02-大倾角松软厚煤层大采高综采液压支架关键技术

大倾角松软厚煤层大采高综采液压支架关键技术

王东攀

（天地科技股份有限公司，北京100013）

［摘要］大倾角松软厚煤层大采高综采面临的关键技术难题是煤壁片帮、架前端面漏冒、设

备倾倒下滑、飞矸威胁人员安全。大采高综采条件下，常规大倾角综采液压支架在设备稳定性控制和飞矸防护技术方面存在缺陷。针对以上技术难题开发了具备三级护帮板、调正装置、支架前移自动扶正装置、调推杆千斤顶和全封闭飞矸防护体系的液压支架，经现场实践检验，具有良好的实用性和适应性，取得了显著的技术经济效益。

［关键词］

大倾角；大采高；液压支架；调正装置；前移自动扶正装置

［中图分类号］TD355.44

［文献标识码］A

［文章编号］1006-6225（2017）02-0037-03Hydraulic Support Key Technology of Large Mining Height Fully-mechanized

Mining with Large Dip Angle and Soft Thick Coal Seam

WANG Dong-pan

（Tiandi Science ＆Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China ）

Abstract ：The key technology was coal wall spalling ，roof fall before support ，device topple and sliding ，and waste rock threaten person safety.Under large mining height fully mechanized mining ，some flaws appeared in device stability and waste rock protection for normal large dip angle hydraulic support.And hydraulic support was developed for above technology problems ，which include the fol-lowing characters ，three level face guard ，coalignment ，migration auto correction device ，adjust push rod jack and enclosure waste rock protection system ，after practical in field ，it has good practicability and adaptation ，obtained technical and economic benefits.Key words ：large dip angle ，large mining height ，hydraulic support ，coalignment ，migration auto correction device

［收稿日期］2016－07－25

［DOI ］10.13532/11－3677/td.2017.02.010［基金项目］国家自然科学青年基金项目（51304115）；国家自然科学基金面上项目（51474128）

［作者简介］王东攀（1978－），男，河南南阳人，副研究员，主要从事煤矿安全高效开采、矿山压力与岩层控制技术等方面研究工作。［引用格式］王东攀.大倾角松软厚煤层大采高综采液压支架关键技术［J ］．煤矿开采，2017，22（2）：37－39.

我国大倾角厚煤层储量丰富，且分布广泛。在

已探明矿区中，56%的矿区均有大倾角厚煤层分布，约占煤炭总储量的14%。目前国内大倾角厚煤层开采方法主要有综放开采和大采高综采2种。大倾角综放开采放煤期间松软顶煤切顶线易前移，使支架顶梁上方顶煤漏空造成支架失稳，且顶煤采出率较低、混矸率高、开采效率低、工艺复杂等问

题未能得到妥善解决，综合开采效益不佳

［1－3］

。大采高综采的经济安全优势明显，可有效提高

工作面综合开采效益，但现有大倾角大采高综采液压支架在防治煤壁片帮、端面漏顶、溜子上窜下滑和飞矸伤人等问题的基本方法是将大倾角中厚煤层综采技术直接移植到大倾角厚煤层开采，比如通常采用仰伪斜控制工作面刮板输送机的下滑，但却加剧了工作面煤壁片帮冒顶，实际应用效果并不理想，其应用范围主要局限于煤层倾角不超过25ʎ、顶板中等稳定以上、煤体中硬以上的开采条件。液压支架是综采工作面实现高产高效安全的关键设

备，要解决大倾角大采高工作面面临的诸多难题，必须针对矿区煤层赋存特征，研发适应松软煤层、破碎顶板的新型大倾角大采高液压支架。1

工作面生产技术条件

四川攀枝花煤业公司大倾角厚煤层储量达50Mt ，开采煤种为国家保护性开采的优质主焦煤。煤层倾角平均40ʎ，最大50ʎ，平均煤厚5.3m 。煤层硬度系数0.8，属松软煤层，结构复杂，上部含泥岩夹矸3 5层，厚度3m ，下部为2m 纯煤；直接顶为泥岩和炭质泥岩，稳定性差，地质构造复杂。以往使用ZQY3400/15/35普通综采支架开采，为了防止架前漏顶，采用沿顶回采，只将上部的劣质煤采出，下部的优质煤炭资源难以回收，采出率仅60%，浪费严重；且工作面单产20 30kt /月，矿井头多面广，安全形势和采掘接续紧张，普通综采制约了矿区经济效益。该矿区地质条件属大倾角松软厚煤层，应用一次采全高综采面临的关键技术

