急倾斜长壁综放开采液压支架几个关键构件的特性

摘 要 通过分析急倾斜煤层走向长壁综放开采工作面液压支架在倾斜面上的稳定性，说明在此开采条件下，液压支架几个关键构件的作用及特性。

关键词 急倾斜煤层；综放；液压支架；关键构件

中图分类号：TD355 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）23-0133-02

在急倾斜煤层走向长壁综采放顶煤工作面，随着煤层倾角的增大，工作面底板围岩会出现破坏滑移。同时，工作面支架要受到顶板断裂和顶煤垮落下滑的冲击。加之，由于支架及与之相联系的采煤机、运输机等设备的自身重量沿倾斜的分力作用，支架在工作过程中（移架）必然会出现“尾梁下摆”、顶梁前端的局部“挤咬”等现象，从而造成工作面“顶煤—支架—底板”组成的支护系统失稳。为了确保支护系统的稳定性，急倾斜煤层综放开采，其液压支架与普通综放工作面液压支架相比增加了许多特殊的构件，并赋予其特殊的功能。

1 工作面支架的稳定性

急倾斜走向长壁综放工作面开采过程中，支架的稳定性主要表现为两种状态：一是支架处于支护状态。这种情况下，往往会由于顶板周期来压、顶煤跨落、底板破坏离层滑移等情况，使得处于支护状态的液压支架出现失稳和下滑；二是支架处于降架移动状态。在工作面推进的过程中，支架需要卸载降架前移，这时，支架会因失去支撑点而偏斜或倾倒。无论处于何种状态，以支架重心为力距中心，支架必须保持上、下的力矩平衡，这样才能达到稳定的目的。

2 倾斜长壁综放工作面设备防倒防滑的几个关键构建

2.1 侧护板

水平或缓倾斜煤层综放工作面支架一般没有侧护板。急倾斜长壁综放工作面液压支架除了顶梁和掩护梁有侧护板外，在尾梁和前梁部位都设有侧护板，（如图1）主要是为了防止支架顶部煤体在支架的反复支撑作用下，破碎漏空，支架接顶不实而出现失稳和下滑现象。除此之外，侧护板还可用来调整支架动态情况下出现的“尾梁下摆”和顶梁前端的局部“挤咬”，保证支架稳定的工作状态。

实测表明，侧护板在工作面最大受力一般为25 MPa～30 MPa，这个最大受力一般出现在工作面倾角最大的地段。其余地段一般在20 MPa以下，水平位置侧护板基本不受力。

在支架自重一定的情况下，能够抗拒支架产生下滑的力主要来自支架与底板煤层间的摩擦阻力以及相邻支架间的相互挤靠等约束力。支架在卸载降架和移架的时候这种约束力最小，说明支架的下滑主要出现在卸载降架和前移时。这时，侧护板的作用就体现出来。

1.顶梁；2.轴线套筒；3.侧护板油缸；4.防滑底调梁；

5.底调梁油缸；6.导向杆；7.防滑燕尾梁

图1 支架防倒防滑示意图

侧护板的主要作用体现在：

1）封闭顶板的作用。支架顶部的煤体在擦顶带压前移以及反复支撑作用下，比较破碎，能从架间空隙漏出。侧护板能够保证支架在支撑状态下能有很好的封顶性，防止顶梁上部、前端由于顶煤漏空而出现接顶不实，从而避免因空顶而出现的倾倒下滑现象。

2）调整支架状态。工作面支架在移设过程中，必须保持合理的间距，防止出现挤架咬架现象，进而发展为倒架压架。支架间距的保持和调整，主要依靠调节侧护板伸缩量，通过侧护板油缸的推力，使其保持与相邻支架的间距，维持良好的工作状态。

3）工作面推进及移架的过程中，支架会因失去相邻支架的约束和支撑点而偏斜或倾倒。为此，在工艺过程中，支架的降架幅度一般保证不超过顶梁部位侧护板宽度的2/3，（侧护板高度为一般为400 mm）即保证支架顶梁有足够的重合量（260 mm），擦顶带压前移。同时，被移支架的侧护板与相邻支架的底调防滑梁配合使用，侧护板和防滑梁的千斤顶通过液压系统自动控制其液压锁打开，使之处于活动状态，减小了支架相互挤靠产生的摩擦阻力，支架能顺利的前移，同时保持了自身的稳定和平衡。

