煤礦采掘用防護(hù)支架的分析與應(yīng)用

賈志強(qiáng)

（霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)公司，山西 霍州 035100）

1 項(xiàng)目概況

煤礦是人類在富含煤炭的礦區(qū)開采煤炭資源的區(qū)域，當(dāng)煤層離地表遠(yuǎn)時(shí)，一般選擇向地下開掘巷道采掘煤炭，此為井工煤礦。煤礦機(jī)在進(jìn)行采掘的時(shí)候?yàn)楸ＷC煤井的安全性，采掘往往需要用到防護(hù)支架對(duì)洞口和臨邊進(jìn)行防護(hù)，防止洞口塌陷。霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)公司以往采掘用防護(hù)支架存在著防護(hù)效果較差的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：支撐角度較為固定，無法根據(jù)礦井的防護(hù)需要進(jìn)行角度調(diào)節(jié)，使其裝置無法適用于不同角度位置支撐，縮小了裝置的適用范圍；平穩(wěn)性能差，裝置受到側(cè)壓力時(shí)容易發(fā)生側(cè)翻；調(diào)節(jié)長度時(shí)需要工人對(duì)支架進(jìn)行重新拼裝，增加了工人的勞動(dòng)量，不方便使用[1-2]。針對(duì)該煤礦采掘用防護(hù)支架存在的問題，提出了一種新型煤礦采掘用防護(hù)支架。

2 新型煤礦采掘用防護(hù)支架的結(jié)構(gòu)

針對(duì)霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)公司以往采掘用防護(hù)支架存在的缺點(diǎn)，針對(duì)性地提出了一種新型煤礦采掘用防護(hù)支架，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括防護(hù)架、調(diào)節(jié)架、伸縮架、滑座、立架、移動(dòng)座、支撐架、傳動(dòng)組件等部件。

圖1 新型煤礦采掘用防護(hù)支架結(jié)構(gòu)示意圖

從圖1可知，該防護(hù)支架移動(dòng)座的頂部焊接有滑座，滑座內(nèi)部設(shè)有滑軌，可為滑軸提供移動(dòng)位置，滑座頂部一側(cè)焊接有立架，立架內(nèi)部設(shè)有滑軌，滑座內(nèi)部通過滑軌安裝有伸縮架，伸縮架頂部外側(cè)通過滑架與立架內(nèi)部的滑軌活動(dòng)連接，便于伸縮架進(jìn)行弧線移動(dòng)，伸縮架頂部通過軸栓安裝有伸縮桿，通過伸縮桿可對(duì)軸架進(jìn)行支撐，從而可改變軸架支撐角度，通過軸架支撐角度的變化可改變軸架的支撐高度，便于對(duì)軸架進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，伸縮架底部安裝有滑軸，伸縮架頂部通過軸栓安裝有調(diào)節(jié)架，通過調(diào)節(jié)架可便于調(diào)節(jié)防護(hù)架支撐角度，便于防護(hù)架進(jìn)行多角度支撐，調(diào)節(jié)架的頂部通過螺栓安裝有防護(hù)架，防護(hù)架內(nèi)安裝有軸套，通過軸套可將三組支桿進(jìn)行固定，軸套的外側(cè)通過軸栓安裝有支桿，通過三組支桿可增加支撐板支撐的牢固性，且支桿的頂部通過軸盤安裝有支撐板，通過支撐板可對(duì)礦井頂部或兩側(cè)進(jìn)行防護(hù)，防止有落石砸傷工人，提高了裝置的安全防護(hù)性。[3-4]通過防護(hù)架與礦井頂部或兩側(cè)接觸，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井進(jìn)行防護(hù)支撐的目的，移動(dòng)座的頂部一側(cè)通過螺栓安裝有延伸至滑座內(nèi)部的傳動(dòng)組件，且傳動(dòng)組件的一端與伸縮架底部的滑軸連接，通過傳動(dòng)組件可便于調(diào)節(jié)伸縮架的支撐高度，從而可實(shí)現(xiàn)裝置支撐高度的調(diào)節(jié)，移動(dòng)座的兩側(cè)通過螺栓安裝支撐架，通過支撐架可擴(kuò)大裝置的支撐范圍，提高了裝置的穩(wěn)固性。

調(diào)節(jié)架內(nèi)安裝有軸架，軸架的一端通過軸栓安裝有軸桿，軸架的頂部通過軸栓安裝有液壓桿，且液壓桿的頂端通過軸栓與軸桿一側(cè)連接，通過液壓桿的運(yùn)行可帶動(dòng)軸桿進(jìn)行弧線移動(dòng)，通過軸桿的弧線移動(dòng)可帶動(dòng)防護(hù)架進(jìn)行弧線移動(dòng)，從而可實(shí)現(xiàn)防護(hù)架的角度調(diào)節(jié)，使其可根據(jù)礦井頂部的防護(hù)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加了裝置的可調(diào)節(jié)性，提高了裝置的靈活性，使其裝置可適用于不同角度位置的支撐，擴(kuò)大了裝置的適用范圍[5]。

