大倾角薄煤层液压支架挡矸装置的设计及应用

造较硬， 煤中夹有一厚 0.03~.04 凝灰质泥岩夹矸， 以 操作 千 斤 顶 使 其 活 塞 杆 伸 出 ，将 一 级 滑 板 （同 时
煤层 顶 板 为 泥 质 粉 砂 岩 ，厚 5.0 m，底 板 为 泥 岩 ，厚 1.5 m。 煤层厚度在 0.8～3.2 m，平均厚度为 1.6 m。 煤 层倾角 29～45°，局部达到 50°，平均倾角 40°。配套设 备为：MG200/456-WD1 采煤机，SGZ730/400 刮板输 送机。 2 挡矸装置
3 新型风井防爆盖优点 （1）该 新 型 防 爆 盖 结 构 简 单 、 造 价 低 、 操 作 和 维
［1］单辉祖. 材料力学［M］. 北京：高等教育出版社，2004. ［2］哈尔滨工业大学理论力学教研室. 理论力学［M］. 北京：高等教育
出 版 社 ，2003. 作者简介： 姚贵英（1960- ），女，河北武邑人，教授，1983 年以来 一直从事矿山机械研究与开发工作， 承担省市级科研课题多项，拥 有国家专利 6 项，发表学术论文 20 余篇 ，出 版 著 作 3 部 ，电 子 信 箱 ： zyg3886@163.ocm.
（1）架间挡矸装置 架间是人员行走和操纵设备的主要位置，为了 防止从工作面上端滚落的煤及矸石砸伤人员，必须
带动二级滑板和千斤顶）推向支架中间通道；然后 再操作千斤顶使其活塞杆伸出，将二级滑板推向支 架的中间通道。 此时该挡矸装置完全展开，基本上 可以把架间通道防护起来。
（2）机道挡矸装置 在大倾角综采工作面中，当采煤机截割煤时或 截割煤后，煤壁和顶板上破碎的煤和矸石会时有掉 落，进而沿着工作面向下翻滚。 由于工作面倾角较 大，这些煤和矸石受到重力加速度倾斜面分速度的 作用，速度和冲击力都非常大，极易砸坏下方的机 组和伤害工作人员。 因此也有必要在机道设置挡矸 装置。 该机道挡矸装置主要包括：耳座、挡矸板、滑动 挡板、活页挡板、挡矸千斤顶和固定把手及销轴等， 如图 2 所示。
滚落、飞溅非常严重，其滚落的方向具有很大的随 机性，即有可能从支架前面滚落进支架内伤害工作 人员。 另外在采煤机工作时，其截割掉的煤、矸四处 飞溅，也会落入支架内伤人。 所以，要保障工作人员 的人身安全，在支架前面有必要设置挡矸装置。
架前挡矸可以采用多种形式，比如在顶梁前端 悬挂柔性挡矸帘 、使用液压自动挡矸装置等。 这里
工作面的应用［J］. 煤矿开采,2010,15(1):75-76. 作者简介： 吕晓（1984- ），河南驻马店人，硕士，现在郑州煤矿 机械集团股份有限公司设计研究院从事液压支架设计工作，电子信 箱 ：lv_xiao@.
