矿井回撤三角区支架的创新性设计及改进研究

2022-01-27王玺淦

机械管理开发 2021年12期

王玺淦

（晋能控股煤业集团挖金湾煤业有限责任公司，山西大同 037001）

引言

目前，由于煤矿开采的绿色化与智能化的要求不断提高，不仅需要不断提高工作面对设备搬家倒面更加安全化与自动化，而且需要迅速实施回撤。大采高工作面的支架进行回撤时，会有大量的回撤掩护支架被安装在回撤通道中，使维护三角区的顶板压力增强，因此，针对回撤三角区支架创新性设计展开分析。

1 使用回撤三角区支架的环境和结构

1.1 使用回撤三角区支架的环境

在煤矿井下开采中，关键设备支护机械化搬家倒面，回撤支架组中的边沿就是其支架所在的位置，其作用是把垮落区隔离开，并完成尽快支护三角区的顶板；固有的维护三角区顶板的方法是选取人工进行支圆木与木垛，无法回收支护材料，所以，会有很多的开采成本被占用。稳定性极差的回撤三角区顶板时刻有冒落发生，并且回撤通道中会流入其煤块与矸石，导致会有不小的安全隐患产生[1]。

1.2 回撤三角区支架的结构

在未对回撤三角区支架进行改进时，其构成的主要形式就是两柱掩护式，从图1 中可以得出，其构成主要包括挡杆装置、顶梁、推移机构、底座与连杆等。能够适用于本支架的操作方法就是电液控，本支架的推移梁会把回撤支架和推移机构连接起来，回撤支架组前移可以经过拉架的交替推移来实现。具体如图1 所示。

图1 改进设计前回撤三角区支架示意图

2 存在于未改进回撤三角区支架的问题

关于矿区大采高工作面使用回撤三角区支架与回撤支架组的搬家倒面的环境，并仔细分析发现，存在几个问题于回撤三角区支架：

1）顶网之前已架设完毕，由于破碎的三角区顶板会造成顶网的下降，进而促进兜状的成形，由于向前移动的回撤支架，顶网会被支架顶梁上面的顶端棱角拽、挂，进而使顶网被扯破，导致三角区的顶板坍塌与其维护无效。

2）挨着垮落区的就是回撤三角区支架所在的位置，当实施回撤支架时，回撤通道与三角区支架中会流入其煤块与矸石，导致会有不小的安全隐患产生。

3）传统的前移回撤支架组的方法是把有钢丝绳的回柱绞车当做拖曳点，通过推移机构的回撤支架相互配合来向前移动，现在，此方法仅仅能完成单架拉移，而且无法确保回撤支架组始终在一条直线上，单架拉移极易导致支架的倾斜乃至有倒架现象发生。

3 改造与创新性设计回撤三角区支架

关于上面所说的几个问题，如无法迅速移架回撤支架组、有矸石与煤矿流入、顶网极易被回撤三角区支架的顶梁挂网等，对于这些问题进行了研究与分析，进而对回撤三角区支架进行改造与创新性设计，下页图2 即为改进后的回撤三角区支架结构示意图。

图2 改进后的回撤三角区支架结构示意图

3.1 防止回撤三角区支架顶梁挂网

关于顶网极易被回撤三角区支架的顶梁挂网这一问题，而对防止顶梁挂网的这一功能进行了设计和改造。在这一功能中选取的是全部的顶梁结构，把顶梁前面的圆钢结构改成钢管结构，并且钢管结构较圆钢结构而言直径比较大，就会使圆弧结构的弧度比较大，就能实现圆弧过渡，在前移支架的时候就能防止把顶网刮破；圆钢结构的过渡焊接被使用在顶梁的侧板和顶板相互垂直的连接位置，能够促进圆弧过渡的形成，能够防止之前固有的垂直连接在焊接之后而带来的尖棱角[2]；向下歪斜延长的方法被顶梁的后面一侧所使用，这样就产生的过渡是缓坡过渡，预防顶网兜被其俯头超过，顶网被顶梁的后侧扯破。圆弧过渡被以上介绍的顶梁前、后、左、右结构所使用，全部都存在防止挂网的功能。图3 即为顶梁防挂网结构示意图。

图3 顶梁防挂网结构示意图

3.2 改造回撤三角区支架防止流入矸石的结构

关于防止有矸石流入至三角区支架中的问题，把挡矸装置设置在其来矸面。之前固有的三角区支架把挡矸装置设置在其顶梁下部，其挡矸装置的高度会跟着支架的高度上升而上升，支架的下方不能全部被档杆装置所防护。因此，把下挡矸护板、二级挡矸板分别设置到支架的底座与顶梁上，并且其下挡矸护板是固定式的，如图2 所示；当支架处于低位时，把顶梁上设置的二级挡矸板收回，确保上挡矸板和下挡矸板之间互不干涉；当支架处于高位时，就要把顶梁上设置的二级挡矸板伸出去，完成上挡矸板和下挡矸板叠加，使操作掩护支架的空间关闭，就能够全部防止三角区内流入从垮落区流出的矸石，能够保障操作人员的安全，使安全作业得到保障。

3.3 成组回撤支架自移的实现

关于无法迅速移架回撤支架组的问题，要对回撤组支架迅速移动的计划进行设计。模仿刮板输送机和中部液压之间存在的关系，如推拉关系，一种推拉梁被设计出来，其推拉梁能够实现成组的回撤支架自移，推拉梁会相应连接4 台回撤支架，并且这4台回撤支架是并列在一排的，当要对其移动时，会伸出4 台回撤支架的全部推杆，把推移梁推至前方已设定好的移动距离处，继而在收回1 个液压支架，由于剩余的回撤支架的所有顶杆把推移梁抵住，所以推移梁无法移动，因此，回撤支架的推杆在收回时，会有推移梁对其有反作用力，会向前拉动回撤支架，从而促进移架的完成，按顺序操作，就能完成迅速前移所有的回撤支架[3]。绞车拉移在本计划中是不需要的，操作过程简单，使搬家倒面所用的时间很大程度下降。图4 即为成组回撤支架快速自移计划。