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【摘 要】急倾斜煤层由于巷道倾角大顶板支护困难，不易使用机械化开采，现有的支护设备又存在劳动强度大，安全系数低等原因。结合现状，本文介绍了一种急倾斜巷道放顶煤组合式液压支架，并阐述了该型支架设计背景，构成及其工作过程和推广使用的有益技术效果。
【关键词】急倾斜；巷道放顶煤；组合式；液压支架；设计研发
0.前言
急倾斜煤层是倾角大于45°的煤层，目前，急倾斜煤层采煤工作面的支护设备主要有单体液压支柱、伪倾斜柔性掩护液压支架和悬移顶梁液压支架。而上述支护设备均有自身的局限性与不足。如：单体液压支柱的前移靠人工完成，支柱易陷入底板中，工人劳动强度大，安全性差，生产效率低。伪倾斜柔性掩护液压支架适应煤层厚度变化能力差，倾角变化要求不能太大。悬移顶梁液压支架顶梁卸载后暴露的顶板面积大，易引起冒落，自稳性差。在急倾斜采煤工作面，以上支护设备因其自身的局限性均不是此种工作面的理想支护手段。就急倾斜煤层特殊的赋存条件和较大的倾角及开采时支护困难不易采用机械化等原因，我单位研发生产了新型急倾斜巷道放顶煤组合式液压支架，该型液压支架具有较高的稳定性和可靠性及较大的支护面积且便于移架，弥补了上述各支护设备的不足，是急倾斜中厚及厚煤层理想的开采支护设备。
1.急倾斜巷道放顶煤组合式自移液压支架的构成
该型急倾斜巷道放顶煤组合式自移液压支架，由两架或两架以上数量的放顶煤式液压支架组成，每架放顶煤式液压支架均包括前架、后架和过渡梁三大部分。每相邻两架放顶煤式液压支架的前架通过中担梁利用活动长销轴铰接在一起，两伸缩座通过前横拉千斤顶利用活动长销铰接在一起。两后架通过后顶梁上的后横拉千斤顶利用活动销轴铰接在一起。前、后架上部则通过内外过渡梁及过度千斤顶利用活动销轴铰接在一起。下部则通过拉架千斤顶利用活动销轴与前后底座铰接在一起 。其组成结构如图1所示。
1-前架 2-过渡梁 3-后梁
图1放顶煤式液压支架的结构示意图
2.该组合式液压支架具体工作过程
在急倾斜中厚—厚煤层中，按一定标高，划分区段。在区段底部沿煤层走向开挖放煤巷道，将急倾斜巷道放顶煤组合式自移液压支架布置在整个巷道尽头。
工作时，前后支架顶梁升起支护顶板，前架翻转梁展开辅助支护顶板，在下方形成人行通道。后架内外侧护板伸出支护巷道煤壁，横拉千斤顶拉紧，使两组支架间及外侧护板与巷道煤壁紧密贴合，提高支架的稳定性。操纵尾梁千斤顶使尾梁动作，进行放顶煤作业。插板伸缩控制放煤量，并切碎大块煤。落煤经布置在支架下方的刮板输送机输送、转载。
移架时，前架翻转梁收回，前架下降，由过渡千斤顶和拉架千斤顶一起推动前架，向前移动。移动适当的距离后前架升起，支护顶板，翻转梁再伸出，前架移架完成。然后，后支架外側护板收回，支架下降，以前架为支撑点，由拉架千斤顶拉动后架前移，移动适当的距离后升架，支护顶板，后支架外侧护板伸出，后架移架完成。再调整横拉千斤顶使两支架靠紧，整个移架动作完成。按同样顺序操作，整个工作过程循环进行，从而实现支护、放顶煤、运输和移架全部机械化工作。
3.该型液压支架推广使用的有益技术效果
（1） 组和式液压支架成组使用通过销轴和千斤顶紧密地连接在一起，有效的提高了支架的稳定性，冒落的煤块和矸石不在因坡陡下滑或滚动而冲到支架。
（2） 前后支架采用左右完全对称结构，以适应支架不同组合数量的需求。工作时根据煤层厚度由两组或多组支架组合在一起使用，通过调整内侧护千斤顶的行程，调整支架的中心距，以适应在多组支架组合及不同巷道宽度的需求。
