北皂煤矿海域三采区放顶煤液压支架选型与应用研究

（山东能源龙口矿业集团有限公司，山东 龙口 265700）

摘 要：通过海域矿压实际测量，详细分析海域采场顶板运动规律及支架载荷特征，综合考虑矿井设备三机配套及矿井实际提升、运输能力，选择适合于海域特点的ZF7200放顶煤综采支架进行生产，满足了矿井顶底板支护管理及安全高效生产需要，取得较好的安全、技术、经济效果。

关键词：海域;液压支架;受力分析

北皂煤矿自2006年8月份至今，采用放顶煤综放工艺先后回采了H2103、H2106、H2102、H2108、H2105、H2303六个工作面。海域工作面使用放顶煤液压支架回采以来，正常条件下对控顶区暴露的顶、底板给予适当的支护，随海域回采范围的逐步扩展，液压支架在适应海域特殊的地质条件方面也暴露出较多的问题，工作面回采过程中，支架出现了结构件开焊、销轴弯曲、安全阀开启频繁、立柱涨缸等情况，特别是安全阀失效后的立柱涨缸问题，严重影响影响了安全回采。原有支架已不适应海域三采区现有地质条件，为确保三采区安全回采需要，急需论证新型支架设备以满足安全生产需要。

海域三采区工作面煤层赋存条件复杂。工作面在横跨宽缓的HY向斜，位于HY向斜西翼，停采线位于HY向斜轴部，煤层产状变化较大。工作面东侧为三采回风巷，西侧为-200第四系防水煤柱和BH7钻孔，南侧为H2304设计工作面、HF-12、SF-15断层，北侧为H2302设计工作面、XF-30、XF-31断层、XF-36断层、XF-37断层。地表为海水覆盖，海水深度12～14.0m。第四系地层底界标高为-65～-79m，煤层底板标高为-200～-344m。此条件下对于选择合适的液压支架难度大。

1 支架的选型与支架的结构设计

（1）对支架的要求，选择合理、适用的支架架型成为海域三采区综放高产高效能否成功的关键。通过对目前国内外有关综采放顶煤液压支架的调研考察，对工作面放顶煤液压支架架型提出如下要求：1）支架要有较高的稳定性和抗扭性能，并配备可靠的防倒防滑系统;2）满足北皂矿现用三机配套的要求;3）满足北皂矿现有的提升能力、巷道运输尺寸要求; 4）有较好的仰采、俯采性能;5）放煤口通畅，操作灵活可靠; 6）保证足够的通风断面。

根据以上要求选定了四柱式的ZF7200放顶煤液压支架架型。

（2）ZF7200型放顶煤液压支架的主要技术参数及结构特点。结构图（图1）和工作特性曲线（图2）。放顶煤支架主要技术参数： 高度/mm 2000/3200 工作阻力/kN 7200 初撑力/kN 5706 中心距/mm 1500 支架宽度/mm 1430/1600 支护强度/MPa 0.95 底板比压/MPa 2.35 质量/kg 11500 泵站压力/MPa 31.5

（3）主要结构特点。1）支架为支撑掩护式，前连杆为Y型，后连杆为I型单连杆，既保证了支架整体有较高的稳定性、抗扭性及抗侧向力，同时又保证了架间前后有足够的人、运料通道及后部输送机的管理、维修空间;2）顶梁结构为整体顶梁带内伸缩梁结构，侧护板护至顶梁前端，保证了顶梁前端有足够的支撑力及很好的封闭性能，伸缩梁可进行超前及时支护和有效控制煤壁片帮;3）放煤机构为可摆动尾梁带插板结构，既实现了连续敞开的放煤窗口，同时又可随时封闭老塘的矸石，尾梁和插板还可以松动顶煤和切碎大块煤及矸石。这种放煤机构放煤效果好，回收率高，煤尘小;4）该支架结构件选用了高强度板材，使该支架的重量比同类型、同配套设备的支架重量减少3000kg;5）通风断面大，顶梁平衡区的范围较大，适应外载荷力影响变化的能力强。

2 放顶煤液压支架应用情况

通过在线监测以及现场实测海域煤2底板比压测试数据，为支架选型参数提供了科学的依据，满足了现场安全生产的需要。 三采区工作面ZF7200放顶煤液压支架的投入，从支架对矿山压力控制效果来看，ZF7200型支架支护强度及支护能力方面具有较强适应力，减少了工作面开面放炮起顶及配件维修更换工作，满足了顶底板支护管理及矿井安全高效生产需要，取得较好的安全、技术、经济效果。

3 结语

（1）通过海域三采区工作面支架选型分析及论证，综合考虑设备三机配套及矿井实际提升、运输能力，选择适合于海域特点的ZF7200放顶煤液压支架进行生产，液压支架的支护强度及支护能力方面具有较强适应力，满足了顶底板支护管理及矿井安全高效生产需要，社会效益巨大。

（2）ZF7200综采支架的投入，减少了工作面开面放炮起顶及配件维修更换工作，节约了设备投资成本，保证了矿井海域工作面的正常接续，为实现全年产量目标奠定坚实的基础。

（3）ZF7200综采支架的投入，减少了工作面开面初期放炮起顶工作，工作面开面后较快进入正常生产，根据统计，三采区工作面比其它海域工作面提前4-5天进入正常生产，按3000吨/天产量及400元/T计算，提前实现产值600万元;减少开面窝工损失约18万元。

（4）ZF7200综采支架的投入，减少了设备配件损耗及维修人工成本，以H2303工作面配件实耗统计（80万元），预计H2107面生产期间节省设备维修投入200万元。

作者简介： 郜勇（1969-），河南巩义人，工程师，主要从事：煤矿机械的制造、维修工作。