护简便；
责任编辑：侯淑华 收稿日期：2011－04－23
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第 32 卷第 12 期
大倾角薄煤层液压支架挡矸装置的设计及应用— ——吕 晓，等
Vol.32No.12
角薄煤层液压支架应用在贵州某煤矿，该煤矿工作
当人员在架间行走时， 架间挡矸装置处在图 1
面情况为：煤层为半暗半亮型煤，块状及条带状构 所示的位置，留出过人空间；当人员通过之后就可
LV Xiao， ZHUANG Jian-ping （Zhengzhou Coal Mine Machinery Group Co., Ltd., Zhengzhou 450013, China）
Abstract： In high dip and thin seam working face, workers are easily hurt by fallen coal blocks and flying gangues; meanwhile, flying gangue prevention devices are not easily installed because of limited working space. This paper explains design and application of three kinds of flying gangue prevention devices: one installed between hydraulic supports, one installed at front part of hydraulic support and one installed on AFC. These three kinds of flying gangue prevention devices have been applied to some coal mine in Guizhou province and proved to be with high safety, reliability and adaptability. Key words: high dip working face； thin coal seam； flying gangue prevention； flying gangue prevention device
11
爆盖容易被腐蚀等问题；
12
（3） 将 原 整 体 锥 形 防 爆 盖 改 为 圆 形 中 分 对 开 结
图1 防爆盖关闭工作位置纵剖面示意 1. 弹性限位装置Ⅰ 2. 盖板 3. 耳座 4. 销轴 5. 反风紧锁装置 6. 钢 丝 绳 7. 绳 轮 8. 弹 性 限 位 装 置 Ⅱ 9. 重 锤 10. 立 柱 11. 密 封 圈
活动挡矸板可以随着千斤顶的伸出和收缩而 上升或下降，并且可以根据挡矸需要，在千斤顶的 行程范围内任意调节。 当采煤工作面需要挡住架前 的煤矸时，可以把挡矸板在千斤顶的作用下升高到 合适的高度，防止采煤过程中煤矸滚入或窜入液压 支架内， 确保液压支架内操作人员和行人的人身
安全； 当采高降低或者需要观察煤壁情况而不需 要挡煤矸可以根据采高等生产要求 安装或拆卸， 起到适应采高变化和扩大防护范围 的作用。 3 结语
用下及时复位，快速恢复矿井通风系统正常运行。 图 扇盖板只有 1 个配重锤，1 人即可完成风门复位。
2 为防爆盖在打开工作位置的纵剖面示意图。
4 结语
该新型防爆盖结构简单，密封可靠，打开迅速，
复位及时，操作和维护简便，能够有效解决煤矿通
风安全问题，具有良好的使用性和推广价值。
参考文献：
图 2 防爆盖打开工作位置纵剖面示意图 反风时，锁紧装置将两盖板压紧在井口上，防止 漏风；当风机停运时，两盖板在配重锤的作用下打 开，实现矿井自然通风。
耳板。 下固定板带有 2 个插杆，可以插在底座上对
采用的是在刮板输送机上安装可伸缩的架前挡矸
应位置的固定筒中将其固定。
板，如图 3 所示。 179
Vol.31 No.10
大倾角薄煤层液压支架挡矸装置的设计及应用— ——吕 晓，等
第 32 卷第 12 期
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高压胶带 单向泵
阀座
（a ） 正 视 图
1 工作面情况
郑 煤 机 集 团 公 司 研 制 的 ZZ3200/11/21 型 大 倾
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6
7
（2） 密 封 采 用 胶 条 密 封 ， 密 封 面 宽 ， 确 保 不 漏
1
8
2 34
5
9 10
风；克服了液体密封时容易挥发、冬季容易结冻、防