（3） 组合使用时两前支架顶梁采用中担梁及活动销浮动连接，后支架的外侧护板采用同侧单支点浮动支撑和分体结构，增加了侧护板支撑煤壁的能力。使导杆在侧护板上的支点向顶梁方向移动，改善了侧护板和导杆的受力状况。同时，该结构也便于调整后架，使得组合式液压支架更能适应巷道煤壁起伏的变化和顶板的变化。如图2、图3所示。
（4）两组支架的前架采用同降同移，两后架采用迈步式移动，移架时始终有三个面支护顶板，（前顶梁、后顶梁、过渡梁的上面）顶板支护面积大，可有效管理顶板。也可根据顶板的情况将两后架调整为整体移动。
1-翻转梁 2-前顶梁 3-过度梁 4-横拉千斤顶（上左）
图2组合支架前架剖视示意图
1-外侧护板 2-后顶梁 3-内侧护板 4-横拉千斤顶（上右）
图3组合支架后架剖视示意图
（5） 在进行开帮打眼放炮人工松动顶部煤层作业时，可通过调整尾梁的角度，保护后支架立柱和尾梁千斤顶。
（6） 刮板输送机布置在两组支架之间，可将放顶煤直接输送，降低劳动强度，提高生产效率。
4.结语
该型组合式液压支架其部件采用模块化设计，结构简单，操作方便，降低了设计生产周期，便于维护、维修。适用于急倾斜中厚及厚煤层水平分段巷道放顶煤开采工作面，特别适用于煤层倾角大于45°的急倾斜煤层。实现了放顶煤、运输、支护、移架全部机械化作业，解决了急倾斜中厚-厚煤层支护、开采困难等问题。
参考文献：
[1] 王国法. 液压支架技术[M]. 北京：煤炭工业出版社，1999.
[2]《煤矿工业标准汇编》编委会. 煤炭工业标准汇编. 煤炭专用设备卷. 6，煤矿运输提升设备. 上[S]. 北京：
中国标准出版社，2000
[3]郭金明，张登明.采煤概论[M].安徽：中国矿业大学出版社.
[4]冯振忠.大倾角液压支架设计要点及应用注意事项[J].煤炭工程，2007（2）：21-23.
作者简介：
魏佳（1986-），女，汉，河南南阳人，助理工程师，毕业于郑州华北水利水电学院机械设计与制造及其自动化专业，现主要从事煤矿机械的设计与研发工作。
【关键词】急倾斜；巷道放顶煤；组合式；液压支架；设计研发
0.前言
急倾斜煤层是倾角大于45°的煤层，目前，急倾斜煤层采煤工作面的支护设备主要有单体液压支柱、伪倾斜柔性掩护液压支架和悬移顶梁液压支架。而上述支护设备均有自身的局限性与不足。如：单体液压支柱的前移靠人工完成，支柱易陷入底板中，工人劳动强度大，安全性差，生产效率低。伪倾斜柔性掩护液压支架适应煤层厚度变化能力差，倾角变化要求不能太大。悬移顶梁液压支架顶梁卸载后暴露的顶板面积大，易引起冒落，自稳性差。在急倾斜采煤工作面，以上支护设备因其自身的局限性均不是此种工作面的理想支护手段。就急倾斜煤层特殊的赋存条件和较大的倾角及开采时支护困难不易采用机械化等原因，我单位研发生产了新型急倾斜巷道放顶煤组合式液压支架，该型液压支架具有较高的稳定性和可靠性及较大的支护面积且便于移架，弥补了上述各支护设备的不足，是急倾斜中厚及厚煤层理想的开采支护设备。
1.急倾斜巷道放顶煤组合式自移液压支架的构成
该型急倾斜巷道放顶煤组合式自移液压支架，由两架或两架以上数量的放顶煤式液压支架组成，每架放顶煤式液压支架均包括前架、后架和过渡梁三大部分。每相邻两架放顶煤式液压支架的前架通过中担梁利用活动长销轴铰接在一起，两伸缩座通过前横拉千斤顶利用活动长销铰接在一起。两后架通过后顶梁上的后横拉千斤顶利用活动销轴铰接在一起。前、后架上部则通过内外过渡梁及过度千斤顶利用活动销轴铰接在一起。下部则通过拉架千斤顶利用活动销轴与前后底座铰接在一起 。其组成结构如图1所示。
1-前架 2-过渡梁 3-后梁
