ZTC30000/30/55型巷道超前支護(hù)液壓支架研制

李志勇

(同煤集團(tuán)安監(jiān)局)

同煤集團(tuán)塔山煤礦三盤區(qū)8301綜采工作面位于該礦1070水平南翼，現(xiàn)開采山4號煤層，該煤層頂?shù)装鍘r層由厚層砂巖、泥巖、灰?guī)r組成，鋁土巖、泥巖具有良好的隔水性能，巖石具有較大的韌性，砂巖、灰?guī)r抗壓強(qiáng)度大。該類泥質(zhì)巖類與砂巖、石灰?guī)r硬脆性巖類的良好組合，既具有隔水性能，又具有一定的力學(xué)強(qiáng)度。采掘工作面兩巷主要采用“單體支柱+π型鋼梁”進(jìn)行超前支護(hù)，支護(hù)強(qiáng)度、高度、速度、自動化程度及操作安全性等方面都無法適應(yīng)現(xiàn)階段高產(chǎn)高效綜采工作面對巷道超前支護(hù)的要求[1]。對此，本研究針對該礦三盤區(qū)8301綜采工作面，對ZTC30000/30/55型超前液壓支架進(jìn)行研發(fā)。

1 液壓支架結(jié)構(gòu)

1.1 頂 梁

液壓支架選用了整體式頂梁，為滿足巷道運(yùn)輸要求，頂梁由左右頂梁組成。如圖1所示，左右頂梁采用無縫搭接式，通過連接銷軸進(jìn)行連接，其中左頂梁的鉸接銷孔尺寸略小于右頂梁的鉸接銷孔尺寸，使得左右頂梁在拼裝后，可利用間隙進(jìn)行微調(diào)[2-3]。

頂梁前后配有整體式前梁，通過銷軸連接，彌補(bǔ)了架與架之間的支護(hù)漏洞，增加了支護(hù)長度；頂梁左右配有側(cè)翻板，側(cè)翻板分為一級側(cè)翻板、二級側(cè)翻板，可以通過實(shí)際工況選擇側(cè)翻板數(shù)量，一級側(cè)翻板與頂梁的連接采用了長、短桿的小四連桿結(jié)構(gòu)，增加了支架對巷道頂板的支護(hù)面積，保證了行人及設(shè)備的安全(圖2)。

圖1 頂梁組裝示意

圖2 側(cè)翻板組裝示意

1.2 底 座

液壓支架底座為分體式底座，在運(yùn)輸巷左右底座之間布置轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)，而在軌道巷，左右底座配有左右推移座，通過推移座將左右底座連為一體，進(jìn)一步提高了支架的穩(wěn)定性(圖3)。

底座上配有底調(diào)千斤頂，底調(diào)千斤頂缸底與底座通過耳軸連接，活塞頭部配裝1個帶有弧度的圓盤，能夠方便快捷地調(diào)整支架或轉(zhuǎn)載機(jī)，帶弧度的圓盤可以減小摩擦力，增大接觸面積，并在底座上設(shè)計了1個可以放置底調(diào)千斤頂?shù)闹Ъ?圖4)。

1.3 斜 梁

斜梁采用龍門式設(shè)計方式，由于支架支護(hù)高度大，底座為分體式底座，為保障支架的穩(wěn)定性，通過龍門式斜梁，前后連桿將底座連為一體，斜梁與頂梁通過1個耳軸連接(圖5)，斜梁/耳軸的連接銷軸與頂梁/耳軸的連接銷軸相互垂直，使得斜梁與頂梁可以進(jìn)行前后左右四向微調(diào)，提高了頂梁對頂板的適應(yīng)性。

