北皂煤礦海域三采區放頂煤液壓支架選型與應用研究

（山東能源龍口礦業集團有限公司，山東 龍口 265700）

摘 要：通過海域礦壓實際測量，詳細分析海域采場頂板運動規律及支架載荷特征，綜合考慮礦井設備三機配套及礦井實際提升、運輸能力，選擇適合于海域特點的ZF7200放頂煤綜采支架進行生產，滿足了礦井頂底板支護管理及安全高效生產需要，取得較好的安全、技術、經濟效果。

關鍵詞：海域;液壓支架;受力分析

北皂煤礦自2006年8月份至今，采用放頂煤綜放工藝先后回采了H2103、H2106、H2102、H2108、H2105、H2303六個工作面。海域工作面使用放頂煤液壓支架回采以來，正常條件下對控頂區暴露的頂、底板給予適當的支護，隨海域回采范圍的逐步擴展，液壓支架在適應海域特殊的地質條件方面也暴露出較多的問題，工作面回采過程中，支架出現了結構件開焊、銷軸彎曲、安全閥開啟頻繁、立柱漲缸等情況，特別是安全閥失效后的立柱漲缸問題，嚴重影響影響了安全回采。原有支架已不適應海域三采區現有地質條件，為確保三采區安全回采需要，急需論證新型支架設備以滿足安全生產需要。

海域三采區工作面煤層賦存條件復雜。工作面在橫跨寬緩的HY向斜，位于HY向斜西翼，停采線位于HY向斜軸部，煤層產狀變化較大。工作面東側為三采回風巷，西側為-200第四系防水煤柱和BH7鉆孔，南側為H2304設計工作面、HF-12、SF-15斷層，北側為H2302設計工作面、XF-30、XF-31斷層、XF-36斷層、XF-37斷層。地表為海水覆蓋，海水深度12～14.0m。第四系地層底界標高為-65～-79m，煤層底板標高為-200～-344m。此條件下對于選擇合適的液壓支架難度大。

1 支架的選型與支架的結構設計

（1）對支架的要求，選擇合理、適用的支架架型成為海域三采區綜放高產高效能否成功的關鍵。通過對目前國內外有關綜采放頂煤液壓支架的調研考察，對工作面放頂煤液壓支架架型提出如下要求：1）支架要有較高的穩定性和抗扭性能，并配備可靠的防倒防滑系統;2）滿足北皂礦現用三機配套的要求;3）滿足北皂礦現有的提升能力、巷道運輸尺寸要求; 4）有較好的仰采、俯采性能;5）放煤口通暢，操作靈活可靠; 6）保證足夠的通風斷面。

根據以上要求選定了四柱式的ZF7200放頂煤液壓支架架型。

（2）ZF7200型放頂煤液壓支架的主要技術參數及結構特點。結構圖（圖1）和工作特性曲線（圖2）。放頂煤支架主要技術參數： 高度/mm 2000/3200 工作阻力/kN 7200 初撐力/kN 5706 中心距/mm 1500 支架寬度/mm 1430/1600 支護強度/MPa 0.95 底板比壓/MPa 2.35 質量/kg 11500 泵站壓力/MPa 31.5

（3）主要結構特點。1）支架為支撐掩護式，前連桿為Y型，后連桿為I型單連桿，既保證了支架整體有較高的穩定性、抗扭性及抗側向力，同時又保證了架間前后有足夠的人、運料通道及后部輸送機的管理、維修空間;2）頂梁結構為整體頂梁帶內伸縮梁結構，側護板護至頂梁前端，保證了頂梁前端有足夠的支撐力及很好的封閉性能，伸縮梁可進行超前及時支護和有效控制煤壁片幫;3）放煤機構為可擺動尾梁帶插板結構，既實現了連續敞開的放煤窗口，同時又可隨時封閉老塘的矸石，尾梁和插板還可以松動頂煤和切碎大塊煤及矸石。這種放煤機構放煤效果好，回收率高，煤塵小;4）該支架結構件選用了高強度板材，使該支架的重量比同類型、同配套設備的支架重量減少3000kg;5）通風斷面大，頂梁平衡區的范圍較大，適應外載荷力影響變化的能力強。

2 放頂煤液壓支架應用情況

通過在線監測以及現場實測海域煤2底板比壓測試數據，為支架選型參數提供了科學的依據，滿足了現場安全生產的需要。 三采區工作面ZF7200放頂煤液壓支架的投入，從支架對礦山壓力控制效果來看，ZF7200型支架支護強度及支護能力方面具有較強適應力，減少了工作面開面放炮起頂及配件維修更換工作，滿足了頂底板支護管理及礦井安全高效生產需要，取得較好的安全、技術、經濟效果。

3 結語

（1）通過海域三采區工作面支架選型分析及論證，綜合考慮設備三機配套及礦井實際提升、運輸能力，選擇適合于海域特點的ZF7200放頂煤液壓支架進行生產，液壓支架的支護強度及支護能力方面具有較強適應力，滿足了頂底板支護管理及礦井安全高效生產需要，社會效益巨大。

（2）ZF7200綜采支架的投入，減少了工作面開面放炮起頂及配件維修更換工作，節約了設備投資成本，保證了礦井海域工作面的正常接續，為實現全年產量目標奠定堅實的基礎。

（3）ZF7200綜采支架的投入，減少了工作面開面初期放炮起頂工作，工作面開面后較快進入正常生產，根據統計，三采區工作面比其它海域工作面提前4-5天進入正常生產，按3000噸/天產量及400元/T計算，提前實現產值600萬元;減少開面窩工損失約18萬元。

（4）ZF7200綜采支架的投入，減少了設備配件損耗及維修人工成本，以H2303工作面配件實耗統計（80萬元），預計H2107面生產期間節省設備維修投入200萬元。

作者簡介： 郜勇（1969-），河南鞏義人，工程師，主要從事：煤礦機械的制造、維修工作。