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1、大采高综采工作面液压支架稳定性分析 马日亮 阳泉煤业(集团)有限责任公司一矿 摘 要： 结合阳煤一矿首个大采高综采工作面液压支架的应用, 对液压支架在复杂条件下的纵向稳定控制技术以及大坡度段支架稳定性控制措施进行了分析, 并且提出了相应的具体措施及注意事项。实践表明, 通过采取多种措施, 实现了综采设备的正常运行, 为大采高综采设备推广积累了经验。关键词： 大采高工作面; 液压支架; 稳定性; 控制技术; 作者简介：马日亮 (1982) , 男, 本科, 工程师, 现就职于阳煤一矿生产技术部, 从事技术管理工作。收稿日期：2017-11-19Stability Analysis of Hydr
2、aulic Support in Fully Mechanized Mining Face with Large Mining HeightMa Riliang No.1 Coal Mine of Yangquan Coal Mine Group; Abstract： Combined with the application of the hydraulic support of the first large mining height fully mechanized face in the first mine, the longitudinal stability of the hy
3、draulic support under complex conditions is studied.The fixed control technology and the stability control measures of the large slope section support were analyzed, and the corresponding measures were put forward. Attentions are taken to realize the normal operation of fully mechanized mining equip
4、ment by taking various measures, and the accumulation of large mining height fully mechanized mining equipment is accumulated experience.Keyword： large mining height working face; hydraulic support; stability; control technology; Received： 2017-11-19引言S8310 工作面是阳煤一矿首个大采高综采工作面, 共布置 119 架ZY12000/30/68
5、D 型掩护式液压支架, 4 架 ZYG12000/26/56D 掩护式过渡支架, 7 架 ZYD12000/22.5/45D 型掩护式端头支架, 共计 130 架支架支护工作面顶板。过渡支架及中间支架的中心距为 1.75 m。液压支架移架步距为 0.8 m, 端面距不大于 0.34 m。对于大采高工作面的试验, 结合一矿复杂的地质条件, 我们对液压支架的防倒和稳定性控制进行了配套研究, 取得了很好的效果。1 液压支架纵向稳定控制技术1.1 机头、 (机尾) 顶锚在工作面推进过程中, 机头、机尾支架顶梁和护帮装置发生偏斜, 造成支架间隙大, 发生掉矸;因此用顶锚系统使机头、机尾第一架护帮装置保持
6、平行前移。机头、机尾顶锚采用千斤顶、双耳链环卡、圆环链销轴在机头、机尾第 1 架和第 3 架顶梁防倒座之间连接。1.2 中间架防倒架间安装支架顶梁横连千斤顶, 在切眼内倾角较大处每 1 架安装一套斜拉防倒千斤顶, 其他每 5 架安装一套, 斜拉防倒装置如图 1 所示, 利用液压支架底座前方的防倒防滑座通过连接头防滑千斤顶、双耳链环卡、26 mm92 mm 圆环链与下方支架顶梁防倒座相连, 实现防倒目的。中间环节用 40 mm 销轴固定。对于由锚固千斤顶、大链软连接组成的支架防倒装置, 其有效防倒力为:式中:F 额 为千斤顶额定拉力, 对于 Q13B-100/70600 千斤顶, 取 125.4
7、 k N; 为防倒装置斜拉角, () 。按 5 架一组防倒装置、支架支撑高度 5.0 m 计算, 代入数据得出:F 拉=125.4cos33=105 k N。有效防倒力为 105 k N, 横连防倒千斤顶防倒力 108 k N (具体根据现场实践情况而定) , 同样可起到支架防倒的作用。若由于某种原因造成支架顶梁出现台阶, 为了保护横连防倒千斤顶, 可将此千斤顶的任一端与支架顶梁摘开, 安装一套由锚固千斤顶、大链组成的斜拉防倒锚固装置, 可控制倒架。图 1 斜拉防倒装置 下载原图1.3 上 (下) 端头支架防滑通过锚固千斤顶将 1 号及 3 号架尾部连接, 移 3 号架时通过安装的底侧推千斤顶