2.2 底调防滑梁

底调防滑梁是由镶嵌在支架底座内的千斤顶5、导向杆6和一个防滑梁4组成，位于支架底座侧面（见图1）。

当工作面倾角过大，支架底座有下滑倾向时，可将支架底座防滑梁伸出，顶靠在下部相邻支架上，位于上侧另一副支架的底座防滑梁液压锁自动打开，防滑梁液压系统处于自由活动状态，再通过下邻架底座施加的反作用力，将支架底座上调；当出现支架倾斜时，伸出相邻下侧支架的侧护板，顶住下部另外一副支架，而侧护板的液压锁自动打开并处于活动状态，支架通过下邻架施加的侧向推力，实现顶梁上调。如果没有底调防滑梁，支架底座还会挤靠或搀和，造成底座失稳而倾倒。底调防滑梁与侧护板配合使用，实现了支架的调正、防倒、防滑功能。

2.3 防滑燕尾板

在大倾角综放工作面，前部刮板输送机由于采煤机的自重分力、采煤机上行时向下的反作用力而下滑。后部刮板输送机由于下行运煤而产生向下的分力以及下放煤体所产生的冲击力产生下滑。

以宝积山矿703工作面为例：

MG200/500-QWD采煤机自重420 kN，采煤机上行时所需要的牵引力为590 kN。SGZ-730/200刮板输送机每节溜槽重775 kg，刮板输送机单位长度上的装煤量测算为125 kg/m，工作面倾角53?，长度按照100 m计算。所以在工作面长度内采煤机、刮板输送机及其所运送的煤总重为：

420000+7750×200+1250×100=2095 kN

则它们保持稳定所需要的抗滑力：

2095×Sin53?+590-2095×Cos53?×tg26?=1648.2 kN

基本支架重量为123 kN，支架总重为8979 kN，那么保持支架稳定所需要的抗滑力为：

66（支架数量）×123×Sin53?-73×123×Cos53?×tg26?=4535.39 kN

工作面设备总重量为：2095+8979=11089 kN

可见，支架整体下滑除了煤层倾角的因素外，支架降架前移时，设备自重分力及放顶煤时煤体的下滑冲击也是造成下滑的关键。前部运输机依靠其与支架的联接装置推移杆制约来防止下滑。同时，由上向下割煤，由下向上移溜、移架等工序也起到了防止前部运输机下滑的作用。

对于后部输送机而言，除了与支架的连接装置外，“燕尾”形防滑托板是限制后部运输机下滑的关键。特殊设计的“燕尾”形防滑托板是托在支架后部，能随支架前移的一个楔形托板。托板与支架底座采用耳销连接，防滑托板与后部刮板输送机底槽下的导向浅槽嵌入式配合，使支架、后部刮板输送机互为依托，不仅防止了后部刮板输送机下滑，同时也消解了支架由于放顶煤产生的冲击而造成的纵向扭矩，具体装置见图1中的7。主要功能如下：

1）以支架为一个支撑结构点，分解后部刮板机和运载物产生的下滑力，实现对后溜的防滑。

2）有效平衡前部刮板机、采煤机的下滑产生的扭拒，改善支架倾斜受力状态，提高稳定性。

3 结束语

1）急倾斜厚煤层走向长壁综采放顶煤工作面，其液压支架除了具备一般放顶煤支架所具备的功能外，还必须具备特殊的防倒防滑功能。全封闭双侧双活侧护板、置于支架底座侧面的底调防滑梁以及支架尾部的防滑燕尾板就是支架这些功能的具体体现。

2）支架的防倒防滑除了侧护板、底调防滑梁、防滑燕尾板等特殊构件外，支架的前推移杆、防滑锚链、后溜的拉溜油缸也在设备的防下滑过程中起到一定作用。同时，“由上向下割煤，由下向上移溜、移架”等作业工序的特殊设置，也为设备的防倒防滑起到了十分重要的作用。

参考文献

[1]伍永平，员东风，张淼丰.大倾角煤层开采有关技术问题[J].煤炭学报，2000，25（5）.

[2]靖远煤电公司宝积山煤矿《急-倾斜厚煤层走向长壁综放开采矿压观测》报告[R].

作者介绍

张彩霞（1968-），甘肃甘谷人，机电工程师，大学，长期从事煤矿机电设备管理工作。