中煤大屯公司簡易端頭支架研制與應(yīng)用

庫永亮

（中煤北京煤礦機械有限責(zé)任公司，北京 102400）

1 引言

我國能源資源富煤貧油。煤炭在我國具有儲量豐富、開采成本低、分布最廣泛等特點，一直被視為我國戰(zhàn)略上最安全、最可靠的能源，在我國能源工業(yè)和國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。根據(jù)我國社會經(jīng)濟的發(fā)展要求，以建設(shè)“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”的社會為宗旨，煤炭工業(yè)面臨著歷史性的挑戰(zhàn)與機遇，實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，已成為新時期我國煤炭工業(yè)發(fā)展的方向[1～5]。

煤礦井下支護問題始終是困擾煤炭高產(chǎn)高效、安全生產(chǎn)的重要問題。因此，以液壓支架為主要開采設(shè)備的綜合機械化的發(fā)展是煤礦生產(chǎn)發(fā)展史的一次重大革命，從根本上改善勞動條件，改善工作面安全條件，提高采煤產(chǎn)量和效率，使煤炭生產(chǎn)面貌徹底改觀[6]。

2 課題來源

綜采工作面使用端頭支架支護工作面出口頂板，隨著工作面向前推移，能夠輔助推移前、后部刮板輸送機及轉(zhuǎn)載機，做到相互交替移架及時支護，實現(xiàn)綜放面連續(xù)生產(chǎn)，增加了煤炭資源回收，提高了推進速度。使用端頭支架是煤礦進一步提高采煤裝備水平，提高工作面2道支護質(zhì)量，加快高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的一項重要舉措[7]。

中煤大屯煤電公司所屬的4個煤礦前期使用的端頭支架多為 ZT18560/18/32 型等大型端頭支架（見圖 1）。該類端頭支架采用左右架形式，質(zhì)量及尺寸均較大，龐大的底座掩護梁及連桿組構(gòu)成了端頭支架的大部分質(zhì)量，也占用了端頭巷道的大部分空間。而且此類支架一經(jīng)設(shè)計制造，只能與固定型號的工作面支架、轉(zhuǎn)載機及刮板機相配套，互換性差，適用范圍受到限制。特別是當(dāng)巷道采動影響變化大時，必須擴巷才能使支架前移[8，9]。

中煤大屯公司的現(xiàn)有部分煤層工作面傾角較大，約為 30°。端頭支架和過渡支架之間容易形成擠壓，影響采煤效率[10]。

因此，加大簡易端頭液壓支架的研制力度，以滿足中煤大屯煤電公司不同采煤工作面的要求，提高綜采效率，成為當(dāng)前的一項重要工作。

圖1 ZT18560/ 18/32型端頭支架

3 簡易端頭支架的參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點

因 ZT18560/18/32 型端頭支架在中煤大屯煤電公司各礦已得到充分的推廣使用，為了減少新型支架設(shè)計難度及適應(yīng)井下工人操作習(xí)慣，在充分吸取 ZT18560/18/32 型端頭支架的各項設(shè)計優(yōu)點，保證端頭支架的可靠性的前提下，確定簡易端頭支架型號為 ZT6960/18/32 型（見圖 2）。

圖2 ZT6960/ 18/32型端頭支架

3.1 ZT6960/ 18/32型端頭支架的主要技術(shù)參數(shù)

ZT6960/18/32 型端頭支架的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

3.2 立柱、千斤頂規(guī)格參數(shù)

立柱、千斤頂規(guī)格參數(shù)如表2 所示。

表1 ZT6960/ 18/32型端頭支架的主要技術(shù)參數(shù)

表2 立柱、千斤頂規(guī)格參數(shù)

3.3 簡易端頭支架技術(shù)特點

簡易端頭支架技術(shù)特點包括：（1）簡易端頭支架支護區(qū)域為轉(zhuǎn)載機下幫側(cè)，工作面煤壁老塘側(cè)。（2）端頭支架可與多種工作面設(shè)備配套使用。拉移點可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機槽位置變動，但要避開卸載點，必要時可設(shè)加長連接桿。（3）端頭支架底座寬 度不大于 700mm。 拉 移 千 斤 頂 采 用 一 個 千 斤 頂 ， 行 程900mm。（4）端頭支架可適應(yīng)左右工作面。（5）推移油缸上方設(shè)置行走踏板，腳踏板上焊接防滑螺紋鋼[11～15]。

4 ZT6960/ 18/32型端頭支架與 ZT18560/ 18/32 型端頭支架對比

ZT6960/18/32 型端頭支架與 ZT18560/18/32 型端頭支架對比如表3所示。

4.1 尺寸減小

ZT18560/18/32 端頭支架為2架一組，其寬度為 3525～4025mm；改造后的 ZT6960/18/32 簡易端頭支架為一架一組，其寬度不超過 700mm。通過改造，大大減少了端頭支架占用的端頭巷道空間，增大了工作面端頭處行人空間，作業(yè)場所更加寬敞安全。

