放頂煤液壓支架的應用及發展

韓 勤

（山西蘭花科技創業股份有限公司伯方煤礦分公司，山西晉城 048400）

0 前言

對于現代化的放頂煤采煤作業而言，其本質上主要是以基本的三機采煤作業為基礎，并充分借助礦山自身壓力作用及巧妙的人工松動法，來開采待開采煤層底部，并破碎其頂煤，讓待開采煤層頂煤隨采煤工作面的逐步推移，而科學、合理的放出并進行有效回收的過程。在現代化的放頂煤綜合機械化開采作業中，所用放頂煤液壓支架應用合理與否，會對開采工作的安全，高效進行產生直接影響，因此，必須重視研究放頂煤液壓支架在實際生產作業中的合理應用。

1 放頂煤液壓支架在實際生產中的應用

1.1 放頂煤液壓支架的主要特點

在實際生產作業中，依據位置高低的不同，可把放頂煤液壓支架細分為高位放頂煤液壓支架、中位放頂煤液壓支架以及低位放頂煤液壓支架，這三類液壓支架它們各有自身特點，且實際使用條件也有所不同。

（1）高位放頂煤液壓支架。對于此種液壓支架而言，其屬于一種單輸送機、頂梁相對較短、讓掩護梁開天窗進行高位放煤的掩護式支架。該種支架的顯著特點是頂梁較短，這主要是因實際放煤位置相對較高，距煤壁較近所決定的。在實際生產中，該種放煤方式對煤層冒放性要求較高，待開采煤層的頂煤不僅應相對較完整，而且破碎后的頂煤應能從放煤口正常放出。與此同時高位放頂煤液壓支架還具有結構簡單等特點，且在布設工作面時可類似于普通長壁工作面布置，這會更易維護管理。另外高位放頂煤液壓支架應用中也存在一些不足，如因所用支架的長度相對較短，結構較穩定，讓整個設備會具有較好的封閉性，這會影響頂煤的采用率，同時較大的放煤口，會造成煤塵相對較嚴重，加之不易通風，會增大防滅火難度；應用高位液壓支架進行放煤作業時，會把正常人行通道切斷，給安全生產埋下隱患，且空間的不足通常也只能布設單部輸送機，這將不利于煤礦開采效率的提升[1]。

（2）中位放頂煤液壓支架。該支架采用的是雙輸送機運煤，把放煤口開設在了掩護梁的中部。雙輸送機的應用是其最顯著的特點，這樣會有助于生產效率的大幅提高。同時該種支架耐用性高，穩定性強，很少會發生損壞，且放煤口距煤壁相對較遠，應用了長度較大的頂梁，這樣不僅會更便于維護頂煤，而且有助于深度破碎頂煤。但應用此種液壓支架進行作業時也存在一定不足，如在支架的底座上放置后部輸送機后，雖然可借助較大的支架底座面積來適當分壓，但這也會占用部分空間，時常會因設備后部空間的不足，使得一些大塊的煤塊很難順利輸送，有時會產生堵塞現象，且相對較高的放煤口，也易出現嚴重的丟煤現象，同時引發大量的煤塵[2]。

（3）低位放頂煤液壓支架。該種液壓支架具有較強的優越性，其也屬于一種雙輸送機設備，但它與中位設備又存在很大不同，該種液壓支架增設了一尾梁，且該尾梁具有一定的自由活動能力，可達到45h左右的活動范圍，可借助該尾梁來有效松動頂煤，并搭建一相對較穩定的落煤空間。低位液壓支架放煤口距煤壁較遠，且可很好的破碎頂煤，放煤口也可連續布設多個，這樣有助于大幅提高生產效率。在實際生產中，通過進一步科學、合理的改進在底板上放設的后部輸送機，可很好的防止發生大煤塊堵塞現象。此外，降低放煤位置，對煤塵的防治也有很大幫助。在實際生產中人們發現其缺點相對較少，具有較高的推廣應用價值。

1.2 放頂煤液壓支架的應用

進行煤礦生產作業時，對放頂煤液壓支架的應用大致可分為下列幾個方面：①部分割煤；②向前部輸送機輸送所割煤炭的半成品；③進行放煤作業且把后部輸送機及時拉開。在整個煤礦開采作業中，我們可通過“追機”移架的作業模式來支護頂板。采煤機首次實施粗略割煤作業時，應先合理移動支架，其次再進一步轉移運輸機。在采煤作業中，頂梁所起的作用主要是挑頂作用與護幫作用，同時也可起到臨時護頂的作用，在實際應用時，因前段頂梁可提供相對較強的支護能力，這樣可有效防治端面或煤壁出現片幫冒頂現象[3]。

在實際生產作業中，應用放頂煤液壓支架進行生產作業時，放煤損失現象在所難免，這種放煤損失大致包括：底板浮煤損失及溜槽中溢出的煤炭損失等，這些都是主要的工作面煤損失。

