超前端头支架连接机构设计

陈桃杯，王 珣

（山西晋煤集团 金鼎煤机矿业有限责任公司，山西 晋城 048006）

0 引言

随着我国综机采煤技术的发展，与采面液压支架效能相比，采面端头支护落后的弊端越来越突出。综采工作面端头虽然占用面积不大，但端头区是巷道和综采工作面的交汇处，无立柱支护空间大、受采动影响大、矿压显现复杂，所以端头既是顶板维护的重点，又是顶板管理的难点。传统的综合机械化采煤工作面两顺槽超前支护主要以单体液压支柱配合梁体进行联合支护，但是这种超前支护的支护强度低、支护速度慢、劳动强度大、成本高、安全性差。应长平、寺河以及赵庄二号井等矿方要求，经过不断研发和试验，山西晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司最终成功研制出5.5m超前支护。为了使超前端头支架能很好地与机尾端头架配合使用，本文设计了超前端头支架连接机构。

1 连接机构的整体设计

该连接机构由特殊连接头、千斤顶、特殊连杆、连接头及其销轴开口销等连接件构成，左端与超前支护连接，右端与端头架连接，如图1所示。

图1 连接机构整体结构

由于受井下特殊地质条件的限制，连接机构在连接超前支护和端头架时必须具备上下左右四个方向的可活动性，要求该连接机构不仅具备普通连接性能，且要保证有足够的连接强度、连接的灵活性，还要有较大的推移歩距和较快的移架速度。为此，采用特殊连接头来解决连接结构的灵活性，采用单伸缩千斤顶解决移架速度问题，采用特殊连杆连接解决较大的推移歩距问题。

2 特殊连接头设计

设计特殊连接头时，由于连接头长度大，考虑加工时间和成本，采用铸件的话需要外协加工，周转时间长，成本也高很多，所以考虑使用高强板焊接，从而组合成特殊连接头。

图2为设计的特殊连接头。利用Q460高强板组合焊接，无需委外，下料自制，转铆焊车间焊接、打磨，再转加工车间进行划线、铣削、钻孔加工到设计尺寸，最后成品刷漆完工。不仅时间短，材料费加上人工费是铸件成本的三分之一，大大节约了成本。

图2 特殊连接头

3 单伸缩千斤顶设计

图3为单伸缩千斤顶，一端连接特殊连接头，另一端连接特殊连杆，特殊连杆通过连接头与端头架连接。千斤顶本身设有进回液接口，通过液压胶管与超前支护液压系统主操纵阀连接，通过操作操纵阀手柄，使千斤顶的活塞杆伸出或收回，从而实现端头架移架。因为由液压系统控制千斤顶，所以端头架能快速移架。

4 特殊连杆设计

根据设备配套时的摆放位置，在超前支护和端头架之间有较大的推移步距，只有达到这个步距，端头架的伸缩机构才能完全打开。

图3 单伸缩千斤顶

图4 为设计的特殊连杆。超前支护最前端距端头架推移完全收回时连接头铰接孔处的距离约为8 800 mm，由于千斤顶设计长度有所限制，为满足步距要求，连接机构需增加特殊连杆来保证连接机构的长度尺寸，同时考虑到连杆强度，采用高强板组合焊接而成。

图4 特殊连杆

5 取得的经济效益和社会效益

一套连接机构成本约为3万元，配套超前支护带机尾端头架，可创造180余万元的利润。实现了超前支护连接机尾端头架的支护模式，提高了支护强度，降低了劳动强度，提升了移架速度，提高了井下采掘的安全性。随着综机采煤技术的发展，预计未来前景良好。

6 结语

通过连接机构的研发设计，解决了超前支护与端头架的连接问题。特殊连接头、特殊连杆采用高强板焊接件结构，不仅能保正其强度，还大大节约了铸件外协加工的高昂费用开支，且增加的特殊连杆满足了使用要求。通过自制配件形式，加快了制造周期，满足了矿方时间要求。

该产品现已广泛应用于长平矿、寺河矿、大峪矿等，根据矿方使用反馈，目前状况良好。