放顶煤液压支架的应用及发展

2018-03-05韩勤

机电工程技术 2018年5期

韩勤

（山西兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿分公司，山西晋城 048400）

0 前言

对于现代化的放顶煤采煤作业而言，其本质上主要是以基本的三机采煤作业为基础，并充分借助矿山自身压力作用及巧妙的人工松动法，来开采待开采煤层底部，并破碎其顶煤，让待开采煤层顶煤随采煤工作面的逐步推移，而科学、合理的放出并进行有效回收的过程。在现代化的放顶煤综合机械化开采作业中，所用放顶煤液压支架应用合理与否，会对开采工作的安全，高效进行产生直接影响，因此，必须重视研究放顶煤液压支架在实际生产作业中的合理应用。

1 放顶煤液压支架在实际生产中的应用

1.1 放顶煤液压支架的主要特点

在实际生产作业中，依据位置高低的不同，可把放顶煤液压支架细分为高位放顶煤液压支架、中位放顶煤液压支架以及低位放顶煤液压支架，这三类液压支架它们各有自身特点，且实际使用条件也有所不同。

（1）高位放顶煤液压支架。对于此种液压支架而言，其属于一种单输送机、顶梁相对较短、让掩护梁开天窗进行高位放煤的掩护式支架。该种支架的显著特点是顶梁较短，这主要是因实际放煤位置相对较高，距煤壁较近所决定的。在实际生产中，该种放煤方式对煤层冒放性要求较高，待开采煤层的顶煤不仅应相对较完整，而且破碎后的顶煤应能从放煤口正常放出。与此同时高位放顶煤液压支架还具有结构简单等特点，且在布设工作面时可类似于普通长壁工作面布置，这会更易维护管理。另外高位放顶煤液压支架应用中也存在一些不足，如因所用支架的长度相对较短，结构较稳定，让整个设备会具有较好的封闭性，这会影响顶煤的采用率，同时较大的放煤口，会造成煤尘相对较严重，加之不易通风，会增大防灭火难度；应用高位液压支架进行放煤作业时，会把正常人行通道切断，给安全生产埋下隐患，且空间的不足通常也只能布设单部输送机，这将不利于煤矿开采效率的提升[1]。

（2）中位放顶煤液压支架。该支架采用的是双输送机运煤，把放煤口开设在了掩护梁的中部。双输送机的应用是其最显著的特点，这样会有助于生产效率的大幅提高。同时该种支架耐用性高，稳定性强，很少会发生损坏，且放煤口距煤壁相对较远，应用了长度较大的顶梁，这样不仅会更便于维护顶煤，而且有助于深度破碎顶煤。但应用此种液压支架进行作业时也存在一定不足，如在支架的底座上放置后部输送机后，虽然可借助较大的支架底座面积来适当分压，但这也会占用部分空间，时常会因设备后部空间的不足，使得一些大块的煤块很难顺利输送，有时会产生堵塞现象，且相对较高的放煤口，也易出现严重的丢煤现象，同时引发大量的煤尘[2]。

（3）低位放顶煤液压支架。该种液压支架具有较强的优越性，其也属于一种双输送机设备，但它与中位设备又存在很大不同，该种液压支架增设了一尾梁，且该尾梁具有一定的自由活动能力，可达到45h左右的活动范围，可借助该尾梁来有效松动顶煤，并搭建一相对较稳定的落煤空间。低位液压支架放煤口距煤壁较远，且可很好的破碎顶煤，放煤口也可连续布设多个，这样有助于大幅提高生产效率。在实际生产中，通过进一步科学、合理的改进在底板上放设的后部输送机，可很好的防止发生大煤块堵塞现象。此外，降低放煤位置，对煤尘的防治也有很大帮助。在实际生产中人们发现其缺点相对较少，具有较高的推广应用价值。