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3第22卷第2期（总第135期）

2017年4月煤矿开采

COAL MINING TECHNOLOGY Vol.22No.2（Series No.135）

April 2017

难题是煤壁片帮、架前端面漏冒、设备倾倒下滑、飞矸威胁人员安全。针对以上难题，研发了适用于大倾角松软厚煤层的高可靠性的液压支架。2大倾角液压支架稳定控制装置2.1

厚煤层专用三级防护装置

采高是决定煤壁稳定性的关键因素，采高与煤壁破坏系数呈正相关性，见图1。采高越大，煤壁越易失稳。大倾角厚煤层采高5.3m ，倾角40 50ʎ，沿重力方向煤壁高度达到7.2 8.5m ，松软高帮煤壁控制难度更大

。

图1采高与煤壁破坏系数回归曲线

研究和实践表明，煤壁片帮发生的位置一般在顶板以下1/3 1/2采高范围，加大煤壁防护面积是控制煤壁片帮的重要途径。传统厚煤层液压支架采用二级护帮板，护帮板总长度2.7m ，支架顶梁端面距0.6m ，一级护帮板与煤壁为线接触，仅有二级护帮板与煤壁面接触，有效护帮长度仅1.3m 。为了加大煤壁有效防护面积，同时封闭梁端距空顶，研制了三级防护装置，一级做成长度0.6m 的短级，与液压支架顶梁端面距相当，当未及时拉架时，一级护帮板翻平完全封闭端面顶板，同时二级和三级护帮板紧密贴合煤壁，长度2.7m ，封闭了顶板以下1/2采高范围，有效护帮面积较传统厚煤层液压支架二级护帮板增加了一倍以上，实现了煤壁、端面顶板全封闭，解决了煤壁垮落、空顶冒落冲击设备和人员的难题。2.2支架调正装置

大倾角液压支架发生倾倒、下滑时，一般利用单个千斤顶斜拉对支架进行调正，见图2（a ）。随着工作面采高增大，该方式调架效率低下、安全无法保障。为此，研发了一种综采液压支架的调正装置，在液压支架顶梁、掩护梁和底座上分别设计调正千斤顶，见图2（b ），缸径100mm ，侧推力300kN ，行程达300mm ，超过侧护板和底调梁千斤顶行程100mm 。

当支架发生倾倒时，自上而下进行调架，伸出上部相邻支架底座调正千斤顶，收回本架底座调正千斤顶和底调梁，

同时伸出本架顶梁侧护板和调正图2

常规与新大倾角液压支架调正装置对比

千斤顶，在移架过程自动将倾倒支架调正。该装置实现了重型液压支架安全便捷调正，解决了支架倾倒、下滑难题。

2.3支架前移自动扶正装置和调推杆千斤顶为了控制刮板输送机下滑难题，一般大倾角工作面采用仰伪斜布置，但由此加大了工作面真倾角和煤壁片帮趋势，该方式仅适用于煤层厚度小于

3.5m 的中厚煤层。为此，研制了支架前移自动扶正装置，即在刮板输送机和支架底座前端设置导向槽。移架时，支架底座首先与刮板输送机中部槽导向装置接触，然后强行摆正支架，使支架与刮板输送机始终保持垂直状态，另外，研究液压支架联动技术，在推溜过程中，利用单向交替阀同时给推溜千斤顶和调推杆千斤顶供液，使调推杆千斤顶伸出，抵住移动中的支架推移杆，解决了刮板输送机下滑难题，实现了大倾角工作面正倾斜布置。2.4

支架全封闭挡矸装置

大倾角松软厚煤层综采工作面煤壁片帮、端部冒顶、采煤机割煤、输送机运煤、支架升降，都将造成飞矸，严重威胁人员和设备安全。传统的大倾角中厚煤层液压支架架前和架间挡矸装置防护范围有限，大倾角厚煤层工作面煤矸将从支架前端飞入伤人。

为此，研制了架上挡矸装置，见图3，安装于

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3总第135期煤矿开采2017年第2期