自移式机械化柔性掩护支架可行性研究

第１３卷第５期（总第８４期）２００８年１０月煤矿开采ＣｏａｌＩｎｉＩｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．１３Ｎｏ．５（ＳｅｒｉｅｓＮｏ．８４）Ｏｃｔｏｂｅｒ２００８．

自移式机械化柔性掩护支架可行性研究黄志增，王东攀（天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京１０００１３）

［摘要］针对伪斜柔性掩护支架采煤方法存在支架结构固定，对煤层产状变化的适应性差，以及工作面上下端头安装、拆除支架工序繁杂、辅助工作量大等缺点，研究设计了自移式机械化柔性掩护支架，实现了柔性掩护支架的宽度可调以及平行于工作面走向自移功能，大大减轻了工人的劳动强度，提高了工作面机械化水平。［关键词］急倾斜煤层；自移式；机械化；柔性掩护支架；采煤方法［中图分类号】ＴＤ２１４【文献标识码］Ａ【文章编号】１００６－６２２５（２００８）０５－００７１－０３

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１概述拖动向前移动。伪倾斜柔性掩护支架采煤法是急倾斜煤层开采常见方法，目前国内采用伪斜柔性掩护支架开采的工作面有１００多个…。尽管伪倾斜柔性支架采煤法具有产量大、效率高、生产系统简单、巷道掘进量小、回采工序简单、材料消耗少、成本低，以及生产安全等许多优点，但在使用过程中也存在一些问题，由于目前使用的柔性掩护支架长度预先已定，当煤层的厚度与倾角变化较大时，易丢煤且支架下放困难，有时需要局部挑顶或卧底，影响产量、效率和煤质。其次，该采煤法需在工作面下方不断拆卸柔性支架，运至工作面上方再续接柔性支架，增加了工序，加大了工作面辅助运输工作量。

２自移式机械化柔性掩护支架的设计方案

２．１总体设计思路自移式机械化柔性掩护支架工作面主要由主导架、基本架、移步横梁以及上下端头的导向装置等部分组成，如图１所示。主导架和移步横梁配合作用，引导支架沿着工作面上下端头的导向装置，即平行于工作面走向方向推进。基本架依靠主导架的

图１自移式机械化柔性掩护支架工作面布置

２．２支架调宽机构设计方案Ｂ１工作面的基本架为可调宽型柔性掩护支架，该支架由支架顶梁、上下肢梁以及两个调宽千斤顶组成，如图２所示。顶梁与上下肢梁间铰接在一起，液压千斤顶两端分别铰接在顶梁与肢梁上，通过千斤顶，来调节顶梁与肢梁间的夹角，从而使支架的支护宽度有一个调整范围。液压千斤顶可选用内注液式，通过人工操作手柄即可调节千斤顶的伸缩。

Ｃ收稿日期】２００８—０３—２４［资金项目】煤炭科学研究总院青年创新基金项目（２００６ＱＮ４３）【作者简介】黄志增（１９８２一），男，江苏泗阳入，毕业于中国矿业大学采矿工程专业，获硕士学位。７１

万方数据总第８４期煤矿开采２００８年第５期２．３支架自移机构设计方案¨ｏ主导架（如图３所示）布置在工作面第一架和最末一架，在工作面中部每隔２—３ｍ布置一架主导架。主导架主要由立柱、顶梁、滑动梁、拉移千斤顶、移步横梁以及后挡矸板组成。支架前移时，抬起柱腿，拉移千斤顶伸出，支架即可在移步横梁上滑动前移。横梁前移时，立柱升起支撑顶板，拉移千斤顶一起收缩，横梁即可前移。后挡矸板可通过调宽千斤顶进行调节。支架的所有动作可通过液压系统进行集中控制。

图２液压可调宽式柔性掩护支架图３主导架结构２．４支架移动方向控制机构设计方案

控制支架沿平行于工作面走向方向移动，主要是通过严格控制移步横梁沿工作面走向推进，再通过移步横梁拉移主导架，主导架与移步横梁通过液压拉移千斤顶相连。因此，移步横梁所起的作用至关重要。移步横梁上下端头在导向装置上沿着固定的导向轨道在推移千斤顶的作用下滑动前移，如图４所示。工作面支架由３～５根钢丝绳连接起来，形成柔性整体，在主导架拖动下前移。

３自移式机械化柔性掩护支架采煤法回采工艺

应用自移式机械化柔性掩护支架的采煤法进行７２

ｌ一导向轨道固定装置；２一导向轨道；３一滑动轮；４一前托梁；５一后托梁；６一托梁连接杆；７一托梁连接套图４移步横梁示意

回采工作时，主要包括３个过程：工作面的形成、正常回采以及工作面收尾。工作面正常回采的工艺流程为：打眼一装药一连线一放炮—铺溜槽出煤一移架一移横梁。３．１工作面形成初采期间，按普通伪斜柔性掩护支架工作面进行回采，随着工作面的推进不断接长支架，直到工作面下端头贯通工作面运输平巷为止，此时可以安装移步横梁和上下端头定位装置，至此自移式机械化柔性掩护支架工作面形成。当开采区域布置为平行四边形时，可一次形成伪斜采面，有利于加大回采强度。３．２支架安装工作面两端头安装主导架，起到定位作用。中部以基本架为主，每隔一定距离安装１架主导架。所有支架都平行于工作面走向布置。每５架基本架用２个定位器在顶梁左右两端卡牢，在定位器的梁下顺工作面方向铺设钢丝绳，通过卡兰将定位器、钢梁、钢丝绳三者固定。接钢丝绳时，搭接长度需要在４ｍ以上，并用４～５个绳卡卡牢。钢梁上顺钢丝绳方向铺一层金属网，网上横竖交叉铺竹笆帘两层，最上一层顺着支架铺设。３．３落煤与运输采用爆破落煤，并配合手镐落煤。回采放炮后，在工作面内由下向上卧沟，随后开始铺设搪瓷溜槽，煤沿搪瓷溜槽下放，搪瓷溜槽铺设到煤壁。然后处理地沟两帮的煤，使煤壁整齐。３．４移架放炮落煤前，主导架要撑紧顶板，基本架上下肢梁千斤顶伸开，把肢梁分别挤紧在顶底板上，防止支架在放炮后下滑，减轻顶梁的承载力。

