液压支架护帮装置的结构形式与选型分析

郝泽峰

（同煤集团地煤公司东周窑煤矿，山西 大同 037103）

引言

在煤矿的日常开采中经常会遇到煤矿片帮问题，这不仅严重影响到煤炭的开采效率，而且严重威胁到矿工的生命安全，而在现代的煤矿开采工作中最常用的一种采煤工作面的支护设备便是煤矿液压支架。支护顶板向前安全推移工作面输送机和采煤机是它的主要作用。按照我国《煤矿安全规程》和《液压支架通用技术条例》的规定，在开采采高较大、煤质较软的中厚煤层或厚煤层时，如果支护煤层的液压支架的高度超过3.5m时，为防止液压支架前部矸石或煤掉落到工作面，威胁到开采工作者的人生安全，必须对煤矿安设煤矿护帮装置。

1 煤矿井下护帮装置的作用

煤矿护帮装置一般都是通过煤矿护帮板来具体实现煤矿护帮工作的，煤矿护帮板一般都是在护帮装置的作用下紧贴煤壁，当煤壁要发生片帮时，可以给煤壁施加一个防止它片帮的支撑作用力，可以有效地防止煤壁片帮，再者即使煤壁已经出现片帮现象，也可以挡住片帮煤和矸石掉入人行道，对综采工作面的机器和矿工都能起到很好的保护作用。在采煤工作面前移的过程中，如果煤矿支架未及时支护时，还可以通过采煤机挑起护帮板超前支护，此时护帮板还可起到临时前梁的作用。在一些容易出现煤矿冒顶的采区工作面，如果煤壁出现片帮现象时，为了防止煤矿冒顶情况的发生，在必要的时候还可以将护帮板临时沿煤壁线支护临时维护顶板，以起到临时防止煤矿冒顶发生的作用。在遇到分层铺网开采的厚煤层时，当开采上分层的煤层时，护帮板还可起到挂网卷的作用，当开采下分层的煤层时，煤矿护帮板可起到挑网兜的作用。

2 煤矿护帮装置的类型及其特点

煤矿的护帮装置大致可以分为铰接式护帮装置和四连杆式护帮装置。

1）铰接式护帮装置可分为简单铰接式护帮装置和浮动护帮装置。

简单铰接式护帮装置如下页图1所示，这种护帮装置虽然结构比较简单，操作简便，但由于支护顶板时千斤顶的力壁短，它的支撑力比较小，不适合支护厚度较大的顶梁或前梁［1］。

浮动护帮装置如下页图2所示，由于此装置护帮板紧贴煤壁，能很好地保证煤壁不片帮，但在支护松软、矿压较大的煤体时，由于护帮板没有完全依附在煤体上，一旦煤壁提前松垮，护帮板很可能会绕铰点转动，起不到煤矿护帮的实际作用。

2）四连杆式护帮装置具体可分为回转式四连杆护帮装置、铰接伸缩式四连杆护帮装置、折叠式四连杆护帮装置。

图1 铰接式护帮装置

图2 浮动护帮装置

回转式四连杆护帮装置主要有一个短杆和一个长杆两个连杆来完成护帮板的旋转，具体如图3所示，护帮板将近可以达到180°的回转角度，由于它的支护顶板千斤顶的力壁较长，故护帮板的支护支撑力比较大，但由于该装置结构相对前几种护帮装置复杂，对实际的加工精度要求比较高，加工起来相对比较麻烦［2］。

图3 回转式四连杆护帮装置

铰接伸缩式四连杆护帮装置这种护帮装置主要有两个连杆，两个护帮板和两个千斤顶组成，该装置的护帮板可进行180°的旋转，结构相对来说还是比较复杂的，整体刚度较差。具体如图4所示，由于这种护帮装置的伸缩板增加了护帮板的高度［3］，因此该装置可以用于厚煤层的开采护帮。

图4 伸缩式护帮装置

3）折叠式四连杆护帮装置如图5所示，从图5中可以看出这种护帮装置相对比较灵活，并且伸缩性比较好，该装置主要用于4.2m采高以上的厚煤层支架［4］，由于该装置的灵活性比较好，在煤矿实际的开采过程中，必要的时候可以用该装置的一级护帮板先挑起顶板实现超前支护，另一级护帮板护帮，保证周围的工作环境安全。

图5 四连杆铰接折叠式

3 煤矿伸缩梁护帮机构

伸缩梁护帮装置，如下页图6所示，从图6中可以看出此装置，一级护帮板和二级护帮板的防护面积比较大，并且由它们的具体分布位置可以看出此装置可实现煤矿护顶工作和护帮工作的同时进行，此装置的整体防护能力比较强，再者由于该装置的防护板在没有煤壁支撑作用的情况下也不会发生空壁转动，若煤壁超前垮塌，也不会失去护帮效果，因此该装置在煤矿破碎顶板时或开采松软煤层时特别适用［5］。但该装置千斤顶的作用力臂比较短，护帮力较小，如果在强力液压支架中使用该装置，该装置的强度和刚度很难保证，如果压力过大容易使该装置发生变形失去支撑效果。

图6 伸缩梁护帮

4 煤矿复合护帮机构

煤矿复合护帮机构，具体如图7所示，从图中可以看出该装置结构紧凑，有挑梁和挑梁千斤顶，此装置可同时防护冒顶和片帮，由于它的一级护帮千斤顶、二级护帮千斤顶和挑梁千斤顶的力臂都比较长，作用力都比较大，因此它在一些强力大采高的液压支架上比较适用。

图7 复合护帮

5 煤矿的具体护帮形式的选择

1）在设计煤层厚度为2.5m的中厚煤层开采时，液压支架高度最好设计为2.8m左右，一般只需设置煤矿一级护帮就可以了。

2）在设计煤层厚度为3.8m以上的厚煤层开采时，液压支架高度最好设计在4m以上，为了使一线工人的工作安全更有保证，工作时更安心和放心，最好要想方设法把护帮高度和超前支护面积增加，如果在没有稳定顶板的情况下需设有二级护帮装置。

3）对于在设计采高大于5.0m的煤矿护帮装置时，必须设有二级护帮装置。

4）如果在采煤的时候，发现采煤工作面的煤顶有伪顶时，一般多采用伸缩梁护帮机构护帮。

5）当遇到煤矿采高大于5m，中心距1.75m的强力大采高液压支架时，一般多采用复合护帮机构。

6 结语

本文主要对液压支架常用的几种护帮装置进行了简单的介绍，在对煤矿具体的某个采取工作面液压支架的设计中，还需要实地测量科学合理的设计和选型，希望通过本文的简单分析和介绍，对相关煤矿工作者起到一定的助益，更科学更合理地设计好煤矿液压支架煤矿护帮工作，管理好煤壁，使矿工在综采工作面的工作更安全，生产更高效。

［1］ 张银亮，刘俊峰，庬义辉，等.液压支架护帮机构防片帮效果分析［J］.煤炭学报，2011（4）：15－16.

［2］ 郭建超，李大鹏，邝位.液压支架护帮设计［J］.煤矿机械，2015（4）：50－51.

［3］ 于玲，张晨.液压支架护帮千斤顶节流优化控制研究［J］.煤矿机械，2012（8）：28－29.

［4］ 商献伟，张成云，魏栋梁，等.液压支架护帮板运动及受力分析［J］.煤炭技术，2012（5）：40－41.

［5］ 毛祎琳，刘泽功.煤矿液压支架常见故障事故树分析与应用［J］.煤炭科学技术，2009（10）：35－36.