图1放顶煤式液压支架的结构示意图
2.该组合式液压支架具体工作过程
在急倾斜中厚—厚煤层中，按一定标高，划分区段。在区段底部沿煤层走向开挖放煤巷道，将急倾斜巷道放顶煤组合式自移液压支架布置在整个巷道尽头。
工作时，前后支架顶梁升起支护顶板，前架翻转梁展开辅助支护顶板，在下方形成人行通道。后架内外侧护板伸出支护巷道煤壁，横拉千斤顶拉紧，使两组支架间及外侧护板与巷道煤壁紧密贴合，提高支架的稳定性。操纵尾梁千斤顶使尾梁动作，进行放顶煤作业。插板伸缩控制放煤量，并切碎大块煤。落煤经布置在支架下方的刮板输送机输送、转载。
移架时，前架翻转梁收回，前架下降，由过渡千斤顶和拉架千斤顶一起推动前架，向前移动。移动适当的距离后前架升起，支护顶板，翻转梁再伸出，前架移架完成。然后，后支架外側护板收回，支架下降，以前架为支撑点，由拉架千斤顶拉动后架前移，移动适当的距离后升架，支护顶板，后支架外侧护板伸出，后架移架完成。再调整横拉千斤顶使两支架靠紧，整个移架动作完成。按同样顺序操作，整个工作过程循环进行，从而实现支护、放顶煤、运输和移架全部机械化工作。
3.该型液压支架推广使用的有益技术效果
（1） 组和式液压支架成组使用通过销轴和千斤顶紧密地连接在一起，有效的提高了支架的稳定性，冒落的煤块和矸石不在因坡陡下滑或滚动而冲到支架。
（2） 前后支架采用左右完全对称结构，以适应支架不同组合数量的需求。工作时根据煤层厚度由两组或多组支架组合在一起使用，通过调整内侧护千斤顶的行程，调整支架的中心距，以适应在多组支架组合及不同巷道宽度的需求。
（3） 组合使用时两前支架顶梁采用中担梁及活动销浮动连接，后支架的外侧护板采用同侧单支点浮动支撑和分体结构，增加了侧护板支撑煤壁的能力。使导杆在侧护板上的支点向顶梁方向移动，改善了侧护板和导杆的受力状况。同时，该结构也便于调整后架，使得组合式液压支架更能适应巷道煤壁起伏的变化和顶板的变化。如图2、图3所示。
（4）两组支架的前架采用同降同移，两后架采用迈步式移动，移架时始终有三个面支护顶板，（前顶梁、后顶梁、过渡梁的上面）顶板支护面积大，可有效管理顶板。也可根据顶板的情况将两后架调整为整体移动。
1-翻转梁 2-前顶梁 3-过度梁 4-横拉千斤顶（上左）
图2组合支架前架剖视示意图
1-外侧护板 2-后顶梁 3-内侧护板 4-横拉千斤顶（上右）
图3组合支架后架剖视示意图
（5） 在进行开帮打眼放炮人工松动顶部煤层作业时，可通过调整尾梁的角度，保护后支架立柱和尾梁千斤顶。
（6） 刮板输送机布置在两组支架之间，可将放顶煤直接输送，降低劳动强度，提高生产效率。
4.结语
该型组合式液压支架其部件采用模块化设计，结构简单，操作方便，降低了设计生产周期，便于维护、维修。适用于急倾斜中厚及厚煤层水平分段巷道放顶煤开采工作面，特别适用于煤层倾角大于45°的急倾斜煤层。实现了放顶煤、运输、支护、移架全部机械化作业，解决了急倾斜中厚-厚煤层支护、开采困难等问题。
参考文献：
[1] 王国法. 液压支架技术[M]. 北京：煤炭工业出版社，1999.
[2]《煤矿工业标准汇编》编委会. 煤炭工业标准汇编. 煤炭专用设备卷. 6，煤矿运输提升设备. 上[S]. 北京：
中国标准出版社，2000
[3]郭金明，张登明.采煤概论[M].安徽：中国矿业大学出版社.
[4]冯振忠.大倾角液压支架设计要点及应用注意事项[J].煤炭工程，2007（2）：21-23.
作者简介：
魏佳（1986-），女，汉，河南南阳人，助理工程师，毕业于郑州华北水利水电学院机械设计与制造及其自动化专业，现主要从事煤矿机械的设计与研发工作。