1.2 放顶煤液压支架的应用

进行煤矿生产作业时，对放顶煤液压支架的应用大致可分为下列几个方面：①部分割煤；②向前部输送机输送所割煤炭的半成品；③进行放煤作业且把后部输送机及时拉开。在整个煤矿开采作业中，我们可通过“追机”移架的作业模式来支护顶板。采煤机首次实施粗略割煤作业时，应先合理移动支架，其次再进一步转移运输机。在采煤作业中，顶梁所起的作用主要是挑顶作用与护帮作用，同时也可起到临时护顶的作用，在实际应用时，因前段顶梁可提供相对较强的支护能力，这样可有效防治端面或煤壁出现片帮冒顶现象[3]。

在实际生产作业中，应用放顶煤液压支架进行生产作业时，放煤损失现象在所难免，这种放煤损失大致包括：底板浮煤损失及溜槽中溢出的煤炭损失等，这些都是主要的工作面煤损失。

放顶煤液压支架在煤矿生产作业中的主要推广价值：通过让放顶煤液压支架与大采高支架及放顶煤技术的科学、合理融合，这样可使整体工艺更稳定，可取得良好的支护效果，同时对顶煤的充分破裂也十分有利；放顶煤液压支架对放置条件要求不是很高，可在多种条件下放置，可有效兼容多层次及多种厚度的煤层开采。放顶煤液压支架采用了前后连杆式的双前连杆结构，该结构具有良好的稳定性，可使液压支架更稳健，同时增设的尾梁插板结构，也会增强其应用灵活性，会更易于放煤操作与破碎煤作业，这样可更好的防止出现大块煤堵塞的现象；通过在放顶煤液压支架顶梁掩护梁的两侧装设掩护板，可使其实际实用性更强。底架上增设抬底装置后，这样会更便于移动支架，使其具有更强的适应性。

2 放顶煤液压支架的发展

2.1 国内放顶煤技术的发展状况

我国自1980年左右才开始发展放顶煤技术，起初应用较多的主要为高位放顶煤技术，中位放顶煤技术，四连杆技术，后来逐步发展为两柱掩护式放顶煤技术与大采高低位放顶煤技术，而当前，随着我国煤矿科技的发展，所用的放顶煤液压支架架型也在发生着相应变革，其架型种类越来越多，架型性能也越来越优良，很多现代化的创新思维也正在逐步涌入放顶煤生产作业中。

2.2 放顶煤液压支架主要创新成果

传统放顶煤技术在我国历经30多年的发展，传统的高位放顶煤技术及中位放顶煤技术也开始逐步被低位放顶煤技术所取代。经人们长期深入研究低位放顶煤技术，也研发出了一大批与之相应的液压支架架型，如正四连杆四柱支撑式支架、反四连杆四柱支撑式支架，单摆杆轻型支架、两柱掩护式支架等，这些支架当前已被广泛应用于各种生产作业中[4]。

对于正四连杆四柱支撑掩护式液压支架而言，其在实际综放工作中的应用较广泛，目前已相对较成熟。其最大特点是支护能力较强，具有良好的整体稳定性。其结构特点主要表现为布设了相对较宽的人行通道，给工作人员提供了更加广阔的操作空间，更便于进行整体操作，这样会在某种程度上促进实际生产效率的提升。

反四连杆四柱支撑掩护式液压支架，该种支架的支护性能比正四连杆液压支架更强一些，通过在设计上增大后部放煤空间，这样有助于大幅提高放煤效率，顶煤可具有更高的采出率，煤炭资源实际浪费量相对较少，同时该种支架还可很好地改善立柱受力，可取得良好的应用效果。

单摆杆轻型液压支架，该种放顶煤液压支架不仅质量小，而且易操作，当前在一些中小型煤矿企业中应用较广泛，可在小范围内让矿井实现机械化、自动化开采，但该种支架的稳定性相对较差，实际支护效果并不是很理想。

两柱掩护式液压支架，该种支架的最大特点是采用了单排立柱设计结构，这样支架会得到更均匀的整体受力，可显著改善其实际支护效果，属于一种新型的，较现代化的放顶煤液压支架，具有较强的应用潜力[5]。