原 波

（晋能控股煤业集团长平公司，山西 晋城 048000）

长平矿是一座新型的现代化矿井，随着开采强度的增加，综放工艺不断改进，但支护改进进度跟不上综放改进速度，从而造成支护脱节，影响了综放效率的发挥[1-2]。造成支护速度慢的根本原因在于现阶段采用单体柱配合打木垛勾顶进行支护，在移柱、支柱、打木垛过程中，费时费力[3-4]。为此亟须寻求一个安全、可靠、灵活的支护设备，以提高综放效率。

1 概况

2313 综放工作面井下标高554～653 m，工作面走向长1 006.8 m，倾斜长度224.4 m，煤层平均厚度5.3 m，平均倾角6°，回采过程中局部顶板节劈理发育，煤体疏松破碎。煤层基本顶和基本底为砂质泥岩，直接顶和直接底为泥岩。工作面端头支护使用DW35-250/110X 型单体液压支柱，初撑力为11.4 MPa 以上。但由于两顺槽为沿顶掘进，底板为底煤，两巷打超前支护时初撑力不达标需及时在单体液压柱下垫柱鞋或者方木保证单体柱支护状态完好。

2 端头支护液压支架研制

2.1 研制的技术关键

端头支护液压支架研制的技术关键在于：

（1）总体方案设计，重点考虑支架与前后刮板运输机机头驱动部、转载机的配套关系。

（2）转载机两侧加焊铰接耳，连接推移油缸，拉移端头支架。

（3）顶梁和掩护梁的挡矸装置设计，宽度可变，能进行有效的挡矸。

2.2 端头支架支护方案

端头支架支护方案如图1、图2，为两架一组对称布置，转载机为中置式全落地放置，安置在两架底座中间位置，两架支架左右对称以适应左右工作面使用，总长度达到10.643 m，端头支架和超前支架的架间空顶距为384 mm。

图1 端头支架断面

图2 端头支架挡矸装置

端头支架组底座前面和转载机铰接耳通过推移油缸连接，端头支架前移以转载机为支撑分别拉移支架，拉移步距900 mm。

端头支架顶梁分为前、中、后三段，用销轴铰接，最长段3842 mm，以更好地适应巷道顶板起伏变化；底座分为前、中、后三段，用销轴铰接，最长段3820 mm，以更好地适应巷道底板起伏变化。

两架一组的端头支架组用4 排立柱支撑，左右两架之间在顶梁上用三组拉紧油缸进行拉紧成一整体。

端头支架的顶梁和掩护梁设有挡矸装置，端头支架挡矸装置与排头支架的顶梁紧贴，能很好地防止漏矸；掩护梁挡矸装置最大宽度为2986 mm，中部间隙370 mm。

操作方式采用本架手动操作。

需要对转载机进行改造：在1 m 转载机的基础上增加一节长2300 mm 的中部槽，中部槽两侧焊接端头架拉架油缸铰接耳，改造前后溜机头尾垫架，加长推移梁600 mm，铰接孔距100 mm。

2.3 支架组成结构设计

端头支架顶部主要为顶梁和掩护梁结构，底部主要为底座和推移机构，并通过连杆连接。

（1）顶梁

顶梁采用整体式箱形焊接结构，前部铰接有挑梁，能很好地适应巷道顶板不平整的情况。顶梁上有两柱窝与立柱的柱头铰接，用以传递立柱的支撑力。在左侧和右侧的两个支架的顶梁侧翼安装有防倒、起吊油缸的铰接座，通过其对两个支架进行连接。采用套筒形式安装顶梁连架千斤，考虑到支架顶梁对顶板锚杆的影响，护顶设计往下倾斜22.5°，并设计连架千斤上部与顶梁间隔454 mm，如图3。

图3 顶梁

（2）掩护梁

掩护梁前端的顶梁、后端的前后连杆加上连杆和底座一并构成了端头支架的四连杆机构。当支架移架做上下运动时，通过支架的四连杆机构使其掩护梁和顶梁的中心点做近似直线的双纽线运动，从而使支架的运动整体合理、稳定，如图4。

图4 掩护梁

（3）底座

支架的四连杆结构、推移千斤顶和立柱等结构均通过底座进行连接。底座是一种箱体结构件，将顶板传来的压力传递到工作面底板，承受支架上部传递的压力、底板作用的反力、四连杆的拉压力和扭曲力，如图5。

图5 底座及连杆

（4）连杆

连杆是支架中的主要连接件，将支架的掩护梁和底座连接起来，形成了支架的四连杆机构，四连杆机构为支架的核心机构。连杆主要承受支架传来的拉、压力以及扭曲力。

（5）推移机构

支架移动主要由推移机构实现，由左右支撑单元底座的铰接座、连接器、推动千斤顶和销轴构成。推移机构的千斤顶主要组成部件为缸体、活塞、活塞杆、导向套及密封件等。

（6）立柱

支架采用双伸缩立柱，是由内外缸体、活柱、导向套及各种密封件组成。立柱的工作阻力为3000 kN。

（7）液压系统

支架液压系统的主要构成为进液管和回液管、支架立柱、支架千斤顶以及配套的液压元件，整个液压系统通过手动控制操作。液压系统各部位之间的连接通过U 形卡、密封圈以及快速接头实现，连接方便快捷。

3 应用效果

在2313 综放工作面进行了端头支护应用试验，该装置的应用有效提高了端头的支护强度和效率，降低了工人劳动强度，保证安全生产，主要优点如下：

（1）端头支架支撑力大，对顶板的支护能力强，支护强度远大于单体柱。

（2）顶部支护面积大，支架与巷道顶板接触面积远远大于单体柱与巷道顶板接触面积。

（3）结构尺寸小，重量轻，移架步距大，运输高度低。

（4）每台支架均设四连杆机构和防倒机构，保证支架的稳定性。

（5）支架底座设计成船形结构，移架阻力小，移架力大，不扎底。

（6）支架行走的方向、位置调节方便。

（7）支架在巷道布置后留有足够的通道，便于行人。