1、大同煤田特厚煤層開采工作面液壓支架選型設(shè)計對國內(nèi)外厚煤層開采綜合機(jī)械化工作面液壓支架使用的狀況及同煤集團(tuán)公司已經(jīng)投產(chǎn)的塔山煤礦和即將投產(chǎn)的同忻煤礦兩座千萬噸級礦井液壓支架選型、使用過程進(jìn)行了仔細(xì)調(diào)查討論，總結(jié)其勝利的閱歷和可借鑒的教訓(xùn)，提出大同煤田厚煤層開采綜合工作面液壓支架選型的看法。大同煤礦集團(tuán)經(jīng)過2000年7月改制為國有獨資公司，2022年12月重組為包含晉北主要煤炭生產(chǎn)和銷售企業(yè)的大型煤炭集團(tuán)及2022年底實行債轉(zhuǎn)股的三次改制重組，已初步構(gòu)建成跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨全部制的億噸級煤炭集團(tuán)，目前產(chǎn)銷規(guī)模國內(nèi)排名其次、國際排名第六。為了實現(xiàn)“做強(qiáng)同煤、造福員工”的奮斗目標(biāo)和“心齊人和、重建擴(kuò)源

2、、創(chuàng)新提升、共同富有”的進(jìn)展方略，改善現(xiàn)有礦井開采難度大、面臨大接替的現(xiàn)狀，同煤集團(tuán)在“十一五”期間將新建6個千萬噸級礦井，正在籌建的馬道頭礦井就是其中一座年產(chǎn)千萬噸級的礦井?？v觀這幾座礦井有一個顯著的共同特點，就是可采儲量大，煤層厚度大可達(dá)10 m-20 m，所以作為綜合機(jī)械化、高產(chǎn)高效工作面的主要設(shè)備之一的液壓支架的選型，便成為礦井能否平安、高效生產(chǎn)的一個重要課題。1液壓支架架型選擇厚煤層開采的液壓支架，大體可分為以下3類：一次采全高液壓支架，俗稱大采高液壓支架;頂煤冒落法液壓支架。俗稱放頂煤液壓支架;分層開采的液壓支架，俗稱鋪網(wǎng)液壓支架。依據(jù)大同煤田新建的幾座礦井的實際狀況煤層厚度在10

3、m20m之間，若采納一次采全高技術(shù)，對采煤機(jī)、液壓支架研制難度大，且運輸、安裝及支架管理方面也存在很大困難;若采納分層開采技術(shù)，下分層開采金屬網(wǎng)假頂?shù)墓芾韺⒊蔀橛绊懫桨采a(chǎn)的一道難題，一旦發(fā)生撕網(wǎng)現(xiàn)象，勢必造成事故。而采納頂煤冒落法開采已成為近年來厚煤層開采的一個進(jìn)展趨勢，在國際國內(nèi)得到了快速進(jìn)展和廣泛普及。同時，放頂煤液壓支架的設(shè)計先后經(jīng)受了高位、中位、低位的3個進(jìn)展階段，其中，采納頂梁開“天窗”的高位放頂煤液壓支架對簡單煤層的適應(yīng)性差，并且在結(jié)構(gòu)上存在：放煤口位置距離煤壁較近，對煤層冒放性要求較高，一方面要求粱端距頂煤完整，不冒頂、不片幫，另一方面要求頂粱后端放煤口處頂煤破裂、能順當(dāng)放出;

4、放煤時，正常人行通道基本上被切斷，削減了工作面平安出口等不行克服的缺陷，已很少使用。采納掩護(hù)粱開“天窗”的中位放頂煤液壓支架，雖然克服了高位放頂煤支架的一些缺點，但是由于受放頂煤口尺寸的限制，架與架之間有三角煤放不下來，形成“脊背損失”，且放煤口易被大塊煤堵塞，致使放煤效率低;同時掩護(hù)梁不能搖擺，二次破煤力量差，極易發(fā)生運輸機(jī)卡死現(xiàn)象。采納尾粱插板式結(jié)構(gòu)的低位放頂煤液壓支架具有以下特點：尾梁可搖擺，且搖擺角度大，造成放煤空間大，有利于頂煤的冒落，放煤效率高;煤壁到放煤處距離長，且經(jīng)過頂板來壓和頂梁的反復(fù)支撐，使頂煤破裂較充分、極易放煤;適應(yīng)性強(qiáng)。在急傾斜煤層和緩傾斜中硬煤層，軟煤層都取得了勝利

5、。故筆者認(rèn)為，大同煤田新建礦的液壓支架架型以低位放頂煤液支架為宜。 <CENTER</CENTER2液壓支架主要參數(shù)的確定2.1采、放比的確定考慮到大同煤田屬于堅硬頂板、堅硬煤層的“兩硬”地質(zhì)條件，煤壁較穩(wěn)定，頂板易管理，且為了使前后部運輸機(jī)運量盡可能協(xié)調(diào)平衡，頂煤放煤效率盡可能高，以實現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)，而割煤速度通常大于放頂煤速度，故采放比應(yīng)以1：1.51：2為宜，所以支架的機(jī)采高度一般選取4.5 m5 m。2.2工作阻力及初撐力的確定由于大同煤田屬于堅硬頂板，頂板不易冒落，直接頂或老頂懸頂時間長，切頂線在頂梁后方或煤壁里，假如工作阻力較低?？赡茉斐芍Ъ芟蛎罕谝苿?，使整個工作面垮落

