極薄煤層工作面自移式頂梁支架的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

馬通

摘 要：目前我國在工作面的支護(hù)方式均采用落后的坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù)，部分礦井也采用了液壓支架支護(hù)的方式，但各類支護(hù)方式均有不同程度的缺陷。該文提出了在極薄工作面端頭采用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù)，并對(duì)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用情況進(jìn)行了說明。指出自移式頂梁支架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安全可靠、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，可有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，對(duì)各類工作面巷道有良好的適應(yīng)能力。是一種具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益的支護(hù)裝置。

關(guān)鍵詞：極薄煤層工作面 頂梁支架 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD421.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0087-02

1 問題的提出

我國小于1.2 m的極薄煤層分布非常廣泛，特別是在西南片區(qū)的煤炭儲(chǔ)量中占有極大的比例。長期以來，極薄煤層的開采非常困難，效率低下、成本高昂，安全壓力極大。傳統(tǒng)上對(duì)極薄煤層的支護(hù)一般采用坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù)兩種形式，但是這兩種支護(hù)方式都存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、支護(hù)強(qiáng)度低、安全狀況差、勞動(dòng)效率低等缺陷。

近年來，隨著采煤技術(shù)的發(fā)展，在一些礦井的薄煤層也采用了綜采和高檔普采技術(shù)。綜采利用爬底板采煤機(jī)、液壓支架和刮板機(jī)配套采煤；但是對(duì)于小于1.2 m極薄煤層，使用液壓支架支護(hù)導(dǎo)致井下作業(yè)空間極其狹小，作業(yè)環(huán)境非常惡劣，同時(shí)支護(hù)成本也太高。高檔普采則利用爬底板采煤機(jī)、單體支柱和刮板機(jī)配套采煤，但是這又帶來新的問題，礦工在井下移柱時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全壓力也較大。因此對(duì)于極薄煤層的開采，急需一種新的支護(hù)裝備來解決面臨的問題。

2 支護(hù)裝備的基本要求

（1）保證工作面主要支護(hù)工作機(jī)械化，操作簡單，降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作面的推進(jìn)速度。

（2）支護(hù)裝置應(yīng)具有較高的支護(hù)強(qiáng)度，維護(hù)好巷道的頂板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面的安全支護(hù)。

（3）支護(hù)裝置應(yīng)盡量少占用工作斷面空間，增大礦工工作空間和人員、材料通過空間。

（4）支護(hù)裝置應(yīng)具備一定超前支護(hù)的作用，以保護(hù)工作面內(nèi)的采煤機(jī)和刮板機(jī)。

（5）為保證支護(hù)裝置的支護(hù)強(qiáng)度要求，支架移動(dòng)時(shí)只能局部卸載，以便對(duì)工作面頂板有可靠的支護(hù)，使頂板不致因反復(fù)移架支撐而造成影響。

（6）支護(hù)裝置應(yīng)由足夠的初撐力，并能做到及時(shí)支護(hù)，防止直接頂早期離層。

3 自移式頂梁支架的設(shè)計(jì)

3.1 自移式頂梁支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了滿足極薄煤層工作面支護(hù)裝置的功能要求，達(dá)到設(shè)計(jì)目的，確定采用并列滑移、液壓千斤頂實(shí)現(xiàn)自移的頂梁支架結(jié)構(gòu)形式。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

自移式端頭支架的頂板由主梁和副梁兩根頂梁構(gòu)成，頂梁上各裝設(shè)前探梁一根，前探梁的可拆卸，也可根據(jù)工作面布置情況對(duì)前探梁長度作適當(dāng)修改，以滿足不同頂板狀況的要求。為滿足支護(hù)強(qiáng)度要求，主梁、副梁和前探梁均采用箱型梁結(jié)構(gòu)。主梁和副梁之間采用滑銷和托架進(jìn)行組合并實(shí)現(xiàn)快速組合連接。

每根頂梁上均裝設(shè)有三根固定立柱，以及一根活動(dòng)立柱，活動(dòng)立柱可以支撐在前探梁上的任意位置。從圖1可以看出中間兩根立柱的安裝間距達(dá)2390 mm，同時(shí)取消了整體底座，保證了足夠大的工作空間、行人和材料通過空間，也保證了對(duì)不同巷道良好的適應(yīng)能力。立柱由單體支柱改制而成，可以根據(jù)不同的采高更換適當(dāng)規(guī)格的單體支柱。對(duì)于極薄煤層而言，采用單體支柱改制而成的立柱，可以減少大量的管路及其附屬設(shè)施，不占用寶貴的工作空間。