表3 2種端頭支架對比

4.2 質(zhì)量減輕

ZT6960/18/32 簡 易 端 頭 支 架 質(zhì) 量 為 23.5t， 相 較 于ZT18560/18/32 端頭支架質(zhì)量的 93t，質(zhì)量大大降低，對于井下運輸及安裝更為簡便安全。

4.3 勞動強度降低

因 ZT18560/18/32 端頭支架為2架一組，共有16根立柱，液壓系統(tǒng)較為復(fù)雜，操作工作強度較大；而 ZT6960/18/32 簡易端頭支架為一架一組，僅有6根立柱共同作用，液壓系統(tǒng)更為簡便，操作更為簡單。推移動作更為方便，且減少了臥底工作量，工序優(yōu)化，大大降低了支架工勞動強度[16]。

4.4 支護強度提高

在保證端頭支架支護面積符合要求的同時，優(yōu)化支架支護立柱數(shù)量，減少端頭支架工作阻力，將支護強度由原先的0.41MPa 提高至 1.4MPa，大大提高了端頭支架的安全可靠性。

4.5 配套設(shè)備適應(yīng)性增強

ZT18560/18/32 端頭支架一經(jīng)設(shè)計完成，與其配套的中間支架 ZF6200/16/28 及過渡支架 ZFG7200/18.5/32 型號均已固定，且配套使用的刮板機及轉(zhuǎn)載機等相關(guān)設(shè)備也已固定，設(shè)備配套型號選擇性較差，缺少必要的設(shè)備互換性，適用范圍受到限制。而 ZT6960/18/32 簡易端頭支架，與其配套的相關(guān)設(shè)備型號具有更為靈活的選擇性，避免了使用范圍的改變導(dǎo)致的重復(fù)設(shè)計時存在的相關(guān)浪費問題，從根本上節(jié)約了成本[17]。

5 ZT6960/ 18/32型簡易端頭支架的制造驗收

2017年3月，依據(jù) GB 25974.1—2010《煤礦用液壓支架第1部分：通用技術(shù)條件》液壓支架通用技術(shù)條件設(shè)計生產(chǎn)的首套簡易端頭支架在北煤機制造完成，并通過了相關(guān)型式試驗。北煤機公司邀請大屯煤電公司、設(shè)備管理中心以及姚橋煤礦相關(guān)人員進行了設(shè)備驗收，圓滿完成了驗收任務(wù)。

6 簡易端頭支架的應(yīng)用

ZT6960/18/32 型簡易端頭支架在姚橋礦7705綜放工作面調(diào)試正常后在工作面端頭支護方面發(fā)揮了巨大作用。端頭支架試用以來，使用優(yōu)點及效果明顯，反映良好。具體表現(xiàn)為：

1）相較之前使用的 ZT18560/18/32 等型的大型端頭支架，簡易端頭支架尺寸及質(zhì)量均大大降低，增大了行人空間，作業(yè)場所環(huán)境得以改善[18]。

2）支護強度增大、出口支護及時，支護效果好，保證頂板完整，端頭支架的安全可靠性顯著提高，安全系數(shù)增大[19，20]。

3）簡易端頭支架設(shè)備配套選型更為靈活，提高了不同工作面設(shè)備互換型[21]。

7 經(jīng)濟效益

ZT6960/18/32 型簡易端頭支架成功應(yīng)用，其經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在以下2點：

1）減少端頭支架設(shè)備投入：簡易端頭支架 ZT6960/18/32價格為378350元/臺，而1臺 ZT18560/18/32 大型端頭支架價格為1497300元，端頭支架可節(jié)省成本 1497300-378350=1118950 元/臺。根據(jù)大屯煤電公司所屬煤礦端頭支架具體使用情況，每年使用端頭支架不低于5臺，所以每年僅端頭支架可減少成本 1118950×5=5594750 元。

2）因 ZT6960/18/32 型簡易端頭支架，拉移動作更為簡便，職工臥底工作量大大降低，可減少臥底工人6人/d。

8 結(jié)語

簡易端頭支架能夠較好地適應(yīng)大屯煤電公司所屬煤礦現(xiàn)有綜采工作面。對煤礦來說，減輕了工人勞動強度，提高了采煤效率。對公司來說減少了采購成本，增加了公司的利潤。

簡易端頭支架可應(yīng)用于大屯煤電公司周邊的礦井，對于其他類似的綜采工作面，都可以參考應(yīng)用。