中煤大屯公司简易端头支架研制与应用

库永亮

（中煤北京煤矿机械有限责任公司，北京 102400）

1 引言

我国能源资源富煤贫油。煤炭在我国具有储量丰富、开采成本低、分布最广泛等特点，一直被视为我国战略上最安全、最可靠的能源，在我国能源工业和国民经济中占有十分重要的地位。根据我国社会经济的发展要求，以建设“资源节约型，环境友好型”的社会为宗旨，煤炭工业面临着历史性的挑战与机遇，实现高效、安全、洁净、结构优化，已成为新时期我国煤炭工业发展的方向[1～5]。

煤矿井下支护问题始终是困扰煤炭高产高效、安全生产的重要问题。因此，以液压支架为主要开采设备的综合机械化的发展是煤矿生产发展史的一次重大革命，从根本上改善劳动条件，改善工作面安全条件，提高采煤产量和效率，使煤炭生产面貌彻底改观[6]。

2 课题来源

综采工作面使用端头支架支护工作面出口顶板，随着工作面向前推移，能够辅助推移前、后部刮板输送机及转载机，做到相互交替移架及时支护，实现综放面连续生产，增加了煤炭资源回收，提高了推进速度。使用端头支架是煤矿进一步提高采煤装备水平，提高工作面2道支护质量，加快高产高效矿井建设的一项重要举措[7]。

中煤大屯煤电公司所属的4个煤矿前期使用的端头支架多为 ZT18560/18/32 型等大型端头支架（见图 1）。该类端头支架采用左右架形式，质量及尺寸均较大，庞大的底座掩护梁及连杆组构成了端头支架的大部分质量，也占用了端头巷道的大部分空间。而且此类支架一经设计制造，只能与固定型号的工作面支架、转载机及刮板机相配套，互换性差，适用范围受到限制。特别是当巷道采动影响变化大时，必须扩巷才能使支架前移[8，9]。

中煤大屯公司的现有部分煤层工作面倾角较大，约为 30°。端头支架和过渡支架之间容易形成挤压，影响采煤效率[10]。

因此，加大简易端头液压支架的研制力度，以满足中煤大屯煤电公司不同采煤工作面的要求，提高综采效率，成为当前的一项重要工作。

图1 ZT18560/ 18/32型端头支架

3 简易端头支架的参数及结构特点

因 ZT18560/18/32 型端头支架在中煤大屯煤电公司各矿已得到充分的推广使用，为了减少新型支架设计难度及适应井下工人操作习惯，在充分吸取 ZT18560/18/32 型端头支架的各项设计优点，保证端头支架的可靠性的前提下，确定简易端头支架型号为 ZT6960/18/32 型（见图 2）。

图2 ZT6960/ 18/32型端头支架

3.1 ZT6960/ 18/32型端头支架的主要技术参数

ZT6960/18/32 型端头支架的主要技术参数如表1所示。

3.2 立柱、千斤顶规格参数

立柱、千斤顶规格参数如表2 所示。

表1 ZT6960/ 18/32型端头支架的主要技术参数

表2 立柱、千斤顶规格参数

3.3 简易端头支架技术特点

简易端头支架技术特点包括：（1）简易端头支架支护区域为转载机下帮侧，工作面煤壁老塘侧。（2）端头支架可与多种工作面设备配套使用。拉移点可通过调节转载机槽位置变动，但要避开卸载点，必要时可设加长连接杆。（3）端头支架底座宽 度不大于 700mm。 拉 移 千 斤 顶 采 用 一 个 千 斤 顶 ， 行 程900mm。（4）端头支架可适应左右工作面。（5）推移油缸上方设置行走踏板，脚踏板上焊接防滑螺纹钢[11～15]。