如圖2所示，支撐架內(nèi)安裝有軸座，軸座的內(nèi)部通過軸栓安裝有軸臂，軸臂的一端通過螺紋端安裝有支撐桿，支撐桿的頂部焊接有轉(zhuǎn)盤，且支撐桿的底部通過軸栓安裝有軸盤，通過軸座可便于展開軸臂，并通過旋轉(zhuǎn)支撐桿頂部的轉(zhuǎn)盤可帶動(dòng)支撐桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過支撐桿外側(cè)的螺紋與軸臂一端的內(nèi)螺紋配合可便于支撐桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，從而可使支撐桿旋轉(zhuǎn)下移至底部的軸盤與地面接觸，可達(dá)到對(duì)裝置支撐定位的目的，防止裝置發(fā)生自行移動(dòng)，同時(shí)也增加裝置的支撐范圍，保證了裝置支撐的平穩(wěn)性。

圖2 支撐架局部結(jié)構(gòu)示意圖

如圖3所示，傳動(dòng)組件內(nèi)安裝有千斤頂，千斤頂一側(cè)安裝有壓桿，手動(dòng)按壓千斤頂壓桿可便于調(diào)節(jié)千斤頂長度，通過千斤頂延伸可推動(dòng)滑軸在滑座內(nèi)部進(jìn)行移動(dòng)，從而可帶動(dòng)伸縮架進(jìn)行角度的調(diào)節(jié)，通過伸縮架角度的改變可調(diào)節(jié)伸縮架的支撐高度，便于裝置根據(jù)礦井的支撐高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，方便工作人員進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高了裝置的實(shí)用性，千斤頂輸出端的活塞桿安裝有延伸出的螺紋桿，通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋桿可延伸千斤頂長度，便于增加千斤頂長度，螺紋桿一端安裝有軸件，通過軸件可活動(dòng)連接滑軸，便于推動(dòng)滑軸在滑座內(nèi)部進(jìn)行移動(dòng)。

圖3 傳動(dòng)組件局部結(jié)構(gòu)示意圖

移動(dòng)座一側(cè)焊接有牽引架，通過牽引架可為移動(dòng)裝置提供牽引位置，方便對(duì)裝置進(jìn)行移動(dòng)。

3 新型煤礦采掘用防護(hù)支架的工作原理

通過牽引架可將裝置牽引到指定位置，并通過軸座可便于展開軸臂，并通過旋轉(zhuǎn)支撐桿頂部的轉(zhuǎn)盤可帶動(dòng)支撐桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過支撐桿外側(cè)的螺紋與軸臂一端的內(nèi)螺紋配合可便于支撐桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，從而可使支撐桿旋轉(zhuǎn)下移至底部的軸盤與地面接觸，可達(dá)到對(duì)裝置支撐定位的目的，防止裝置發(fā)生自行移動(dòng)，同時(shí)增加也裝置的支撐范圍，保證了裝置支撐的平穩(wěn)性；

通過液壓桿的運(yùn)行可帶動(dòng)軸桿進(jìn)行弧線移動(dòng)，通過軸桿的弧線移動(dòng)可帶動(dòng)防護(hù)架進(jìn)行弧線移動(dòng)，從而可實(shí)現(xiàn)防護(hù)架的角度調(diào)節(jié)，使其可根據(jù)礦井頂部的防護(hù)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加了裝置的可調(diào)節(jié)性，提高了裝置的靈活性，使其裝置可適用于不同角度位置的支撐，擴(kuò)大了裝置的適用范圍。

手動(dòng)按壓千斤頂?shù)膲簵U可便于調(diào)節(jié)千斤頂?shù)拈L度，通過千斤頂?shù)难由炜赏苿?dòng)滑軸在滑座內(nèi)部進(jìn)行移動(dòng)，從而可帶動(dòng)伸縮架進(jìn)行角度的調(diào)節(jié)，通過伸縮架角度的改變可調(diào)節(jié)伸縮架的支撐高度，便于裝置根據(jù)礦井的支撐高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高了裝置的實(shí)用性。

4 實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)公司位于山西省忻州市靜樂縣娘子神鄉(xiāng)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬t/年。該煤礦開拓方式為斜井開拓；井筒數(shù)量為3個(gè)；開采水平在+1380 m。該礦屬于中等水文地質(zhì)，低瓦斯，易自燃。采用綜采方式進(jìn)行采煤。

晉北煤業(yè)公司針對(duì)以往采掘用防護(hù)支架防護(hù)效果較差，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度較大，安全隱患較多的問題，將新型煤礦采掘用防護(hù)支架應(yīng)用在該煤礦5-407工作面回風(fēng)巷、兩順槽巷道及軟巖巷道進(jìn)行支護(hù)。該防護(hù)支架安裝時(shí)可根據(jù)礦井頂部的防護(hù)角度予以調(diào)節(jié)，可適用于不同角度位置的支撐，支架支護(hù)效果較好，有效避免巷道圍巖過度松弛。5-407工作面巷道無一起因防護(hù)支架問題而導(dǎo)致的安全事故發(fā)生，實(shí)踐應(yīng)用效果理想為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。