液壓支架“刨齒”和尾梁的改造與應用

高寶安 胡 兵 賈 華

（棗莊大興礦業有限責任公司，山東 棗莊 277319）

1 概述

1.1 工作面條件

棗莊大興礦業有限責任公司的2東203 綜采工作面走向北東，傾向北西，平均走向長度393m，傾向長度平均 152m，煤層傾角22～30°，煤層厚度平均3.3m，煤層有滑面，顯魚鱗薄片狀。工作面頂板為泥巖，平均厚度為0.42m，直接頂為中細砂巖，平均厚度為2.4m，頂板裂隙發育、易冒落；底板巖性多為泥巖，平均厚度為0.4～1.3m，老底為砂泥巖，平均厚度為5.06m。煤層及頂板具有弱沖擊性。井田內斷層較發育，巖石機構松軟，抗壓強度低，具有可塑性、膨脹性、崩解性以及擾動性等特征，是典型的“三軟”煤層。

1.2 ZPY4800/14/28QS 液壓支架的應用

（1）2東303 工作面共有ZPY4800/14/28QS 型號液壓支架93 架，每個支架的伸縮梁前端都裝有刨齒，支架的后部都裝有尾梁、插板及菱形網裝置。

（2）“刨齒”是為了有效鏟落傘檐煤，抵觸煤壁設計的，可防止架前冒頂，縮小前探梁與煤壁的端距。如圖1 所示。

圖1 液壓支架“刨齒”

（3）支架尾梁為整體剛性結構，是支架后部的防護裝置，內置可伸縮插板結構，尾梁雙側采用活動側護板。尾梁與掩護梁鉸接，成為鋪網液壓支架防護機構。該機構使后部鋪網、聯網空間與后部矸石隔離。以千斤頂替代擺桿，并且通過尾梁的翹動及尾梁插板和活側板，可以實現不同采高后部的封閉性，如圖2 所示。

圖2 液壓支架尾梁

1.3 產生的問題

（1）工作面在正常推采期間，支架尾部“老塘”頂板垮落非常快而充足，在菱形網擋隔下逐步墜入尾梁內，占據了少許空間。生產中有時煤機割煤“剎底”不到位，造成部分支架仰采角度甚至大于30°，在軟煤、軟底板情況下，部分支架出現陷底及移架“耙底”問題。由于尾梁“耙底”，拉架時尾梁里部堆積浮煤矸，形成阻力。由于上述問題，支架在尾部無法實施鋪網，進而采用架前鋪網、煤壁前連網施工方法。

（2）在實施鋪網、擦頂移架過程中，菱形網經常被支架伸縮梁“刨齒”或前探梁側護板掛住，撕壞的菱形網無法掩護住裸露的頂板，而且無法補網。當支架前移后，垮落的矸石會涌入支架的尾梁里，給支架拉架、調架又增加困難。

2 液壓支架的改造

根據2 東303 綜采工作面生產期間遇到的困難，該礦拿出支架改造方案，在征求廠家意見基礎上，對液壓支架的“刨齒”和尾梁進行改造。

2.1 刨齒的改造

利用退役或報廢的40T 溜槽和Φ20mm 錨桿，將溜槽兩側“∑”形鋼分別割開，溜槽半圓鋼和Φ20mm 錨桿分別截取1340mm，將其焊接成U 形，在U 形的“兩肩”割成銳角（防止使用中刮壞菱形網），然后將U 形槽卡在支架刨齒上，與支架焊接牢固。在側護板的前面20mm 處焊接Φ24mm 圓鋼折成的U 形卡，將菱形網托起，防止側護板刮壞菱形網，如圖3 所示

圖3 改造后的液壓支架“刨齒”

2.2 支架尾梁的改造

將支架尾梁2 個千斤頂拆除，然后將支架尾梁（包括插板）割去700mm。如圖4 所示。

圖4 改造后的液壓支架尾梁

3 改造后液壓支架的應用

3.1 應用的工作面地質條件

2北301 工作面采用走向長壁后退式開采，走向長度474m，傾向長度 138m，煤層傾角平均30°,煤層厚度平均4.4m，以亮煤為主，夾鏡煤條帶，煤質較輕，采用綜合機械化采煤。現開采一分層采高2.2m，采用全部垮落法管理頂板，使用MG170/410-WD 型雙滾筒采煤機開采，采高為2.2m，截深0.6m。采煤工藝：割煤→裝煤→鋪網→移架→推溜。

3.2 鋪網

（1）采煤機從工作面每割煤30m(20 個支架)開始鋪設金屬菱形網。金屬菱形網規格1.6×3m，金屬菱形網接茬選在支架中心位置，聯網間距不大于0.2m，使用雙股14#鐵絲連接，并扭結三圈。

（2）在煤壁前將菱形網卷放開，使用支架前探梁將菱形網帶入頂梁上部，再使用伸縮梁將菱形網托起，然后向前拉移支架。鋪設金屬網滯后煤機不小于5m。菱形網從煤壁到支架上部，再從支架上部到尾梁，再從尾梁到工作面底板全部覆蓋。隨著工作面支架的推進，支架尾部頂板自然垮落。在菱形網的作用下，將支架與垮落的矸石隔開形成立面，此時注入黃泥漿。隨著支架前移，菱形網在矸石的推動下平鋪在底板上，將矸石與底板煤層隔離，形成人造假頂，為二分層開采創造條件。

3.3 移架

為防止架前、架間漏頂，支架采取帶壓擦頂移架。正常情況下，鋪設金屬網后開始移架。當頂板破碎時，采煤機割煤經過2～3 個支架后，必須及時將支架伸縮梁或超前移架進行支護，移架時使用防倒和防滑千斤頂將支架調整到標準狀態。

4 支架改造前與改造后的效果比較

（1）將液壓支架“刨齒”掩護改造后，刨齒不再與金屬網直接接觸，避免了支架前鋪網存在的刮網問題，同時也解決了支架后鋪網由于刨齒掛網導致無法實施的難題。改造后的液壓支架能夠成功地鋪設人造假頂，為資源回收安全創造了條件。

（2） ZPY4800/14/28QS 液壓支架尾梁改造后，尾梁縮短，遷移液壓支架過程中直接避免了支架尾梁“耙底”問題，使支架在復雜的環境中安全順利地完成拉架移架工作。

此項改造結構簡單、明了，操作簡便，安全可靠，實用性強，投資少。

5 結語

在大傾角、大仰角、“三軟”煤層、分層（鋪網）開采極其復雜的條件下使用ZPY4800/14/28QS 液壓支架，經過實踐探索，總結優化裝置。經過2北301綜采工作面近1 年的應用，支架在拉架前移、鋪網生產中正常。通過改造，合理運用綜采支架的安全性能，礦井生產效率比高檔普采工作面顯著提升，為綜采支架在難采煤層機械化開采奠定了基礎。