液壓支架護(hù)幫裝置的結(jié)構(gòu)形式與選型分析

郝澤峰

（同煤集團(tuán)地煤公司東周窯煤礦，山西 大同 037103）

引言

在煤礦的日常開采中經(jīng)常會(huì)遇到煤礦片幫問題，這不僅嚴(yán)重影響到煤炭的開采效率，而且嚴(yán)重威脅到礦工的生命安全，而在現(xiàn)代的煤礦開采工作中最常用的一種采煤工作面的支護(hù)設(shè)備便是煤礦液壓支架。支護(hù)頂板向前安全推移工作面輸送機(jī)和采煤機(jī)是它的主要作用。按照我國《煤礦安全規(guī)程》和《液壓支架通用技術(shù)條例》的規(guī)定，在開采采高較大、煤質(zhì)較軟的中厚煤層或厚煤層時(shí)，如果支護(hù)煤層的液壓支架的高度超過3.5m時(shí)，為防止液壓支架前部矸石或煤掉落到工作面，威脅到開采工作者的人生安全，必須對煤礦安設(shè)煤礦護(hù)幫裝置。

1 煤礦井下護(hù)幫裝置的作用

煤礦護(hù)幫裝置一般都是通過煤礦護(hù)幫板來具體實(shí)現(xiàn)煤礦護(hù)幫工作的，煤礦護(hù)幫板一般都是在護(hù)幫裝置的作用下緊貼煤壁，當(dāng)煤壁要發(fā)生片幫時(shí)，可以給煤壁施加一個(gè)防止它片幫的支撐作用力，可以有效地防止煤壁片幫，再者即使煤壁已經(jīng)出現(xiàn)片幫現(xiàn)象，也可以擋住片幫煤和矸石掉入人行道，對綜采工作面的機(jī)器和礦工都能起到很好的保護(hù)作用。在采煤工作面前移的過程中，如果煤礦支架未及時(shí)支護(hù)時(shí)，還可以通過采煤機(jī)挑起護(hù)幫板超前支護(hù)，此時(shí)護(hù)幫板還可起到臨時(shí)前梁的作用。在一些容易出現(xiàn)煤礦冒頂?shù)牟蓞^(qū)工作面，如果煤壁出現(xiàn)片幫現(xiàn)象時(shí)，為了防止煤礦冒頂情況的發(fā)生，在必要的時(shí)候還可以將護(hù)幫板臨時(shí)沿煤壁線支護(hù)臨時(shí)維護(hù)頂板，以起到臨時(shí)防止煤礦冒頂發(fā)生的作用。在遇到分層鋪網(wǎng)開采的厚煤層時(shí)，當(dāng)開采上分層的煤層時(shí)，護(hù)幫板還可起到掛網(wǎng)卷的作用，當(dāng)開采下分層的煤層時(shí)，煤礦護(hù)幫板可起到挑網(wǎng)兜的作用。

2 煤礦護(hù)幫裝置的類型及其特點(diǎn)

煤礦的護(hù)幫裝置大致可以分為鉸接式護(hù)幫裝置和四連桿式護(hù)幫裝置。

1）鉸接式護(hù)幫裝置可分為簡單鉸接式護(hù)幫裝置和浮動(dòng)護(hù)幫裝置。

簡單鉸接式護(hù)幫裝置如下頁圖1所示，這種護(hù)幫裝置雖然結(jié)構(gòu)比較簡單，操作簡便，但由于支護(hù)頂板時(shí)千斤頂?shù)牧Ρ诙蹋闹瘟Ρ容^小，不適合支護(hù)厚度較大的頂梁或前梁［1］。

浮動(dòng)護(hù)幫裝置如下頁圖2所示，由于此裝置護(hù)幫板緊貼煤壁，能很好地保證煤壁不片幫，但在支護(hù)松軟、礦壓較大的煤體時(shí)，由于護(hù)幫板沒有完全依附在煤體上，一旦煤壁提前松垮，護(hù)幫板很可能會(huì)繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，起不到煤礦護(hù)幫的實(shí)際作用。

2）四連桿式護(hù)幫裝置具體可分為回轉(zhuǎn)式四連桿護(hù)幫裝置、鉸接伸縮式四連桿護(hù)幫裝置、折疊式四連桿護(hù)幫裝置。

圖1 鉸接式護(hù)幫裝置

圖2 浮動(dòng)護(hù)幫裝置

回轉(zhuǎn)式四連桿護(hù)幫裝置主要有一個(gè)短桿和一個(gè)長桿兩個(gè)連桿來完成護(hù)幫板的旋轉(zhuǎn)，具體如圖3所示，護(hù)幫板將近可以達(dá)到180°的回轉(zhuǎn)角度，由于它的支護(hù)頂板千斤頂?shù)牧Ρ谳^長，故護(hù)幫板的支護(hù)支撐力比較大，但由于該裝置結(jié)構(gòu)相對前幾種護(hù)幫裝置復(fù)雜，對實(shí)際的加工精度要求比較高，加工起來相對比較麻煩［2］。

圖3 回轉(zhuǎn)式四連桿護(hù)幫裝置

鉸接伸縮式四連桿護(hù)幫裝置這種護(hù)幫裝置主要有兩個(gè)連桿，兩個(gè)護(hù)幫板和兩個(gè)千斤頂組成，該裝置的護(hù)幫板可進(jìn)行180°的旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)相對來說還是比較復(fù)雜的，整體剛度較差。具體如圖4所示，由于這種護(hù)幫裝置的伸縮板增加了護(hù)幫板的高度［3］，因此該裝置可以用于厚煤層的開采護(hù)幫。

