礦井回撤三角區支架的創新性設計及改進研究

王璽淦

（晉能控股煤業集團挖金灣煤業有限責任公司， 山西 大同 037001）

引言

目前，由于煤礦開采的綠色化與智能化的要求不斷提高，不僅需要不斷提高工作面對設備搬家倒面更加安全化與自動化，而且需要迅速實施回撤。大采高工作面的支架進行回撤時，會有大量的回撤掩護支架被安裝在回撤通道中，使維護三角區的頂板壓力增強，因此，針對回撤三角區支架創新性設計展開分析。

1 使用回撤三角區支架的環境和結構

1.1 使用回撤三角區支架的環境

在煤礦井下開采中，關鍵設備支護機械化搬家倒面，回撤支架組中的邊沿就是其支架所在的位置，其作用是把垮落區隔離開，并完成盡快支護三角區的頂板；固有的維護三角區頂板的方法是選取人工進行支圓木與木垛，無法回收支護材料，所以，會有很多的開采成本被占用。穩定性極差的回撤三角區頂板時刻有冒落發生，并且回撤通道中會流入其煤塊與矸石，導致會有不小的安全隱患產生[1]。

1.2 回撤三角區支架的結構

在未對回撤三角區支架進行改進時，其構成的主要形式就是兩柱掩護式，從圖1 中可以得出，其構成主要包括擋桿裝置、頂梁、推移機構、底座與連桿等。能夠適用于本支架的操作方法就是電液控，本支架的推移梁會把回撤支架和推移機構連接起來，回撤支架組前移可以經過拉架的交替推移來實現。具體如圖1 所示。

圖1 改進設計前回撤三角區支架示意圖

2 存在于未改進回撤三角區支架的問題

關于礦區大采高工作面使用回撤三角區支架與回撤支架組的搬家倒面的環境，并仔細分析發現，存在幾個問題于回撤三角區支架：

1）頂網之前已架設完畢，由于破碎的三角區頂板會造成頂網的下降，進而促進兜狀的成形，由于向前移動的回撤支架，頂網會被支架頂梁上面的頂端棱角拽、掛，進而使頂網被扯破，導致三角區的頂板坍塌與其維護無效。

2）挨著垮落區的就是回撤三角區支架所在的位置，當實施回撤支架時，回撤通道與三角區支架中會流入其煤塊與矸石，導致會有不小的安全隱患產生。

3）傳統的前移回撤支架組的方法是把有鋼絲繩的回柱絞車當做拖曳點，通過推移機構的回撤支架相互配合來向前移動，現在，此方法僅僅能完成單架拉移，而且無法確?；爻分Ъ芙M始終在一條直線上，單架拉移極易導致支架的傾斜乃至有倒架現象發生。

3 改造與創新性設計回撤三角區支架

關于上面所說的幾個問題，如無法迅速移架回撤支架組、有矸石與煤礦流入、頂網極易被回撤三角區支架的頂梁掛網等，對于這些問題進行了研究與分析，進而對回撤三角區支架進行改造與創新性設計，下頁圖2 即為改進后的回撤三角區支架結構示意圖。

圖2 改進后的回撤三角區支架結構示意圖

3.1 防止回撤三角區支架頂梁掛網

關于頂網極易被回撤三角區支架的頂梁掛網這一問題，而對防止頂梁掛網的這一功能進行了設計和改造。在這一功能中選取的是全部的頂梁結構，把頂梁前面的圓鋼結構改成鋼管結構，并且鋼管結構較圓鋼結構而言直徑比較大，就會使圓弧結構的弧度比較大，就能實現圓弧過渡，在前移支架的時候就能防止把頂網刮破；圓鋼結構的過渡焊接被使用在頂梁的側板和頂板相互垂直的連接位置，能夠促進圓弧過渡的形成，能夠防止之前固有的垂直連接在焊接之后而帶來的尖棱角[2]；向下歪斜延長的方法被頂梁的后面一側所使用，這樣就產生的過渡是緩坡過渡，預防頂網兜被其俯頭超過，頂網被頂梁的后側扯破。圓弧過渡被以上介紹的頂梁前、后、左、右結構所使用，全部都存在防止掛網的功能。圖3 即為頂梁防掛網結構示意圖。

圖3 頂梁防掛網結構示意圖

3.2 改造回撤三角區支架防止流入矸石的結構

關于防止有矸石流入至三角區支架中的問題，把擋矸裝置設置在其來矸面。之前固有的三角區支架把擋矸裝置設置在其頂梁下部，其擋矸裝置的高度會跟著支架的高度上升而上升，支架的下方不能全部被檔桿裝置所防護。因此，把下擋矸護板、二級擋矸板分別設置到支架的底座與頂梁上，并且其下擋矸護板是固定式的，如圖2 所示；當支架處于低位時，把頂梁上設置的二級擋矸板收回，確保上擋矸板和下擋矸板之間互不干涉；當支架處于高位時，就要把頂梁上設置的二級擋矸板伸出去，完成上擋矸板和下擋矸板疊加，使操作掩護支架的空間關閉，就能夠全部防止三角區內流入從垮落區流出的矸石，能夠保障操作人員的安全，使安全作業得到保障。

3.3 成組回撤支架自移的實現

關于無法迅速移架回撤支架組的問題，要對回撤組支架迅速移動的計劃進行設計。模仿刮板輸送機和中部液壓之間存在的關系，如推拉關系，一種推拉梁被設計出來，其推拉梁能夠實現成組的回撤支架自移，推拉梁會相應連接4 臺回撤支架，并且這4臺回撤支架是并列在一排的，當要對其移動時，會伸出4 臺回撤支架的全部推桿，把推移梁推至前方已設定好的移動距離處，繼而在收回1 個液壓支架，由于剩余的回撤支架的所有頂桿把推移梁抵住，所以推移梁無法移動，因此，回撤支架的推桿在收回時，會有推移梁對其有反作用力，會向前拉動回撤支架，從而促進移架的完成，按順序操作，就能完成迅速前移所有的回撤支架[3]。絞車拉移在本計劃中是不需要的，操作過程簡單，使搬家倒面所用的時間很大程度下降。圖4 即為成組回撤支架快速自移計劃。

圖4 成組回撤支架快速自移方案

4 結語

關于上面所說的幾個問題，如無法迅速移架回撤支架組、有矸石與煤礦流入、頂網極易被回撤三角區支架的頂梁掛網等，對于這些問題進行了研究與分析，進而對回撤三角區支架進行改造與創新性設計，并與實際相結合來對上面的問題進行解決?；爻吩诖蟛筛咧Ъ苤幸呀洸捎昧吮局Ъ?，取得了較好的應用效果。