煤矿采掘用防护支架的分析与应用

贾志强

（霍州煤电集团晋北煤业公司，山西 霍州 035100）

1 项目概况

煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。煤矿机在进行采掘的时候为保证煤井的安全性，采掘往往需要用到防护支架对洞口和临边进行防护，防止洞口塌陷。霍州煤电集团晋北煤业公司以往采掘用防护支架存在着防护效果较差的缺点，主要表现为：支撑角度较为固定，无法根据矿井的防护需要进行角度调节，使其装置无法适用于不同角度位置支撑，缩小了装置的适用范围；平稳性能差，装置受到侧压力时容易发生侧翻；调节长度时需要工人对支架进行重新拼装，增加了工人的劳动量，不方便使用[1-2]。针对该煤矿采掘用防护支架存在的问题，提出了一种新型煤矿采掘用防护支架。

2 新型煤矿采掘用防护支架的结构

针对霍州煤电集团晋北煤业公司以往采掘用防护支架存在的缺点，针对性地提出了一种新型煤矿采掘用防护支架，其结构如图1所示，主要包括防护架、调节架、伸缩架、滑座、立架、移动座、支撑架、传动组件等部件。

图1 新型煤矿采掘用防护支架结构示意图

从图1可知，该防护支架移动座的顶部焊接有滑座，滑座内部设有滑轨，可为滑轴提供移动位置，滑座顶部一侧焊接有立架，立架内部设有滑轨，滑座内部通过滑轨安装有伸缩架，伸缩架顶部外侧通过滑架与立架内部的滑轨活动连接，便于伸缩架进行弧线移动，伸缩架顶部通过轴栓安装有伸缩杆，通过伸缩杆可对轴架进行支撑，从而可改变轴架支撑角度，通过轴架支撑角度的变化可改变轴架的支撑高度，便于对轴架进行高度调节，伸缩架底部安装有滑轴，伸缩架顶部通过轴栓安装有调节架，通过调节架可便于调节防护架支撑角度，便于防护架进行多角度支撑，调节架的顶部通过螺栓安装有防护架，防护架内安装有轴套，通过轴套可将三组支杆进行固定，轴套的外侧通过轴栓安装有支杆，通过三组支杆可增加支撑板支撑的牢固性，且支杆的顶部通过轴盘安装有支撑板，通过支撑板可对矿井顶部或两侧进行防护，防止有落石砸伤工人，提高了装置的安全防护性。[3-4]通过防护架与矿井顶部或两侧接触，从而可实现对矿井进行防护支撑的目的，移动座的顶部一侧通过螺栓安装有延伸至滑座内部的传动组件，且传动组件的一端与伸缩架底部的滑轴连接，通过传动组件可便于调节伸缩架的支撑高度，从而可实现装置支撑高度的调节，移动座的两侧通过螺栓安装支撑架，通过支撑架可扩大装置的支撑范围，提高了装置的稳固性。

调节架内安装有轴架，轴架的一端通过轴栓安装有轴杆，轴架的顶部通过轴栓安装有液压杆，且液压杆的顶端通过轴栓与轴杆一侧连接，通过液压杆的运行可带动轴杆进行弧线移动，通过轴杆的弧线移动可带动防护架进行弧线移动，从而可实现防护架的角度调节，使其可根据矿井顶部的防护角度进行调节，增加了装置的可调节性，提高了装置的灵活性，使其装置可适用于不同角度位置的支撑，扩大了装置的适用范围[5]。

如图2所示，支撑架内安装有轴座，轴座的内部通过轴栓安装有轴臂，轴臂的一端通过螺纹端安装有支撑杆，支撑杆的顶部焊接有转盘，且支撑杆的底部通过轴栓安装有轴盘，通过轴座可便于展开轴臂，并通过旋转支撑杆顶部的转盘可带动支撑杆进行旋转，通过支撑杆外侧的螺纹与轴臂一端的内螺纹配合可便于支撑杆进行旋转移动，从而可使支撑杆旋转下移至底部的轴盘与地面接触，可达到对装置支撑定位的目的，防止装置发生自行移动，同时也增加装置的支撑范围，保证了装置支撑的平稳性。

图2 支撑架局部结构示意图

如图3所示，传动组件内安装有千斤顶，千斤顶一侧安装有压杆，手动按压千斤顶压杆可便于调节千斤顶长度，通过千斤顶延伸可推动滑轴在滑座内部进行移动，从而可带动伸缩架进行角度的调节，通过伸缩架角度的改变可调节伸缩架的支撑高度，便于装置根据矿井的支撑高度进行调节，方便工作人员进行调节，提高了装置的实用性，千斤顶输出端的活塞杆安装有延伸出的螺纹杆，通过转动螺纹杆可延伸千斤顶长度，便于增加千斤顶长度，螺纹杆一端安装有轴件，通过轴件可活动连接滑轴，便于推动滑轴在滑座内部进行移动。

图3 传动组件局部结构示意图

移动座一侧焊接有牵引架，通过牵引架可为移动装置提供牵引位置，方便对装置进行移动。

3 新型煤矿采掘用防护支架的工作原理

通过牵引架可将装置牵引到指定位置，并通过轴座可便于展开轴臂，并通过旋转支撑杆顶部的转盘可带动支撑杆进行旋转，通过支撑杆外侧的螺纹与轴臂一端的内螺纹配合可便于支撑杆进行旋转移动，从而可使支撑杆旋转下移至底部的轴盘与地面接触，可达到对装置支撑定位的目的，防止装置发生自行移动，同时增加也装置的支撑范围，保证了装置支撑的平稳性；

通过液压杆的运行可带动轴杆进行弧线移动，通过轴杆的弧线移动可带动防护架进行弧线移动，从而可实现防护架的角度调节，使其可根据矿井顶部的防护角度进行调节，增加了装置的可调节性，提高了装置的灵活性，使其装置可适用于不同角度位置的支撑，扩大了装置的适用范围。

手动按压千斤顶的压杆可便于调节千斤顶的长度，通过千斤顶的延伸可推动滑轴在滑座内部进行移动，从而可带动伸缩架进行角度的调节，通过伸缩架角度的改变可调节伸缩架的支撑高度，便于装置根据矿井的支撑高度进行调节，提高了装置的实用性。

4 实践应用及效果分析

霍州煤电集团晋北煤业公司位于山西省忻州市静乐县娘子神乡，设计生产能力为120万t/年。该煤矿开拓方式为斜井开拓；井筒数量为3个；开采水平在+1380 m。该矿属于中等水文地质，低瓦斯，易自燃。采用综采方式进行采煤。

晋北煤业公司针对以往采掘用防护支架防护效果较差，工作人员劳动强度较大，安全隐患较多的问题，将新型煤矿采掘用防护支架应用在该煤矿5-407工作面回风巷、两顺槽巷道及软岩巷道进行支护。该防护支架安装时可根据矿井顶部的防护角度予以调节，可适用于不同角度位置的支撑，支架支护效果较好，有效避免巷道围岩过度松弛。5-407工作面巷道无一起因防护支架问题而导致的安全事故发生，实践应用效果理想为企业创造了较好的安全经济效益。