工作的过程中，由于大倾角煤层自身倾斜角度大的主要特点，在液压支架前移的过程中，会失去对应的支架支撑点导致支架倾倒，对整个液压支架的稳定性影响很大。

3 大倾角放顶煤支架稳定性分析

3.1 大倾角综放液压支架的支护方式分析

液压支架作为我国煤炭企业对大倾角煤层综放工作面进行开采过程中的主要核心设备，不同的支架类型或者不同顶板都会直接影响液压支架的稳定性，但影响支架稳定性最重要的因素还是对液压支架类型的选择。大多数的煤炭企业在对大倾角煤层进行开采的过程中一般都会运用低位放顶型支架，这也是由于大倾角煤层自身环境的复杂多元性，采用低位放顶型的液压支架可以有效降低倾斜角的滑动。其次，由于大倾角煤层的地质环境强度较低，一般在液压支架的利用上都会采用伸缩梁等有效的支护方式。同时在支架底座的选择上，也会采用整体强度较高的底座，在底座的侧面设置对应的支架调节装置，并及时调整护帮板，保障支架的灵活性，增强液压支架整体的稳定性[2]。

3.2 大倾角综放液压支架稳定动态分析

在通常情况下，由于大倾角煤层自身环境的复杂多元性，这种情况下极易导致大倾角综放工作面下滑，液压支架在整个工作面中的倾斜滑动，进一步影响液压支架的稳定性。也是就说，如果在液压支架进行工作的过程当中，随着支架自身重量的发展以及顶板对支架造成的压力，会直接导致直接出现倾斜的现象。如果不考虑输送机内部构建对支架产生的压力，那么支架的稳定性就会随着支架自身的工作力以及顶板的压力而增加。同时在实现支架推进的作业中，也会出现下滑的现象。例如当支架的自身重量压力P与支架顶板压力Q 处于平衡发展的状态时，这个时候对于支架的压力也不会完全随着自身重量压力的曲线变化而移动；但是当支架所受到的压力合力偏向液压支架的边缘，这样就会导致支架的倒塌，如图1所示。也就是说，当液压支架的压力合力的状态下会产生支架沿着底板而下滑的趋势，但是要想保障液压支架的稳定性就要让液压支架自身的抗滑力大于滑动力，根据不同的动态受力情况进行分析，在此基础上采取有效的防滑措施保障液压支架的稳定性，进一步保障整体工作的有序进行。

图1 液压支架防倒稳定性分析

3.3 完善大倾角综放液压支架稳定性控制策略

对于大倾角综放液压支架稳定性控制主要体现在单个的支架个体、相邻的支架组和形式上，加强这两项的有效控制可以排除不稳定性因素，同时在此基础上也可以令支架的顶板受力比较均匀，提高支架系统的稳定性。

那么首先在设计支架的过程中，应选用缸径立柱较大的进行工作，以保障工作的有序进行，通过加宽支架的底座减轻支架自身的质量，保障液压支架稳定的工作状态以及支架支撑的强度。并且降低制作底板的比压，保障大倾角煤层的底板条件。并在此基础上，加大支架的底座面积，调整压力合力对支架的作用点位置，实现底板比压降低的目的，保障工作的有序进行。最后，在大倾角工作面液压支架的稳定性中，除了要对单个支架个体进行稳定防护以外，还应该考虑相邻支架组的头尾设计，尽可能的让支架具有整体性的依托，在不同的条件下对支架组进行不同的设计布置。

4 大倾角综放液压支架防倒防滑措施

4.1 防倒防滑装置安装

随着我国煤炭企业在综采技术上的不断改善，对大倾角煤层的开采也已经取得了阶段性的进步，需要在液压支架上进行安装防倒防滑装置工作。由于在煤矿产业的开采过程中的大倾角综放工作面的工艺技术较为复杂，各种因素的影响都会直接造成液压支架的不稳定性，因此在实际的安装措施中，一般会使用千斤顶以增加支架在整体上的扛倒功能，以保障工作的有序进行，实现对大倾角煤层的平拉式抗滑。之后可以在两个顶梁中采取斜拉式抗滑方法。最后在支架底座的前方或后方设置防滑装置；这样当支架出现倾倒的情况时，就可以有效地限制支架的摆动，并对支架的位置进行有效调节[3]。

4.2 过渡支架装置安装

在实际对大倾角综放工作面的开采过程中，不仅要做好对工作面的科学管理以及检修工作，还要保持液压支架的稳定性，以保障工作的有序进行。过渡支架装置安装的方式可以有效预防液压支架不稳固的情况发生。实现支架的安装过渡的有效方法比较固定，一般都会采取的措施就是在液压支架之间，放置相应的防滑千斤顶，与此同时，每两个顶梁之间也要设计一个防倒滑千斤顶。在对大倾角煤层进行开采煤炭的同时，将能够利用到的液压支架利用千斤顶进行及时的调试，同时在拉移支架的同时也要注意对单体支柱的使用进行辅助性的调整，完善对液压支架防倒防滑装置的配置。

4.3 完善支架生产工艺

由于大倾角综放工作面的开采角度较大，所以为了有效实现防倒防滑的根本目标，就需要从综放工作面的实际倾斜角度、长度、高度等相关因素进行水平倾斜的过渡方法，有效抵消液压支架的倾滑程度，提高液压支架支护系统的稳定性。将输送机上移到与支架距离30 cm 的位置。或者也可以利用完整的回采工艺，提高液压支架整体的工艺特点。并在此基础上及时检修，发展工作面设备的稳定性，推进我国煤炭企业在开采大倾角煤层时的顺利实施，减少安全事故的发生。

5 结语

由于在煤矿产业的开采过程中的大倾角综放工作面的工艺技术较为复杂，各种因素的影响都会直接造成液压支架的不稳定性，影响综采进度。因此，在实际对大倾角综放工作面的开采过程中，不仅要做好对工作面的科学管理以及检修工作，保持液压支架的稳定性，同时在进行开采工作的过程中，还要充分利用液压支架的可伸缩梁，控制开采的高度，避免发生漏顶的现象，并且在液压支架的设计上，必须要设计对应的防倒防滑装置，保障大倾角综放工作面配套设施的完善，从整体上提高液压支架的稳定性，保障开采安全。