主梁和副梁上分別固定有兩件支撐托架，托架的另一端通過滑銷分別和主、副梁連接，滑銷可在主梁和副梁上專門設(shè)計(jì)的滑道內(nèi)自由滑動(dòng)，即主、副梁之間可以實(shí)現(xiàn)在長度方向的自由滑動(dòng)。但在寬度方向，由于托架和滑銷的鎖定作用，主、副梁之間不能發(fā)生相對(duì)位移。通過對(duì)滑銷和立柱安裝方式的特殊設(shè)計(jì)，該裝置可以適應(yīng)頂板不平和存在一定傾角的能力。

主、副梁上連接固定了一件移架千斤頂，以實(shí)現(xiàn)頂梁的自動(dòng)移動(dòng)，每次移動(dòng)的最大距離為800 mm。

3.2 自移式頂梁支架的工作原理

由于自移式頂梁支架的立柱采用單體支柱改制而成，因此其液壓控制系統(tǒng)非常簡單，操作簡便快捷。

3.2.1 支護(hù)

在工作面將頂梁支架組合完畢后，用注液槍對(duì)主、副梁上的固定立柱注液，支架升起對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，然后在根據(jù)工作面割煤情況在前探梁的適當(dāng)位置支撐起活動(dòng)立柱，支護(hù)工作結(jié)束。

3.2.2 移架

自移式頂梁支架的移動(dòng)方式是主、副頂梁交替跳步式移動(dòng)，每次必須使主梁前移后，副梁再跟著移動(dòng)直至主、副梁位置一致，再次移動(dòng)時(shí)仍先移動(dòng)主梁，后移動(dòng)副梁。移架的具體步驟為：先卸載主梁上的活動(dòng)立柱，再依次卸載主梁上的固定立柱，主梁降下并落在副梁上托架上，控制操作閥使移架千斤頂柱頭伸出并帶動(dòng)主梁前移，直至移動(dòng)一個(gè)步距后停止。對(duì)主梁上的立柱注液，使主梁處于支撐狀態(tài)；對(duì)副梁上的立柱卸載，待副梁下落至主梁上的托架后，控制操作閥使副梁前移直至與主梁平齊，對(duì)副梁上的立柱注液，副梁上升并處于支撐狀態(tài)，直此一個(gè)移架循環(huán)結(jié)束。

3.3 自移式頂梁支架的主要技術(shù)參數(shù)

最大高度：1250 mm（1.0 m支柱時(shí)），最大高度可以根據(jù)不同規(guī)格的支柱進(jìn)行調(diào)整。

最小高度：655 mm

支架長度：4470 mm

支架寬度：510 mm

每架立柱數(shù)（二根頂梁組合）：8根

初撐力（泵站壓力31.5 MPa）： 1980 kN

額定工作阻力（工作狀態(tài)）：2386KN

移架千斤頂推力/拉力（kN）：98/48

頂梁支架移架步距：≤800 mm。

4 自移式頂梁的應(yīng)用

在薄煤層或極薄煤層工作面的機(jī)械化采煤，一般使用爬底板采煤機(jī)割煤和刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，如使用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù)，需根據(jù)煤層厚度選用規(guī)格適宜的支柱。

支架在工作面進(jìn)行安裝時(shí)，將支架的前端頭與煤壁之間的距離控制在約200 mm，使刮板機(jī)緊靠支架上的第一根固定立柱，支架的活動(dòng)立柱再靠住刮板機(jī)，活動(dòng)立柱前再布置爬底板采煤機(jī)。此時(shí)支架超前支護(hù)約900 mm，采煤機(jī)和刮板機(jī)均處于支架前探梁的保護(hù)之下，并留出了采煤機(jī)的通過空間。