6、，所以應(yīng)選用較大工作阻力和較大支護(hù)強(qiáng)度。塔山煤礦10 000 kN、13 000 kN兩套液壓支架短時間損壞，改用15 000 kN支架便是有力的例證。同時，考慮到大同煤田頂煤比較硬，為了有利于頂煤破裂、提高放煤效率，初撐力應(yīng)約等于工作阻力的80%85%為宜。2.3支架中心距和支架寬度的確定厚煤層開采液壓支架最大高度一般大于 3.5 m，穩(wěn)定性較差，所以為了防止支架傾斜應(yīng)選用寬系列中心距，即L=1.75。和較大寬度，頂梁寬度應(yīng)大于1.65 m，活動側(cè)護(hù)板伸出時，支架寬度應(yīng)達(dá)到1.85m1.88m為宜。2.4梁端距確定大采高高產(chǎn)高效工作面一般選用采煤機(jī)較大、截割滾筒直徑大于2 m，為了防止由于工

7、作面底板不平和采煤機(jī)垂直分力使搖臂和滾筒向支架傾斜，造成割頂梁現(xiàn)象，故梁端距應(yīng)選用較大值350mm480nm。3液壓支架主要結(jié)構(gòu)件型式的確定3.1頂粱型式的確定放頂煤工作面，頂梁支護(hù)表面為頂煤，其穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巖層頂板，所以為了確保支護(hù)性能，應(yīng)選用切頂性能好的整體頂梁，以保證支架對頂煤的平衡力量，提高支架支護(hù)掩蓋率。同時。為了便于割煤后可以直接支護(hù)暴露部分，防止片幫煤的產(chǎn)生，頂梁應(yīng)配置內(nèi)伸式伸縮梁結(jié)構(gòu)，伸縮量一般等于采煤機(jī)截深。其次，為了適應(yīng)左右工作面的開采，頂梁選用直角式雙側(cè)可調(diào)側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)。3.2掩護(hù)梁型式的確定由于大同煤田屬于堅硬頂板，頂板懸頂時間長，而且大采高支架高度較大、穩(wěn)定性較差，故

8、應(yīng)盡可能在滿意支架工作需要的狀況下，縮短掩護(hù)梁長度，增大掩護(hù)梁與后連桿夾角，以提高掩護(hù)梁抗扭力量。3.3底座型式的選擇為了滿意放頂煤和大采高的要求，底座應(yīng)采納剛性分體底座。即采納中分式底板，使推移裝置直接落在底板上，保證浮煤、碎矸隨支架移架時從后端推到采空區(qū)，同時應(yīng)盡可能加大底座長度和寬度，以提高支架的穩(wěn)定性。一般底座寬度應(yīng)為中心距減100 mm150 mm。即在1 600 mm1 650 mm，長度取移架步距的4倍，即3 200mm左右。3.4推移裝置型式的選擇由于厚煤層工作面，液壓支架長度大、重量大，前推移裝置選用長推移桿倒拉式推移裝置，具有千斤頂大腔力拉架，小腔力推溜及拉架力大的特點，且

9、拉架時，推移千斤頂作用力對底座前端產(chǎn)生垂直向上的分力，可將底座前端上抬，有助于順當(dāng)移架。另外，為了解決長推桿拆裝更換不便利的問題，可采納鉸接式長推移桿，即前后兩端箱式結(jié)構(gòu)件通過十字連接頭連接。見圖1。對于后部運輸機(jī)推移裝置，由于支架采放比為1：1.51：2，一般停放工作面后部運輸機(jī)運量大于前部運輸機(jī)，且不受采煤機(jī)配套限制，與支架的連接可實行更加敏捷的連接方式，所以為了克服由于輸送機(jī)的自重大，可能產(chǎn)生的推移裝置或推移千斤頂活塞桿彎曲變形，導(dǎo)致移溜困難，宜用柔性鏈條連接代替剛性連桿連接。見圖2。 <CENTER</CENTER3.5護(hù)幫裝置的選擇由于厚煤層開采，片幫冒頂?shù)奈＜痹龃?，所以必需加設(shè)護(hù)幫裝置，而且為了保證護(hù)幫面積滿意要求，應(yīng)選用二級護(hù)幫裝置。當(dāng)煤壁發(fā)生片幫以后，且伸縮梁伸出仍不能準(zhǔn)時支護(hù)時，可將一級護(hù)幫打成水平，作為伸縮梁的延長段，準(zhǔn)時支護(hù)前方暴露的頂煤：二級護(hù)幫放下，與一級護(hù)幫形成90。夾角(見圖3)，護(hù)住已發(fā)生片幫的煤壁，防止片幫進(jìn)一步擴(kuò)展而引起冒頂。 <CEN