ZTC30000/30/55型巷道超前支護液壓支架研制

李志勇

(同煤集團安監局)

同煤集團塔山煤礦三盤區8301綜采工作面位于該礦1070水平南翼，現開采山4號煤層，該煤層頂底板巖層由厚層砂巖、泥巖、灰巖組成，鋁土巖、泥巖具有良好的隔水性能，巖石具有較大的韌性，砂巖、灰巖抗壓強度大。該類泥質巖類與砂巖、石灰巖硬脆性巖類的良好組合，既具有隔水性能，又具有一定的力學強度。采掘工作面兩巷主要采用“單體支柱+π型鋼梁”進行超前支護，支護強度、高度、速度、自動化程度及操作安全性等方面都無法適應現階段高產高效綜采工作面對巷道超前支護的要求[1]。對此，本研究針對該礦三盤區8301綜采工作面，對ZTC30000/30/55型超前液壓支架進行研發。

1 液壓支架結構

1.1 頂 梁

液壓支架選用了整體式頂梁，為滿足巷道運輸要求，頂梁由左右頂梁組成。如圖1所示，左右頂梁采用無縫搭接式，通過連接銷軸進行連接，其中左頂梁的鉸接銷孔尺寸略小于右頂梁的鉸接銷孔尺寸，使得左右頂梁在拼裝后，可利用間隙進行微調[2-3]。

頂梁前后配有整體式前梁，通過銷軸連接，彌補了架與架之間的支護漏洞，增加了支護長度；頂梁左右配有側翻板，側翻板分為一級側翻板、二級側翻板，可以通過實際工況選擇側翻板數量，一級側翻板與頂梁的連接采用了長、短桿的小四連桿結構，增加了支架對巷道頂板的支護面積，保證了行人及設備的安全(圖2)。

圖1 頂梁組裝示意

圖2 側翻板組裝示意

1.2 底 座

液壓支架底座為分體式底座，在運輸巷左右底座之間布置轉載機、皮帶機，而在軌道巷，左右底座配有左右推移座，通過推移座將左右底座連為一體，進一步提高了支架的穩定性(圖3)。

底座上配有底調千斤頂，底調千斤頂缸底與底座通過耳軸連接，活塞頭部配裝1個帶有弧度的圓盤，能夠方便快捷地調整支架或轉載機，帶弧度的圓盤可以減小摩擦力，增大接觸面積，并在底座上設計了1個可以放置底調千斤頂的支架(圖4)。

1.3 斜 梁

斜梁采用龍門式設計方式，由于支架支護高度大，底座為分體式底座，為保障支架的穩定性，通過龍門式斜梁，前后連桿將底座連為一體，斜梁與頂梁通過1個耳軸連接(圖5)，斜梁/耳軸的連接銷軸與頂梁/耳軸的連接銷軸相互垂直，使得斜梁與頂梁可以進行前后左右四向微調，提高了頂梁對頂板的適應性。

圖3 軌道巷推移座底座連接示意

圖4 底調千斤頂安裝示意

圖5 斜梁與頂梁連接示意

1.4 立 柱

立柱采用單伸縮帶機械加長桿的形式，通常情況下，立柱通過活塞桿上的銷軸孔直接與頂梁進行連接。為提升頂梁對頂板的適應性，在立柱與頂梁柱窩之間增加了1個柱帽(圖6)。通過柱帽，立柱與頂梁可以進行前后左右四向微調。

圖6 立柱與頂梁連接示意

2 液壓支架特點

ZTC30000/30/55型超前支護液壓支架主要技術指標為：支撐高度3 000～5 500 mm，支架寬度3 640 mm，初撐力23 256 kN，工作阻力30 000 kN(P=40.6 MPa)，支護強度(平均)0.4 MPa，底板比壓(平均)1.3 MPa，操縱方式為手動操縱，質量172.2 t，適用煤層傾角≤10° 。該型液壓支架特點如下：

(1)優點。①支架支護高度大，最高可達5.5 m；②支架采用左右無縫式搭接整體式頂梁，頂梁前后裝配有前梁，增加了支護長度，兩側裝配有側翻板，側翻板數量可以根據實際工況選擇，提高了支護面積及強度；③左右底座間均配有底調千斤頂，底調千斤頂活塞桿前設計有1個連接座，該連接座為1個帶弧度的圓盤鑄件，增大了接觸面積，減小了摩擦力，方便支架在整體移架時能夠隨時微調，并能保證支架的穩定性；④斜梁設計為龍門式斜梁，通過前后連桿有效地將左右底座連接為一個整體，提高了支架的穩定性；⑤斜梁與頂梁通過1個耳軸進行連接，耳軸的2個鉸接銷孔互相垂直，使得斜梁與頂梁可以進行四向微調，提升了頂梁對頂板的適應性；⑥立柱與頂梁柱窩通過柱帽連接，提升了頂梁對頂板的適用性；⑦根據運輸巷與皮帶巷的使用狀況，在運輸巷增加了3組左右推移座，左右推移座使得左右底座形成了剛性連接，進一步提升了支架的穩定性；⑧解決了大采高超前支護支架難以隨工作面的推進而移動的難題，有利于提高工作面推進速度和工作面的單產水平[4-5]。

(2)缺點。①機頭操作閥位置不當，機頭操作閥位置不利于人員操作，需要加以改進；②遇到地質構造、底板不平狀況時，機頭立柱易倒，不易操控，該型支架不具有抬底功能，當底板松軟時，容易堆積浮碴，底座容易鉆底；③對巷道施工質量要求較高，支架左右移動范圍較小，當巷道兩幫變形嚴重、巷道寬度無法保證時，超前支架推移困難；④由于超前支架體積大、質量大，支架在井下安裝、拆除比較困難。

3 結 語

詳細分析了ZTC30000/30/55型超前液壓支架結構及主要特點，并在塔山礦三盤區8301綜采工作面進行試驗，取得了較好效果。針對超前支架與工作面端頭結合處空頂距離大的問題，有必要在超前支架與端頭結合處增設1組前梁；在確保安全，符合設計原則的條件下，盡可能減小超前支架的整體質量，頂梁宜采用分體結構。