参考文献： ［1］李桂玲,戴学东. 大倾角工作面支架挡矸板的研究及其应用［J］. 煤
炭科技,2007(1):12-13. ［2］石汝银,李增峰,管伟明. 大倾角工作面防飞矸技术措施［J］. 山西
焦 煤 科 技 ,2009(1):4-6. ［3］石长坤,朱红兴,顾新泽,等. 新型液压自动挡矸装置在大倾角综采
关键词： 大倾角； 薄煤层； 防矸； 挡矸装置 中图分类号： TD355 文献标志码： B 文章编号： 1003 － 0794（2011）12 － 0178 － 03
Design and Application of Flying Gangue Prevention Devices at High Dip and Thin Seam Working Face
架间挡矸装置主要包括上固定板、 一级滑板、 二级滑板、下固定板和 2 个千斤顶。 如图 1 所示。
6
图 2 机道挡矸装置 1. 耳座 2. 挡 矸 板 3. 滑 动 挡 板 4. 活 页 挡 板 5. 挡 矸 千 斤 顶 6. 刮
板机输送
耳座安装在顶梁上对应的固定座内，挡矸板通 过铰接轴连接在耳座上，在挡矸千斤顶的驱动下可 以展开和收回。 该挡矸板巧妙地借用了普通护帮板 的设计思路，伸收自如，可靠实用；
12. 横梁
一旦井下发生瓦斯爆炸，两盖板可以同时向外打
构，在发生瓦斯爆炸后可迅速打开、泄压后复位及 时，有效地解决了煤矿通风安全问题，满足了矿井 通风安全的要求；
（4）减轻了劳动强度。 传统结构防爆门有 4 个配
开，迅速释放冲击波能量；卸压后，两盖板在重力的作 重锤，复位时至少需要 4 人同时操作，新型防爆盖每
在该通道上设置挡矸装置。
顶梁
1
由于煤层较薄支架高度较低，支架的行人和操
2
作空间小，如果挡矸装置设计的不合适，就会影响
3
4
5
收回状态
打开状态
行人通过和设备操作，给生产带来不利影响。 因此， 该支架利用双伸缩的思想来设计架间挡矸装置。 所 谓双伸缩挡矸装置，就是采用 2 个行程较小的千斤 顶和 3 个挡矸板，实现在较小的空间内完成挡矸板 大行程的打开和关闭，即收回时占空间小，打开时 防护范围大。
大倾角综采工作面在生产中防止飞矸是个重 点，也是个难点，特别是对于薄煤层大倾角工作面 来讲，防矸装置的设计更困难。 该 ZZ3200/11/21 型 液压支架克服了多重困难，设计了架间挡矸、机道 挡矸、架前挡矸 3 种挡矸装置，保障了井下工作人 员的人身安全和综采的高产高效。 目前该支架在贵 州某煤矿已使用 180 d 余，挡矸效果良好。
根据地质情况和矿方采煤工艺的要求，郑煤机 集 团 公 司 为 该 矿 研 制 的 ZZ3200/11/21 型 液 压 支 架 除了具备良好的防倒防滑性能，还具有全面而可靠 的挡矸装置，从而为该综采工作面实现高产高效和 人员安全提供了保障。 该支架的挡矸装置主要包 括：架间挡矸装置、机道挡矸装置和架前挡矸装置。
第 32 卷第 12 期 2011 年 12 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.32No.12 Dec. 2011
大倾角薄煤层液压支架挡矸装置的设计及应用
吕 晓， 庄建平 （郑州煤矿机械集团股份有限公司, 郑州 450013）
摘 要： 针对大倾角薄煤层综采工作面煤矸伤人、空间有限而难布置挡矸装置的问题，设计了 架间挡矸、机道挡矸和架前挡矸 3 种挡矸装置。 经过在贵州某煤矿应用的实践证明，该液压支架的 挡矸装置安全可靠、适应性强。
上固定板带有 2 个与千斤顶缸底连接的耳板、 4 个与顶梁连接的耳板和 1 个长滑道作为一级滑板 伸收时的轨道。
一级滑板带有 2 个与千斤顶缸底连接的耳板、 2 个与千斤顶活塞杆头连接的耳板和 1 个长滑道作 为二级滑板伸收时的轨道。
二级滑板带有 2 个与千斤顶活塞杆头连接的
煤机通过。 （3）架前挡矸装置 如前所述，在大倾角综采工作面中煤和矸石的
滑动挡板通过 2 个螺栓固定在挡矸板上，利用
顶梁 1 2 3 4 5 6
底座
立柱 立 柱
其 2 个滑道可以在支架不同的工作高度来调整挡 矸装置的高度；活页挡板连接在滑动挡板上，类似 一个合页绕其转轴可以打开和折叠，从而在打开时 可以保护更大的范围，收回时更加紧凑，不影响采
图 1 架间挡矸装置 1、3. 千斤顶 2. 上固定板 4. 一级滑板 5. 二级滑板 6. 下固定板
顶梁
3
2
1
立柱
刮板输送机
底座
（b ） 侧 视 图 图 3 架前挡矸装置 1. 千斤顶 2. 活动挡矸板 3. 固定挡矸板
该架前挡矸装置主要包括： 架前挡矸千斤顶、 活动挡矸板、固定挡矸板和销轴、螺栓等附件。 架前 挡矸千斤顶安装在刮板输送机上给定的位置，其活 塞杆与活动挡矸板通过销轴联接；固定挡矸板通过 螺栓与活动挡矸板联接。