放頂煤液壓支架在煤礦生產作業中的主要推廣價值：通過讓放頂煤液壓支架與大采高支架及放頂煤技術的科學、合理融合，這樣可使整體工藝更穩定，可取得良好的支護效果，同時對頂煤的充分破裂也十分有利；放頂煤液壓支架對放置條件要求不是很高，可在多種條件下放置，可有效兼容多層次及多種厚度的煤層開采。放頂煤液壓支架采用了前后連桿式的雙前連桿結構，該結構具有良好的穩定性，可使液壓支架更穩健，同時增設的尾梁插板結構，也會增強其應用靈活性，會更易于放煤操作與破碎煤作業，這樣可更好的防止出現大塊煤堵塞的現象；通過在放頂煤液壓支架頂梁掩護梁的兩側裝設掩護板，可使其實際實用性更強。底架上增設抬底裝置后，這樣會更便于移動支架，使其具有更強的適應性。

2 放頂煤液壓支架的發展

2.1 國內放頂煤技術的發展狀況

我國自1980年左右才開始發展放頂煤技術，起初應用較多的主要為高位放頂煤技術，中位放頂煤技術，四連桿技術，后來逐步發展為兩柱掩護式放頂煤技術與大采高低位放頂煤技術，而當前，隨著我國煤礦科技的發展，所用的放頂煤液壓支架架型也在發生著相應變革，其架型種類越來越多，架型性能也越來越優良，很多現代化的創新思維也正在逐步涌入放頂煤生產作業中。

2.2 放頂煤液壓支架主要創新成果

傳統放頂煤技術在我國歷經30多年的發展，傳統的高位放頂煤技術及中位放頂煤技術也開始逐步被低位放頂煤技術所取代。經人們長期深入研究低位放頂煤技術，也研發出了一大批與之相應的液壓支架架型，如正四連桿四柱支撐式支架、反四連桿四柱支撐式支架，單擺桿輕型支架、兩柱掩護式支架等，這些支架當前已被廣泛應用于各種生產作業中[4]。

對于正四連桿四柱支撐掩護式液壓支架而言，其在實際綜放工作中的應用較廣泛，目前已相對較成熟。其最大特點是支護能力較強，具有良好的整體穩定性。其結構特點主要表現為布設了相對較寬的人行通道，給工作人員提供了更加廣闊的操作空間，更便于進行整體操作，這樣會在某種程度上促進實際生產效率的提升。

反四連桿四柱支撐掩護式液壓支架，該種支架的支護性能比正四連桿液壓支架更強一些，通過在設計上增大后部放煤空間，這樣有助于大幅提高放煤效率，頂煤可具有更高的采出率，煤炭資源實際浪費量相對較少，同時該種支架還可很好地改善立柱受力，可取得良好的應用效果。

單擺桿輕型液壓支架，該種放頂煤液壓支架不僅質量小，而且易操作，當前在一些中小型煤礦企業中應用較廣泛，可在小范圍內讓礦井實現機械化、自動化開采，但該種支架的穩定性相對較差，實際支護效果并不是很理想。

兩柱掩護式液壓支架，該種支架的最大特點是采用了單排立柱設計結構，這樣支架會得到更均勻的整體受力，可顯著改善其實際支護效果，屬于一種新型的，較現代化的放頂煤液壓支架，具有較強的應用潛力[5]。

2.3 放頂煤液壓支架的未來發展

當前努力研發兩柱式放頂煤液壓支架與輕型液壓支架，仍然應是國內放頂煤液壓支架發展的工作重點，應能通過放頂煤技術的穩步發展，精心研制出適應性更強的放頂煤液壓支架，進而讓煤礦生產工作更加機械化、自動化，這將在某種程度上大幅提高國內綜放工作的整體作業效率，進一步改進與完善我國放頂煤開采技術[6]。

3 結束語

總之，隨著我國放頂煤開采技術的發展，放頂煤液壓支架在實際生產中的應用也將越來越廣泛，在實際應用作業中，為更好地滿足應用需求，液壓支架的架型越來越多，結構越來越穩定，力學性能也會越來越強，這將更好的保障放頂煤開采作業的安全、高效生產，我國的放頂煤開采技術未來也將取得長期健康可持續發展。

［1］李化敏，蔣東杰，馮軍發.放頂煤液壓支架承載特性及其適應性分析［J］.煤炭科學技術，2015（06）：45-47.

［2］何風強，李宏，王東攀.四柱放頂煤液壓支架立柱受力不均衡規律及機理研究［J］.煤礦開采，2012（06）：30-32.

［3］李根.大工作阻力液壓支架柱帽柱窩損壞處理的研究［J］.山西焦煤科技，2017（03）：69-71.

［4］于貴，韓向陽.放頂煤液壓支架掩護梁加工工藝的分析及探討［J］.煤礦機械，2015（12）：86-88.

［5］牛鵬飛.綜采放頂煤采煤法應用中的幾個問題［J］.機械研究與應用，2015（06）：61-63.

［6］馮云貴.超前支護式液壓支架在綜采放頂煤工作面的應用［J］.機械管理開發，2016（04）：78-80.