圖4 伸縮式護(hù)幫裝置

3）折疊式四連桿護(hù)幫裝置如圖5所示，從圖5中可以看出這種護(hù)幫裝置相對比較靈活，并且伸縮性比較好，該裝置主要用于4.2m采高以上的厚煤層支架［4］，由于該裝置的靈活性比較好，在煤礦實(shí)際的開采過程中，必要的時(shí)候可以用該裝置的一級護(hù)幫板先挑起頂板實(shí)現(xiàn)超前支護(hù)，另一級護(hù)幫板護(hù)幫，保證周圍的工作環(huán)境安全。

圖5 四連桿鉸接折疊式

3 煤礦伸縮梁護(hù)幫機(jī)構(gòu)

伸縮梁護(hù)幫裝置，如下頁圖6所示，從圖6中可以看出此裝置，一級護(hù)幫板和二級護(hù)幫板的防護(hù)面積比較大，并且由它們的具體分布位置可以看出此裝置可實(shí)現(xiàn)煤礦護(hù)頂工作和護(hù)幫工作的同時(shí)進(jìn)行，此裝置的整體防護(hù)能力比較強(qiáng)，再者由于該裝置的防護(hù)板在沒有煤壁支撐作用的情況下也不會(huì)發(fā)生空壁轉(zhuǎn)動(dòng)，若煤壁超前垮塌，也不會(huì)失去護(hù)幫效果，因此該裝置在煤礦破碎頂板時(shí)或開采松軟煤層時(shí)特別適用［5］。但該裝置千斤頂?shù)淖饔昧Ρ郾容^短，護(hù)幫力較小，如果在強(qiáng)力液壓支架中使用該裝置，該裝置的強(qiáng)度和剛度很難保證，如果壓力過大容易使該裝置發(fā)生變形失去支撐效果。

圖6 伸縮梁護(hù)幫

4 煤礦復(fù)合護(hù)幫機(jī)構(gòu)

煤礦復(fù)合護(hù)幫機(jī)構(gòu)，具體如圖7所示，從圖中可以看出該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，有挑梁和挑梁千斤頂，此裝置可同時(shí)防護(hù)冒頂和片幫，由于它的一級護(hù)幫千斤頂、二級護(hù)幫千斤頂和挑梁千斤頂?shù)牧Ρ鄱急容^長，作用力都比較大，因此它在一些強(qiáng)力大采高的液壓支架上比較適用。

圖7 復(fù)合護(hù)幫

5 煤礦的具體護(hù)幫形式的選擇

1）在設(shè)計(jì)煤層厚度為2.5m的中厚煤層開采時(shí)，液壓支架高度最好設(shè)計(jì)為2.8m左右，一般只需設(shè)置煤礦一級護(hù)幫就可以了。

2）在設(shè)計(jì)煤層厚度為3.8m以上的厚煤層開采時(shí)，液壓支架高度最好設(shè)計(jì)在4m以上，為了使一線工人的工作安全更有保證，工作時(shí)更安心和放心，最好要想方設(shè)法把護(hù)幫高度和超前支護(hù)面積增加，如果在沒有穩(wěn)定頂板的情況下需設(shè)有二級護(hù)幫裝置。

3）對于在設(shè)計(jì)采高大于5.0m的煤礦護(hù)幫裝置時(shí)，必須設(shè)有二級護(hù)幫裝置。

4）如果在采煤的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)采煤工作面的煤頂有偽頂時(shí)，一般多采用伸縮梁護(hù)幫機(jī)構(gòu)護(hù)幫。

5）當(dāng)遇到煤礦采高大于5m，中心距1.75m的強(qiáng)力大采高液壓支架時(shí)，一般多采用復(fù)合護(hù)幫機(jī)構(gòu)。

6 結(jié)語

本文主要對液壓支架常用的幾種護(hù)幫裝置進(jìn)行了簡單的介紹，在對煤礦具體的某個(gè)采取工作面液壓支架的設(shè)計(jì)中，還需要實(shí)地測量科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和選型，希望通過本文的簡單分析和介紹，對相關(guān)煤礦工作者起到一定的助益，更科學(xué)更合理地設(shè)計(jì)好煤礦液壓支架煤礦護(hù)幫工作，管理好煤壁，使礦工在綜采工作面的工作更安全，生產(chǎn)更高效。

［1］ 張銀亮，劉俊峰，庬義輝，等.液壓支架護(hù)幫機(jī)構(gòu)防片幫效果分析［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2011（4）：15－16.

［2］ 郭建超，李大鵬，鄺位.液壓支架護(hù)幫設(shè)計(jì)［J］.煤礦機(jī)械，2015（4）：50－51.

［3］ 于玲，張晨.液壓支架護(hù)幫千斤頂節(jié)流優(yōu)化控制研究［J］.煤礦機(jī)械，2012（8）：28－29.

［4］ 商獻(xiàn)偉，張成云，魏棟梁，等.液壓支架護(hù)幫板運(yùn)動(dòng)及受力分析［J］.煤炭技術(shù)，2012（5）：40－41.

［5］ 毛祎琳，劉澤功.煤礦液壓支架常見故障事故樹分析與應(yīng)用［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2009（10）：35－36.