當(dāng)采煤機(jī)通過支架后，將活動(dòng)立柱前移一個(gè)步距（約800 mm）再進(jìn)行支撐，此時(shí)刮板機(jī)距離活動(dòng)立柱一個(gè)步距，刮板機(jī)有了一個(gè)步距的前移空間。待采煤機(jī)完全通過并再前進(jìn)一定距離后，可推動(dòng)刮板機(jī)中部槽體向煤壁方向移動(dòng)一個(gè)步距。當(dāng)刮板機(jī)中部槽前移后，頂梁支架前移的空間也已留出，此時(shí)即可按頂梁支架的移架操作程序進(jìn)行移架。

在實(shí)際應(yīng)用中，為了防止立柱在松軟底板扎底，可為立柱戴上柱鞋。同時(shí)為了防止后部竄矸，可在支架頂梁后端加掛防護(hù)板。

5 結(jié)語

自移式頂梁支架結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，安全可靠，操作簡單，可有效地對(duì)工作面進(jìn)行支護(hù)。自移式頂梁支架與液壓支架比較，可有效提升工作面礦工工作空間，增大了行人和材料通過空間，改善作業(yè)環(huán)境，并可大幅度降低支護(hù)成本。與單體支柱支護(hù)比較，由于其提高了自動(dòng)化程度，大幅度降低了礦工勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率顯著提高，工作面的支護(hù)質(zhì)量明顯提高。自移式頂梁支架對(duì)各類巷道具有良好的適應(yīng)性，可用于各類薄和極薄工作面，具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 刑福康.煤礦支護(hù)手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社，2009.endprint

摘 要：目前我國在工作面的支護(hù)方式均采用落后的坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù)，部分礦井也采用了液壓支架支護(hù)的方式，但各類支護(hù)方式均有不同程度的缺陷。該文提出了在極薄工作面端頭采用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù)，并對(duì)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用情況進(jìn)行了說明。指出自移式頂梁支架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安全可靠、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，可有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，對(duì)各類工作面巷道有良好的適應(yīng)能力。是一種具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益的支護(hù)裝置。

關(guān)鍵詞：極薄煤層工作面 頂梁支架 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD421.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0087-02

1 問題的提出

我國小于1.2 m的極薄煤層分布非常廣泛，特別是在西南片區(qū)的煤炭儲(chǔ)量中占有極大的比例。長期以來，極薄煤層的開采非常困難，效率低下、成本高昂，安全壓力極大。傳統(tǒng)上對(duì)極薄煤層的支護(hù)一般采用坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù)兩種形式，但是這兩種支護(hù)方式都存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、支護(hù)強(qiáng)度低、安全狀況差、勞動(dòng)效率低等缺陷。

近年來，隨著采煤技術(shù)的發(fā)展，在一些礦井的薄煤層也采用了綜采和高檔普采技術(shù)。綜采利用爬底板采煤機(jī)、液壓支架和刮板機(jī)配套采煤；但是對(duì)于小于1.2 m極薄煤層，使用液壓支架支護(hù)導(dǎo)致井下作業(yè)空間極其狹小，作業(yè)環(huán)境非常惡劣，同時(shí)支護(hù)成本也太高。高檔普采則利用爬底板采煤機(jī)、單體支柱和刮板機(jī)配套采煤，但是這又帶來新的問題，礦工在井下移柱時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全壓力也較大。因此對(duì)于極薄煤層的開采，急需一種新的支護(hù)裝備來解決面臨的問題。

2 支護(hù)裝備的基本要求

（1）保證工作面主要支護(hù)工作機(jī)械化，操作簡單，降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作面的推進(jìn)速度。

（2）支護(hù)裝置應(yīng)具有較高的支護(hù)強(qiáng)度，維護(hù)好巷道的頂板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面的安全支護(hù)。

（3）支護(hù)裝置應(yīng)盡量少占用工作斷面空間，增大礦工工作空間和人員、材料通過空間。

（4）支護(hù)裝置應(yīng)具備一定超前支護(hù)的作用，以保護(hù)工作面內(nèi)的采煤機(jī)和刮板機(jī)。

（5）為保證支護(hù)裝置的支護(hù)強(qiáng)度要求，支架移動(dòng)時(shí)只能局部卸載，以便對(duì)工作面頂板有可靠的支護(hù)，使頂板不致因反復(fù)移架支撐而造成影響。