圖3 軌道巷推移座底座連接示意

圖4 底調(diào)千斤頂安裝示意

圖5 斜梁與頂梁連接示意

1.4 立 柱

立柱采用單伸縮帶機(jī)械加長桿的形式，通常情況下，立柱通過活塞桿上的銷軸孔直接與頂梁進(jìn)行連接。為提升頂梁對頂板的適應(yīng)性，在立柱與頂梁柱窩之間增加了1個柱帽(圖6)。通過柱帽，立柱與頂梁可以進(jìn)行前后左右四向微調(diào)。

圖6 立柱與頂梁連接示意

2 液壓支架特點(diǎn)

ZTC30000/30/55型超前支護(hù)液壓支架主要技術(shù)指標(biāo)為：支撐高度3 000～5 500 mm，支架寬度3 640 mm，初撐力23 256 kN，工作阻力30 000 kN(P=40.6 MPa)，支護(hù)強(qiáng)度(平均)0.4 MPa，底板比壓(平均)1.3 MPa，操縱方式為手動操縱，質(zhì)量172.2 t，適用煤層傾角≤10° 。該型液壓支架特點(diǎn)如下：

(1)優(yōu)點(diǎn)。①支架支護(hù)高度大，最高可達(dá)5.5 m；②支架采用左右無縫式搭接整體式頂梁，頂梁前后裝配有前梁，增加了支護(hù)長度，兩側(cè)裝配有側(cè)翻板，側(cè)翻板數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際工況選擇，提高了支護(hù)面積及強(qiáng)度；③左右底座間均配有底調(diào)千斤頂，底調(diào)千斤頂活塞桿前設(shè)計有1個連接座，該連接座為1個帶弧度的圓盤鑄件，增大了接觸面積，減小了摩擦力，方便支架在整體移架時能夠隨時微調(diào)，并能保證支架的穩(wěn)定性；④斜梁設(shè)計為龍門式斜梁，通過前后連桿有效地將左右底座連接為一個整體，提高了支架的穩(wěn)定性；⑤斜梁與頂梁通過1個耳軸進(jìn)行連接，耳軸的2個鉸接銷孔互相垂直，使得斜梁與頂梁可以進(jìn)行四向微調(diào)，提升了頂梁對頂板的適應(yīng)性；⑥立柱與頂梁柱窩通過柱帽連接，提升了頂梁對頂板的適用性；⑦根據(jù)運(yùn)輸巷與皮帶巷的使用狀況，在運(yùn)輸巷增加了3組左右推移座，左右推移座使得左右底座形成了剛性連接，進(jìn)一步提升了支架的穩(wěn)定性；⑧解決了大采高超前支護(hù)支架難以隨工作面的推進(jìn)而移動的難題，有利于提高工作面推進(jìn)速度和工作面的單產(chǎn)水平[4-5]。

(2)缺點(diǎn)。①機(jī)頭操作閥位置不當(dāng)，機(jī)頭操作閥位置不利于人員操作，需要加以改進(jìn)；②遇到地質(zhì)構(gòu)造、底板不平狀況時，機(jī)頭立柱易倒，不易操控，該型支架不具有抬底功能，當(dāng)?shù)装逅绍洉r，容易堆積浮碴，底座容易鉆底；③對巷道施工質(zhì)量要求較高，支架左右移動范圍較小，當(dāng)巷道兩幫變形嚴(yán)重、巷道寬度無法保證時，超前支架推移困難；④由于超前支架體積大、質(zhì)量大，支架在井下安裝、拆除比較困難。

3 結(jié) 語

詳細(xì)分析了ZTC30000/30/55型超前液壓支架結(jié)構(gòu)及主要特點(diǎn)，并在塔山礦三盤區(qū)8301綜采工作面進(jìn)行試驗(yàn)，取得了較好效果。針對超前支架與工作面端頭結(jié)合處空頂距離大的問題，有必要在超前支架與端頭結(jié)合處增設(shè)1組前梁；在確保安全，符合設(shè)計原則的條件下，盡可能減小超前支架的整體質(zhì)量，頂梁宜采用分體結(jié)構(gòu)。