万方数据黄志增等Ｉ自移式机械化柔性掩护支架可行性研究２００８年第５期工作面放炮段煤运完后，即可按顺序从下向上依次移架。移架操作步骤为：①把准备移动的主导架周围基本架的肢梁千斤顶松开；②收起主导架立柱；③操作拉移千斤顶，拉动主导架在移步横梁上向前滑移１个步距，同时拖动基本架前移；④主导架立柱升起，撑起顶板并移动第２个主导架；⑤伸开基本架的肢梁千斤顶，撑挤紧顶底板。⑥调整支架，准备移动第３个主导架。３．５移横梁工作面所有支架前移１个步距并调整完之后，所有主导架的拉移千斤顶一起动作，把移步横梁沿两端的定位装置导向轨道前移１个步距。固定装置移动频率根据现场条件确定。３．６工作面收尾工作面上出口推到收尾边界时，工作面与运输巷之间存在三角煤。此时可先拆除移步横梁和上下端头的定位装置，按普通柔性掩护支架工作面进行收尾。当开采区域布置为平行四边形时，工作面推进到采区边界时可一次性回收，简化了回收工作。４应用展望本项目研究设计的自移式机械化柔性掩护支架，在不改变原有柔性掩护支架基本特征的基础上，实现了如下两方面功能：（１）支撑宽度在一定范围内可调，增强了柔性掩护支架工作面对煤层厚度变化的适应性；（２）支架平行于工作面走向自移，取消了柔性掩护支架上下端头安装、拆除支架的工序以及繁重的辅助运输量。自移式机械化柔性掩护支架具有安装方便、操作简单，机械化程度高等优点，预期在伪斜柔性掩护工作面中具有很好的应用前景和推广价值。

［参考文献］［１］陈建民，王景辉．俯伪斜柔性掩护支架采煤法的应用与发展［Ｊ］．煤炭科学技术，２００４（１２）：８－１０．［２］马树元．可伸缩柔性掩护支架的探讨［Ｊ］．阜新矿业学院学报，１９８８（１）：５１－５４．［３］杨兴．整体顶梁组合悬移支架适应性评价［Ｊ］．煤矿开采，２００７（１）：４２－４３，６８．［责任编辑：张银亮】

（上接８ｌ页）作面存在多条小断层及侵入体构造，一旦存在构造，会导致煤层节理、裂隙发育，煤层松软，容易在破碎区发生机道漏顶事故。另外，煤层（尤其是顶煤厚度）、随冒层、坚硬岩层厚度的变化对工作面来压有很大影响∞Ｊ。（３）进一步优化支架整体设计塔山矿的煤层地质条件、开采强度、工作面布置等条件是以前没有遇到过的，需要根据危险状态时的支架一围岩关系分析支架受力状态，在总结首采面成功使用经验的基础上，进一步优化参数和支架结构设计，以保证成套设备在适应恶劣地质条件时发挥更加良好的作用。５结论塔山矿综放开采的矿压显现特点为来压频繁、支架后柱压力大和存在片帮冒顶现象。分析其原因包括地质条件变化、工作面长度长和支架不同的受力状态等。可行的应对措施包括提高支架初撑力、加强地质勘察和进一步优化支架整体设计等。塔山矿首采综放工作面８１０２成套设备在特厚煤层矿压显现特剧烈条件下，采取合适的工艺和措施后，运转基本正常。开采过程中，最高班产达２０ｋｔ，最高日产达４０ｋｔ，最高月产达ｌＭｔ。

［参考文献］［１］刘俊蜂．综采工作面参数变化对矿山压力显现影响的研究［Ａ］．北京开采所．研究生论文集一采矿工程学新论［ｃ］．北京：煤炭工业出版社，２００５．［２］闫少宏．综放开采支架工作阻力确定的理论与应用［Ｊ］．煤炭学报，２００１（６）：１８－２０．［３］史元伟．综放工作面围岩动态及液压支架载荷力学模型［Ｊ］．煤炭学报，１９９７，２２（３）：２５３－２５８．【责任编辑：王兴库】

・争・・争・・争・夺・牵・夺・牵・争・夺・夺・・｝・夺・・争・夺・・争・・争・ｔ争・・争・・｝・夺・争・争・÷・夺・・争・・争・÷・÷・夺・夺・夺・牵・争・寺－・专・夺・・争・专・争・夺－孛・夺－ｔ争・・争・４－・夺・（上接８５页）（４）从微震和声发射监测结果来看，在单位产量和推进度条件下，弱矿压显现次数越多，上覆岩层的能量释放越充分，强矿压显现的几率越低。（５）工作面高强度开采和不均衡生产，都会造成矿压显现强度增大。

［参考文献］［１］甘肃华亭煤电股份公司砚北煤矿，中国矿业大学．砚北煤矿矿压预防技术研究［Ｒ］．２００６．［２］甘肃华亭煤电股份有限公司华亭煤矿，天地科技股份有限公司开采事业部．急倾斜特厚煤层深部开采矿压规律研究与应用技术［Ｒ］．２００４．【责任编辑：毛德兵】７３