（6）支護(hù)裝置應(yīng)由足夠的初撐力，并能做到及時(shí)支護(hù)，防止直接頂早期離層。

3 自移式頂梁支架的設(shè)計(jì)

3.1 自移式頂梁支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了滿足極薄煤層工作面支護(hù)裝置的功能要求，達(dá)到設(shè)計(jì)目的，確定采用并列滑移、液壓千斤頂實(shí)現(xiàn)自移的頂梁支架結(jié)構(gòu)形式。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

自移式端頭支架的頂板由主梁和副梁兩根頂梁構(gòu)成，頂梁上各裝設(shè)前探梁一根，前探梁的可拆卸，也可根據(jù)工作面布置情況對(duì)前探梁長度作適當(dāng)修改，以滿足不同頂板狀況的要求。為滿足支護(hù)強(qiáng)度要求，主梁、副梁和前探梁均采用箱型梁結(jié)構(gòu)。主梁和副梁之間采用滑銷和托架進(jìn)行組合并實(shí)現(xiàn)快速組合連接。

每根頂梁上均裝設(shè)有三根固定立柱，以及一根活動(dòng)立柱，活動(dòng)立柱可以支撐在前探梁上的任意位置。從圖1可以看出中間兩根立柱的安裝間距達(dá)2390 mm，同時(shí)取消了整體底座，保證了足夠大的工作空間、行人和材料通過空間，也保證了對(duì)不同巷道良好的適應(yīng)能力。立柱由單體支柱改制而成，可以根據(jù)不同的采高更換適當(dāng)規(guī)格的單體支柱。對(duì)于極薄煤層而言，采用單體支柱改制而成的立柱，可以減少大量的管路及其附屬設(shè)施，不占用寶貴的工作空間。

主梁和副梁上分別固定有兩件支撐托架，托架的另一端通過滑銷分別和主、副梁連接，滑銷可在主梁和副梁上專門設(shè)計(jì)的滑道內(nèi)自由滑動(dòng)，即主、副梁之間可以實(shí)現(xiàn)在長度方向的自由滑動(dòng)。但在寬度方向，由于托架和滑銷的鎖定作用，主、副梁之間不能發(fā)生相對(duì)位移。通過對(duì)滑銷和立柱安裝方式的特殊設(shè)計(jì)，該裝置可以適應(yīng)頂板不平和存在一定傾角的能力。

主、副梁上連接固定了一件移架千斤頂，以實(shí)現(xiàn)頂梁的自動(dòng)移動(dòng)，每次移動(dòng)的最大距離為800 mm。

3.2 自移式頂梁支架的工作原理

由于自移式頂梁支架的立柱采用單體支柱改制而成，因此其液壓控制系統(tǒng)非常簡單，操作簡便快捷。

3.2.1 支護(hù)

在工作面將頂梁支架組合完畢后，用注液槍對(duì)主、副梁上的固定立柱注液，支架升起對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，然后在根據(jù)工作面割煤情況在前探梁的適當(dāng)位置支撐起活動(dòng)立柱，支護(hù)工作結(jié)束。

3.2.2 移架

自移式頂梁支架的移動(dòng)方式是主、副頂梁交替跳步式移動(dòng)，每次必須使主梁前移后，副梁再跟著移動(dòng)直至主、副梁位置一致，再次移動(dòng)時(shí)仍先移動(dòng)主梁，后移動(dòng)副梁。移架的具體步驟為：先卸載主梁上的活動(dòng)立柱，再依次卸載主梁上的固定立柱，主梁降下并落在副梁上托架上，控制操作閥使移架千斤頂柱頭伸出并帶動(dòng)主梁前移，直至移動(dòng)一個(gè)步距后停止。對(duì)主梁上的立柱注液，使主梁處于支撐狀態(tài)；對(duì)副梁上的立柱卸載，待副梁下落至主梁上的托架后，控制操作閥使副梁前移直至與主梁平齊，對(duì)副梁上的立柱注液，副梁上升并處于支撐狀態(tài)，直此一個(gè)移架循環(huán)結(jié)束。

3.3 自移式頂梁支架的主要技術(shù)參數(shù)

