液压支架的结构形式及移架工艺顺序的讨论

科技应用

142015年6期液压支架的结构形式及移架工艺顺序的讨论

张显亮

三一重型装备有限责任公司，辽宁沈阳114000

摘要：通过对不同矿山地质条件下顶板的变形对液压支架结构和移架顺序的讨论。总结分析出对液压支架不同结构件的特殊要求和移架工艺对顶板变形的影响及采煤机工作效率的影响。从而得出支架的直线布置和直线跟随采煤机顺序移架的方式的合理性。

关键词：液压支架；结构件；移架工艺；直线布置；直线跟随

中图分类号：TD355.44 文献标识码：A 文章编号：1671-5780（2015）5-0014-01

前言

由于矿山具有复杂的地质条件，每个煤矿都具有不同的矿压及煤层厚度，所用的液压支架应能够支护不同稳定性的顶板，并能够控制由厚而坚硬整体岩层组成的老顶。在不同的具体情况下，不同的顶板变形、下沉及与液压支架相互作用的特性，都对液压支架的参数或某一结构件提出不同的要求。同时顶板的破碎情况及变形量通过不同的移架工艺会有不同的表现，这会直接影响采煤的工作效率及回采清理浮煤的速度。

1岩层变形特点与支架结构、移架工艺分析

1.1岩层变形特点与支架结构

老顶坚硬岩层变形的特点表现为大块破坏。顶板的构造单元沿工作面长度方向具有相当大的尺寸，最大尺寸可达到40m，采空区悬顶长度达8~12m。顶板来压强烈的情况下，支架主要承受来自顶板和采空区的冲击作用，支架的顶梁、掩护梁、后立柱等主要部件会产生变形。如果支架工作阻力不够，支架就不能可靠的支护顶板，当支架同顶板的破碎岩石相互作用时，支架稳定性的降低会随工作循环的增多逐渐加剧。经过5~6个工作循环后，支架可能会发生倾倒并导致顶板失控、支架结构件产生变形。此时有必要在结构上做出相应修改或提高支架的工作阻力以改变顶板的变形指标、同时减小立柱的载荷及压缩量，液压支架自身的稳定系数会得到提高因此，具有合理受力参数的特殊结构形式的液压支架可以很好的用于顶板难控制的煤层。当然，通过增加支架间距从而减少支架对顶板的反复作用系数，提高顶板的遮盖系数和底板的覆盖系数也是提高支架横向稳定性和改善周围围岩相互作用的方法之一。

1.2移架工艺分析

为了选择与采煤机工作面配套的支架布置方式，需要对顶板复杂难以控制的工作面顶板支护及支护过程中顶板的变形特性及变形量进行分析。移架的工艺顺序需要注意的地方有

1.3为了有效的控制老顶，沿工作面长度方向的切顶线为直线，以保证工作面回采作业的最大安全

对于需要支架及时支护裸露的顶板，不允许工作面内有过大的顶板离层。除保证顶板良好工况外，还需保证回采工作面推进的速度。顶板不同来压阶段，工作面的回采工艺过程对被支护的工作面控顶区范围内的变形指标是具有很大影响的。采煤过程中，无立柱空间范围内的煤壁附近的顶板下沉速度较快，下沉量大。在这两个过程综合影响下，顶板沿工作面控顶区宽度下沉量的增长值及下沉量的绝对值具有一系列数值，即顶板的变形取决于煤层的变形和由于高阻力支架移架而引起的顶板下沉再分布状况。

1.4从减少顶板下沉的观点出发

把支架移架过程和采煤过程分开是有益的，但这两个过程分开时，顶板的下沉量却显著增大，此时容易产生剧烈下沉，下沉量相当于液压立柱附近下沉量的1.6~1.7倍，同时顶板产生最大的拉应力。由此可见，采煤及移架过程的分别影响在无立柱空间范围内产生的下沉量是最为不利的。

2解决方法讨论

通过上述分析，对于顶板难以控制的煤层来说，在顶板周期来压期间，如果支架的阻力不足，则工作面控顶区内老顶的整个厚度或大部分厚度的坚硬岩层将产生断裂，此时变形取决于支架的阻力而不却绝与采煤过程。因此在顶板产生断裂之前，由于应力集中而是煤层在大于采煤机截深宽度上所承受的压力将得到缓解。在支架结构方式和移架顺序方面，对支架的交错布置按一个移架步距方式和直线布置方式进行比较。

（1）采用交错布置时，由于支架沿工作面长度方向的受力工况不均匀，所以直接顶板沿相邻支架相互作用线产生断裂，由于立柱的下伸缩量过大及经常被压死等原因而发生后置相连支架被卡住的现象。局部的不稳定也将使顶板产生严重的冒顶，后置支架采空区侧部产生较大变形，冒落的矸石通过支架间隙由采空侧落入支架内。

（2）相对而言，支架的直线布置和直线跟随采煤机顺序移架的方式是较为合理的，因为其具有以下优点：顶板冒落线呈直线，对煤壁附近的顶板进行充分而及时的支护，减少工作面控顶区和无立柱范围内的顶板下沉量和拉应力同时有效的避免了矸石的冒落。类似的支架结构型式和移架工艺也适用于顶板为中等难控制的煤层条件，其中包括使用掩护式支架的煤层条件。此工艺能够保证改变回采工作面周围岩体的状况，还能减少采煤过程中对顶板的变形影响。使支架初撑力接近于额定阻力并实现带压擦顶移架，可以减少支架卸载过程对岩体产生附加冲击下沉的影响。

（3）所有这些都有利于实现顶板应力的重新分布和管理好煤层顶板。良好顶板的绝对下沉量小于在工艺过程分开影响下顶板的总下沉量，移架地段的顶板呈现缓曲形表面，不会对支架产生所谓由采煤过程引起的楔紧作用。支架能够在工作面的任何位置和任何时间对顶板的冒落部位及煤壁片帮产生的顶板裸露表面进行支护。

3结语

通过支架的直线布置，也可增加采煤机的截深并提高综采设备的生产率。采煤机工作效率的提升可降低牵引速度，故可降低对支架支护速度方面提出的要求，因为支架的降柱和升柱要占用移架时间的40%~50%。此外，由于截深的增家而使得移架步距增大，因而可减少支架对直接顶板的重复作用，从而改善顶板的稳定性。

参考文献

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