4 ZT6960/ 18/32型端头支架与 ZT18560/ 18/32 型端头支架对比

ZT6960/18/32 型端头支架与 ZT18560/18/32 型端头支架对比如表3所示。

4.1 尺寸减小

ZT18560/18/32 端头支架为2架一组，其宽度为 3525～4025mm；改造后的 ZT6960/18/32 简易端头支架为一架一组，其宽度不超过 700mm。通过改造，大大减少了端头支架占用的端头巷道空间，增大了工作面端头处行人空间，作业场所更加宽敞安全。

表3 2种端头支架对比

4.2 质量减轻

ZT6960/18/32 简 易 端 头 支 架 质 量 为 23.5t， 相 较 于ZT18560/18/32 端头支架质量的 93t，质量大大降低，对于井下运输及安装更为简便安全。

4.3 劳动强度降低

因 ZT18560/18/32 端头支架为2架一组，共有16根立柱，液压系统较为复杂，操作工作强度较大；而 ZT6960/18/32 简易端头支架为一架一组，仅有6根立柱共同作用，液压系统更为简便，操作更为简单。推移动作更为方便，且减少了卧底工作量，工序优化，大大降低了支架工劳动强度[16]。

4.4 支护强度提高

在保证端头支架支护面积符合要求的同时，优化支架支护立柱数量，减少端头支架工作阻力，将支护强度由原先的0.41MPa 提高至 1.4MPa，大大提高了端头支架的安全可靠性。

4.5 配套设备适应性增强

ZT18560/18/32 端头支架一经设计完成，与其配套的中间支架 ZF6200/16/28 及过渡支架 ZFG7200/18.5/32 型号均已固定，且配套使用的刮板机及转载机等相关设备也已固定，设备配套型号选择性较差，缺少必要的设备互换性，适用范围受到限制。而 ZT6960/18/32 简易端头支架，与其配套的相关设备型号具有更为灵活的选择性，避免了使用范围的改变导致的重复设计时存在的相关浪费问题，从根本上节约了成本[17]。

5 ZT6960/ 18/32型简易端头支架的制造验收

2017年3月，依据 GB 25974.1—2010《煤矿用液压支架第1部分：通用技术条件》液压支架通用技术条件设计生产的首套简易端头支架在北煤机制造完成，并通过了相关型式试验。北煤机公司邀请大屯煤电公司、设备管理中心以及姚桥煤矿相关人员进行了设备验收，圆满完成了验收任务。

6 简易端头支架的应用

ZT6960/18/32 型简易端头支架在姚桥矿7705综放工作面调试正常后在工作面端头支护方面发挥了巨大作用。端头支架试用以来，使用优点及效果明显，反映良好。具体表现为：

1）相较之前使用的 ZT18560/18/32 等型的大型端头支架，简易端头支架尺寸及质量均大大降低，增大了行人空间，作业场所环境得以改善[18]。

2）支护强度增大、出口支护及时，支护效果好，保证顶板完整，端头支架的安全可靠性显著提高，安全系数增大[19，20]。

3）简易端头支架设备配套选型更为灵活，提高了不同工作面设备互换型[21]。

7 经济效益

ZT6960/18/32 型简易端头支架成功应用，其经济效益主要体现在以下2点：

1）减少端头支架设备投入：简易端头支架 ZT6960/18/32价格为378350元/台，而1台 ZT18560/18/32 大型端头支架价格为1497300元，端头支架可节省成本 1497300-378350=1118950 元/台。根据大屯煤电公司所属煤矿端头支架具体使用情况，每年使用端头支架不低于5台，所以每年仅端头支架可减少成本 1118950×5=5594750 元。

2）因 ZT6960/18/32 型简易端头支架，拉移动作更为简便，职工卧底工作量大大降低，可减少卧底工人6人/d。

8 结语

简易端头支架能够较好地适应大屯煤电公司所属煤矿现有综采工作面。对煤矿来说，减轻了工人劳动强度，提高了采煤效率。对公司来说减少了采购成本，增加了公司的利润。

简易端头支架可应用于大屯煤电公司周边的矿井，对于其他类似的综采工作面，都可以参考应用。