最大高度：1250 mm（1.0 m支柱時(shí)），最大高度可以根據(jù)不同規(guī)格的支柱進(jìn)行調(diào)整。

最小高度：655 mm

支架長度：4470 mm

支架寬度：510 mm

每架立柱數(shù)（二根頂梁組合）：8根

初撐力（泵站壓力31.5 MPa）： 1980 kN

額定工作阻力（工作狀態(tài)）：2386KN

移架千斤頂推力/拉力（kN）：98/48

頂梁支架移架步距：≤800 mm。

4 自移式頂梁的應(yīng)用

在薄煤層或極薄煤層工作面的機(jī)械化采煤，一般使用爬底板采煤機(jī)割煤和刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，如使用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù)，需根據(jù)煤層厚度選用規(guī)格適宜的支柱。

支架在工作面進(jìn)行安裝時(shí)，將支架的前端頭與煤壁之間的距離控制在約200 mm，使刮板機(jī)緊靠支架上的第一根固定立柱，支架的活動(dòng)立柱再靠住刮板機(jī)，活動(dòng)立柱前再布置爬底板采煤機(jī)。此時(shí)支架超前支護(hù)約900 mm，采煤機(jī)和刮板機(jī)均處于支架前探梁的保護(hù)之下，并留出了采煤機(jī)的通過空間。

當(dāng)采煤機(jī)通過支架后，將活動(dòng)立柱前移一個(gè)步距（約800 mm）再進(jìn)行支撐，此時(shí)刮板機(jī)距離活動(dòng)立柱一個(gè)步距，刮板機(jī)有了一個(gè)步距的前移空間。待采煤機(jī)完全通過并再前進(jìn)一定距離后，可推動(dòng)刮板機(jī)中部槽體向煤壁方向移動(dòng)一個(gè)步距。當(dāng)刮板機(jī)中部槽前移后，頂梁支架前移的空間也已留出，此時(shí)即可按頂梁支架的移架操作程序進(jìn)行移架。

在實(shí)際應(yīng)用中，為了防止立柱在松軟底板扎底，可為立柱戴上柱鞋。同時(shí)為了防止后部竄矸，可在支架頂梁后端加掛防護(hù)板。

5 結(jié)語

自移式頂梁支架結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，安全可靠，操作簡單，可有效地對(duì)工作面進(jìn)行支護(hù)。自移式頂梁支架與液壓支架比較，可有效提升工作面礦工工作空間，增大了行人和材料通過空間，改善作業(yè)環(huán)境，并可大幅度降低支護(hù)成本。與單體支柱支護(hù)比較，由于其提高了自動(dòng)化程度，大幅度降低了礦工勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率顯著提高，工作面的支護(hù)質(zhì)量明顯提高。自移式頂梁支架對(duì)各類巷道具有良好的適應(yīng)性，可用于各類薄和極薄工作面，具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 刑福康.煤礦支護(hù)手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社，2009.endprint

摘 要：目前我國在工作面的支護(hù)方式均采用落后的坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù)，部分礦井也采用了液壓支架支護(hù)的方式，但各類支護(hù)方式均有不同程度的缺陷。該文提出了在極薄工作面端頭采用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù)，并對(duì)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用情況進(jìn)行了說明。指出自移式頂梁支架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安全可靠、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，可有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，對(duì)各類工作面巷道有良好的適應(yīng)能力。是一種具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益的支護(hù)裝置。

關(guān)鍵詞：極薄煤層工作面 頂梁支架 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD421.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0087-02

1 問題的提出

我國小于1.2 m的極薄煤層分布非常廣泛，特別是在西南片區(qū)的煤炭儲(chǔ)量中占有極大的比例。長期以來，極薄煤層的開采非常困難，效率低下、成本高昂，安全壓力極大。傳統(tǒng)上對(duì)極薄煤層的支護(hù)一般采用坑木支護(hù)或單體支柱支護(hù)兩種形式，但是這兩種支護(hù)方式都存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、支護(hù)強(qiáng)度低、安全狀況差、勞動(dòng)效率低等缺陷。