8、调整其下滑, 移 1 号架时操作此尾锚固千斤顶控制 1 号架下滑, 如此使下端头三架形成一个稳固的“锚固站”, 如下页图 2 所示, 控制工作面中间支架的下滑。1.4 工作面中间架防滑中间支架均安装底侧推千斤顶, 在升架的同时操作底侧推千斤顶以调整支架的下滑。图 2 下端头尾锚防滑 下载原图2 大坡度段支架稳定性控制措施1) 底座前及支架前梁上加焊单体柱柱窝。S8310 大采高综采面煤层倾角平均为6, 在工作面局部地段 (分别在距离切巷约 560 m、770 m 和 900 m 处) 煤层倾角变化较大, 存在倾角约为 18的大坡度段, 因此所用支架要增设防倒设施以适应大坡度段工作面的正常回采。
9、具体措施为:通过在支架的底座前及支架前梁上加焊单体柱柱窝, 在生产过程中利用单体柱进行调架和摆架。当工作面回采中需要调整支架时, 可通过在相邻支架底座柱窝内打单体柱支设底端, 在本架前梁柱窝内支设顶端进行摆架。2) 调整支架角度状态。大坡度段工作面回采时, 支架需要与工作面顶、底板垂直, 此时极易出现倒架事故。因此需要从机尾开始逐架对支架进行角度状态调整, 伸出支架侧护板千斤顶的 1/32/3, 以防止移架过程中出现挤架现象, 确保支架间隙均匀, 相邻支架间不会出现错差。通过对支架进行调整角度后, 支架所处的坡度虽然能够相对变缓, 但仍会出现台阶现象, 使支架接顶不平, 但是由于顶板比较破碎,
10、 接顶不平所带来的问题不明显。3) 留底煤调整工作面坡度。当工作面过大坡度段时, 应适当保留底煤以调整工作面的坡度, 降低因坡度较大对工作面采煤机的正常运转所造成的影响, 也有利于支架稳定性控制。3 支架稳定控制具体注意事项1) 采煤机要严格割平顶板与底板, 司机要掌握上下滚筒高度、顶底板要割平, 做到上不留顶煤, 下不留台阶, 不飘刀啃底, 严防割碰支架顶梁及煤机绞网, 防止出现局部倾角过大或支架接顶、底板不实, 造成支架失稳。2) 要采用带压移架的方式, 在距采煤机右滚筒 24 架开始拉架, 并支护顶板。如采煤机前有严重片帮或顶板大面积暴露, 应采取超前移架的方式支护顶板。移架时少降快拉,
11、 降架高度控制在不超过支架侧护板 2/3 的范围内。3) 移架过程中, 要有效利用好侧护板、调架千斤顶、调架单体、防倒防滑装置等对支架进行及时调整;移架后不得出现咬架、爬架等现象, 避免支架顶部与顶板出现“线接触”现象。支架调整好后, 及时供液升井, 并达到规定的初撑力。具体在利用侧护千斤顶和底调千斤顶随时对液压支架进行微调时, 使支架与输送机保持垂直, 使支架中心距保持在 1.75 mm100 mm 左右, 拉线移架, 使支架排列整齐成一条直线, 偏差在50 mm 之内;拉架时要利用侧护、底调千斤顶调整支架间距, 防止咬架、挤架、歪架现象的发生。4) 在工作面下端头排头支架的顶梁与底座上加装
12、防倒装置, 3 架排头架组成“锚固站”, 使其成为全工作面支架保持横向稳定性的基础。在工作面中间支架架间要设置连接千斤顶, 工作面分段设置防倒千斤顶。在最后一架端头支架的顶梁上方安装侧挑梁, 能有效支护支护端头与巷道下帮之间的空顶, 防止端头倒架。5) 工作面应采取合理的移架顺序, 工作面拉支架时, 采用由上到下或由下到上依靠端头支架拉移支架。在巷道布置上, 采取回风巷和运输巷的高度低于工作面采高的布置方式, 支架由端头、过渡到中间支架逐渐加大到工作面采高, 既有利于巷道的支护, 又提高了端头端尾支架的稳定性。6) 在工作面回采过程中, 正确使用带压移架和初撑力自动补偿功能, 支撑已经离层和已
13、破碎的下位直接顶, 能加大顶、底板的摩擦阻力和顶板的反倾倒力矩, 对防止支架的倾倒十分有利。4 配套设备防倒防滑技术措施1) 采煤机防滑措施。对于倾斜工作面, 为了防止采煤机的下滑, 常通过在机组牵引马达上安设液压阀来对采煤机停机时进行制动控制;而且要求采煤机在将要停机时, 确保煤机的前后滚筒落下并切入到煤壁内, 以阻止采煤机的下滑;同时当工作面过褶曲构造的轴部坡度较大区段时, 应适当保留底煤以调整工作面的坡度, 降低因坡度较大而对工作面采煤机的正常运转所造成的影响。2) 输送机防滑措施。输送机主要通过调整推移顺序的方式来防止输送机的下滑, 每次推移输送机时, 应先清理输送机机头机尾处的浮煤, 防止推移输送机时, 机头机尾飘起而导致的输送机下滑;输送机的推移应从工作面下部向上部依次顺序推移, 并通过将工作面调成伪斜的方式, 来防止因支架下滑而带动的输送机下滑。5 结语通过采取多种防倒、防滑措施, S8310 工作面在回采期间未发生较大的液压支架倒架等事故, 实现了工作面的快速推进和高产高效。液压支架整体满足工作面的顶板支护要求, 实现了对顶板的有效管控, 在复杂条件下液压支架的稳定性也较好, 为大采高设备的选型配套积累了经验。
