单元型巷道超前液压支架的应用

张文炀 王东伟 程锦

摘 要：该文以新汶矿业集团新巨龙公司ZQ4000/20.6/45液压支架为例对煤矿单元型巷道超前液压支架进行解析。新巨龙公司ZQ4000/20.6/45超前液压支架使用两根250双伸缩立柱，并且带有简单的扶位机构，保证支架良好的稳定性。而且能够保证超前支架达到足够大的支护强度的条件下，简化支架结构，其尺寸更紧凑，重量轻，具有整体性强、支护效果好和安全生产等一系列优点。

关键词：单元型 液压支架 应用

中图分类号：TD355 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（a）-0083-01

1 地质条件简介

新巨龙公司1303N综放工作面倾斜长度261.3m，走向长度2150m，煤层平均厚度8.6m，最大采高4.0m，煤层倾角4°～7°，煤质硬度f1.44～f1.74，视密度1289-1298 kg/m3，煤质硬度f=0.3，顶底板岩性为粉砂岩，硬度为f3，矿井水PH=8.5，硫酸根离子浓度为2772-3660mg/L，属超强腐蚀性水质，环境温度35℃，环境空气湿度96%，运煤方向为上运，属左掌子工作面。

2 液压支架选型设计

2.1 液压支架的选型

巷道超前支护液压支架与工作面液压支架有着本质的区别，主要表现在巷道超前支护液压支架应具有：稳定性好；在距煤壁2～5m为支撑载荷的峰值，在此范围内应该有更高的支护强度；对顶板围岩的适应性好；具有自动行走功能。

巷道超前支护方式的支护强度加上原巷道支护形式在回采期间对巷道的残余强度必须大于巷道回采期间围岩对巷道的顶压，确保巷道顶板的稳定。在老顶给定变形工作状态下，巷内基本支架应当控制住顶煤及直接顶，并与老顶贴紧，因此，支护强度至少应当平衡顶煤及直接顶岩重。综上所述，结合1303N综放工作面地质条件，确定将新巨龙公司1303N工作面选用ZQ4000/20.6/45单元型巷道超前支架（如图1）。

2.2 液压支架的设计

在液压支架设计方面采用先进的计算机设计手段，在支架制造前完成设计计算—— 设计绘图—— 设计验证等一系列的工作，保证支架设计的合理性和性能的可靠性。

（1）设计计算：运用我公司成熟的支架参数设计软件，对支架的各项性能参数进行优化选取，以达到最佳的运动参数和力学参数，并对危险断面进行安全系数校核。

（2）设计绘图：完全运用三维软件Solidworks进行设计出图，在计算机上对支架进行运动仿真和干涉检查，指导设计及时改进支架结构。

（3）应用计算机进行设计验证：運用Solidworks的有限元分析软件 Simulation，按MT312-2000标准对支架进行模拟压架试验。也可以按井下的恶劣工况进行计算机模拟加载实验分析，可以很直观的得到支架箱体及其内部任一剖面的应力、应变大小及分布情况，同时指导设计进行优化改进，保证了最终设计的可靠性。

3 应用实例

ZQ4000/20.6/45液压支架改变了传统超前支架的结构，在结构设计上有了重大创新，为综采工作面巷道超前支护的设计和机械化开采探索出了一条新路。该液压支架改变了传统超前支架的的移架方式。传统巷道超前液压支架在使用过程中移架需要逐个降架、推移前进、升架，反复的降架升架对顶板的破坏性极大，很多顶板会出现破碎的现象。该超前支架在工作移架过程中，不用反复支撑顶板，只需要将整个超前支架的最后一个单元搬移至最前端即可实现工作面推移前进的要求。在此过程中工作面的推移前进方式更为灵活方便，降低了移架的难度。该支架安装能自动复位的侧推千斤顶等复位机构和稳定性较好的双立柱扶位装置，可靠性增强。

移架方式的改变避免了因移架造成的顶板破碎，顶板的安全性得到了保障。该支架使用后减少了井下超前支架移架作业人员人数，移架时，减短了移架的时间，延长了支架的使用寿命，为井下作业人员提供了安全可靠的作业环境，一直以来顶板的安全管理是井下安全管理的一项重要课题。

单元型巷道超前液压支架的设计通过结构的改变提高了煤矿的效益，单元型巷道超前液压支架的应用无论在支护效果，还是支护费用上取得的经济效益和社会效益是显著的。全国大多数煤矿的井下巷道适应推广，并将对巷道超前液压支护，以及煤矿巷道的安全管理带来更加深远的意义。

参考文献

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