近年來，隨著采煤技術(shù)的發(fā)展，在一些礦井的薄煤層也采用了綜采和高檔普采技術(shù)。綜采利用爬底板采煤機(jī)、液壓支架和刮板機(jī)配套采煤；但是對(duì)于小于1.2 m極薄煤層，使用液壓支架支護(hù)導(dǎo)致井下作業(yè)空間極其狹小，作業(yè)環(huán)境非常惡劣，同時(shí)支護(hù)成本也太高。高檔普采則利用爬底板采煤機(jī)、單體支柱和刮板機(jī)配套采煤，但是這又帶來新的問題，礦工在井下移柱時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全壓力也較大。因此對(duì)于極薄煤層的開采，急需一種新的支護(hù)裝備來解決面臨的問題。

2 支護(hù)裝備的基本要求

（1）保證工作面主要支護(hù)工作機(jī)械化，操作簡單，降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作面的推進(jìn)速度。

（2）支護(hù)裝置應(yīng)具有較高的支護(hù)強(qiáng)度，維護(hù)好巷道的頂板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面的安全支護(hù)。

（3）支護(hù)裝置應(yīng)盡量少占用工作斷面空間，增大礦工工作空間和人員、材料通過空間。

（4）支護(hù)裝置應(yīng)具備一定超前支護(hù)的作用，以保護(hù)工作面內(nèi)的采煤機(jī)和刮板機(jī)。

（5）為保證支護(hù)裝置的支護(hù)強(qiáng)度要求，支架移動(dòng)時(shí)只能局部卸載，以便對(duì)工作面頂板有可靠的支護(hù)，使頂板不致因反復(fù)移架支撐而造成影響。

（6）支護(hù)裝置應(yīng)由足夠的初撐力，并能做到及時(shí)支護(hù)，防止直接頂早期離層。

3 自移式頂梁支架的設(shè)計(jì)

3.1 自移式頂梁支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了滿足極薄煤層工作面支護(hù)裝置的功能要求，達(dá)到設(shè)計(jì)目的，確定采用并列滑移、液壓千斤頂實(shí)現(xiàn)自移的頂梁支架結(jié)構(gòu)形式。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

自移式端頭支架的頂板由主梁和副梁兩根頂梁構(gòu)成，頂梁上各裝設(shè)前探梁一根，前探梁的可拆卸，也可根據(jù)工作面布置情況對(duì)前探梁長度作適當(dāng)修改，以滿足不同頂板狀況的要求。為滿足支護(hù)強(qiáng)度要求，主梁、副梁和前探梁均采用箱型梁結(jié)構(gòu)。主梁和副梁之間采用滑銷和托架進(jìn)行組合并實(shí)現(xiàn)快速組合連接。

每根頂梁上均裝設(shè)有三根固定立柱，以及一根活動(dòng)立柱，活動(dòng)立柱可以支撐在前探梁上的任意位置。從圖1可以看出中間兩根立柱的安裝間距達(dá)2390 mm，同時(shí)取消了整體底座，保證了足夠大的工作空間、行人和材料通過空間，也保證了對(duì)不同巷道良好的適應(yīng)能力。立柱由單體支柱改制而成，可以根據(jù)不同的采高更換適當(dāng)規(guī)格的單體支柱。對(duì)于極薄煤層而言，采用單體支柱改制而成的立柱，可以減少大量的管路及其附屬設(shè)施，不占用寶貴的工作空間。

主梁和副梁上分別固定有兩件支撐托架，托架的另一端通過滑銷分別和主、副梁連接，滑銷可在主梁和副梁上專門設(shè)計(jì)的滑道內(nèi)自由滑動(dòng)，即主、副梁之間可以實(shí)現(xiàn)在長度方向的自由滑動(dòng)。但在寬度方向，由于托架和滑銷的鎖定作用，主、副梁之間不能發(fā)生相對(duì)位移。通過對(duì)滑銷和立柱安裝方式的特殊設(shè)計(jì)，該裝置可以適應(yīng)頂板不平和存在一定傾角的能力。

主、副梁上連接固定了一件移架千斤頂，以實(shí)現(xiàn)頂梁的自動(dòng)移動(dòng)，每次移動(dòng)的最大距離為800 mm。

3.2 自移式頂梁支架的工作原理

由于自移式頂梁支架的立柱采用單體支柱改制而成，因此其液壓控制系統(tǒng)非常簡單，操作簡便快捷。

3.2.1 支護(hù)

在工作面將頂梁支架組合完畢后，用注液槍對(duì)主、副梁上的固定立柱注液，支架升起對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，然后在根據(jù)工作面割煤情況在前探梁的適當(dāng)位置支撐起活動(dòng)立柱，支護(hù)工作結(jié)束。

3.2.2 移架

自移式頂梁支架的移動(dòng)方式是主、副頂梁交替跳步式移動(dòng)，每次必須使主梁前移后，副梁再跟著移動(dòng)直至主、副梁位置一致，再次移動(dòng)時(shí)仍先移動(dòng)主梁，后移動(dòng)副梁。移架的具體步驟為：先卸載主梁上的活動(dòng)立柱，再依次卸載主梁上的固定立柱，主梁降下并落在副梁上托架上，控制操作閥使移架千斤頂柱頭伸出并帶動(dòng)主梁前移，直至移動(dòng)一個(gè)步距后停止。對(duì)主梁上的立柱注液，使主梁處于支撐狀態(tài)；對(duì)副梁上的立柱卸載，待副梁下落至主梁上的托架后，控制操作閥使副梁前移直至與主梁平齊，對(duì)副梁上的立柱注液，副梁上升并處于支撐狀態(tài)，直此一個(gè)移架循環(huán)結(jié)束。

3.3 自移式頂梁支架的主要技術(shù)參數(shù)

最大高度：1250 mm（1.0 m支柱時(shí)），最大高度可以根據(jù)不同規(guī)格的支柱進(jìn)行調(diào)整。

最小高度：655 mm

支架長度：4470 mm

支架寬度：510 mm

每架立柱數(shù)（二根頂梁組合）：8根

初撐力（泵站壓力31.5 MPa）： 1980 kN

額定工作阻力（工作狀態(tài)）：2386KN

移架千斤頂推力/拉力（kN）：98/48

頂梁支架移架步距：≤800 mm。

4 自移式頂梁的應(yīng)用

在薄煤層或極薄煤層工作面的機(jī)械化采煤，一般使用爬底板采煤機(jī)割煤和刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，如使用自移式頂梁支架進(jìn)行支護(hù)，需根據(jù)煤層厚度選用規(guī)格適宜的支柱。

支架在工作面進(jìn)行安裝時(shí)，將支架的前端頭與煤壁之間的距離控制在約200 mm，使刮板機(jī)緊靠支架上的第一根固定立柱，支架的活動(dòng)立柱再靠住刮板機(jī)，活動(dòng)立柱前再布置爬底板采煤機(jī)。此時(shí)支架超前支護(hù)約900 mm，采煤機(jī)和刮板機(jī)均處于支架前探梁的保護(hù)之下，并留出了采煤機(jī)的通過空間。

當(dāng)采煤機(jī)通過支架后，將活動(dòng)立柱前移一個(gè)步距（約800 mm）再進(jìn)行支撐，此時(shí)刮板機(jī)距離活動(dòng)立柱一個(gè)步距，刮板機(jī)有了一個(gè)步距的前移空間。待采煤機(jī)完全通過并再前進(jìn)一定距離后，可推動(dòng)刮板機(jī)中部槽體向煤壁方向移動(dòng)一個(gè)步距。當(dāng)刮板機(jī)中部槽前移后，頂梁支架前移的空間也已留出，此時(shí)即可按頂梁支架的移架操作程序進(jìn)行移架。

在實(shí)際應(yīng)用中，為了防止立柱在松軟底板扎底，可為立柱戴上柱鞋。同時(shí)為了防止后部竄矸，可在支架頂梁后端加掛防護(hù)板。

5 結(jié)語

自移式頂梁支架結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，安全可靠，操作簡單，可有效地對(duì)工作面進(jìn)行支護(hù)。自移式頂梁支架與液壓支架比較，可有效提升工作面礦工工作空間，增大了行人和材料通過空間，改善作業(yè)環(huán)境，并可大幅度降低支護(hù)成本。與單體支柱支護(hù)比較，由于其提高了自動(dòng)化程度，大幅度降低了礦工勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率顯著提高，工作面的支護(hù)質(zhì)量明顯提高。自移式頂梁支架對(duì)各類巷道具有良好的適應(yīng)性，可用于各類薄和極薄工作面，具有良好的市場前景和廣泛的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 刑福康.煤礦支護(hù)手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社，2009.endprint