小莊煤礦特厚煤層液壓支架的選型設計

劉曉衛 李秉天

摘 要：在小莊煤礦特厚煤層方面，傳統的支架形式已經不能滿足工作要求，因此，在未來工作中應制定完善的工作方案，遵循科學化的原則，正確開展液壓支架的選型設計活動，彌補小莊煤礦特厚煤層的生產缺陷，改善相關的支架形式。針對于此，文章分析小莊煤礦特厚煤層的情況，提出關于液壓支架的選型設計原則與措施，為其后續的使用夯實基礎。

關鍵詞：小莊煤礦特厚煤層；液壓支架；選型設計

中圖分類號：TD355.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0076-02

Abstract： In the extra thick coal seam in Xiaozhuang Coal Mine， the traditional support form can no longer meet the requirements of the work. Therefore， in the future work， we should formulate a perfect work plan， follow the scientific principle， and correctly carry out the selection and design activities of hydraulic support. Make up for the production defects of extra-thick coal seam in Xiaozhuang Coal Mine and improve the relevant support form. In view of this phenomenon， the following paper makes an analysis of the extra-thick coal seamin Xiaozhuang Coal Mine， puts forward principles and measures for the hydraulic support selection design， to consolidate the foundation for its subsequent use.

Keywords： extra thick coal seam in Xiaozhuang Coal Mine； hydraulic support； selection design

在小莊煤礦特厚煤層的液壓支架選型設計環節中，應樹立正確的觀念意識，通過科學合理的方式開展相關選擇與設計活動，以此提升液壓支架的應用效果，滿足當前的高質量液壓支架的使用要求，達到預期的工作目標。

1 案例分析

小莊煤礦的主要位置就是東北塬區，是極塬的重要組成部分，可以劃分成為黃土塬以及河谷平川區域，具有開闊性的特點，海拔1000米到1200米，涇河合谷方面的高程是850米到870米之間，西部區域的邊緣屬于涇河的河谷。紅崖河與相關的煤礦東南區域相互臨近，匯入到涇河區域，煤礦范圍之內，最高區域的高程是1177米，最低區域的高程是843米，相對之間的高差是334米。在該區域的煤礦特厚煤層的開發工作中，礦壓很高，很容易誘發頂板下沉的現象，液壓支架難以發揮出保護性作用，既有的支架已經發生了四連桿銷軸斷裂問題，且連接孔已經開始拉長，立柱區域的柱頭結構與定量結構出現了變形的現象，連接耳也會出現撕裂的現象。對于工作面相關的運輸巷道而言，已經出現了嚴重的變形問題。為更好的解決相應問題，應正確的開展液壓支架的選型設計活動，結合具體的要求與特點等對其進行合理設計，以此將不同的選型設計作用發揮出來。

2 小莊煤礦特厚煤層液壓支架的選型設計

2.1 選型措施

近年來在我國放頂煤開采技術快速發展的進程中，多數研究者已經開始重視綜合開采支架方面與圍巖方面的研究，在液壓支架選型方面，應該全面的考慮到懸頂距的情況，明確支架合力作用點與相關的煤壁具體的距離，全面分析支架的水平作用力狀況，并合理分析垂直作用力。在選型的工作中應該盡量的減少懸頂距促使水平類型與垂直類型作用力的全面提升，在一定程度上可以將合力作用點的位置與相關的煤壁接近。在工作面范圍之內的支架，可使用側護板對間隙進行合理的封閉處理，在使用期間支架很容易出現扭斜的現象，經常會出現變形現象，也容易發生伸縮困難的問題，所以，在選型工作中，應該確保支架與相關的刮板運輸機設備之間，處于垂直的狀態[1]。

當前在綜合工作面方面，供給選擇的支架類型主要就是四柱正連桿地位放頂煤類型、反四連桿類型與兩柱掩護類型、單擺桿類型以及組合類型的液壓支架。而在小莊煤礦特厚煤層的液壓支架選型工作中，可以選擇目前廣泛使用的四柱正連桿支撐掩護類型或是兩柱掩護類型的設備，可通過相關液壓支架的選擇與使用，促使相關設備的合理使用。

支撐掩護類型的液壓支架，不僅具有支撐功能，還有掩護的優勢，頂梁區域比較長，所以頂板方面的支撐力很高，且多數支撐力均集中在定量的后端區域，切頂力很高，因為使用了掩護梁體以及四連桿，應用性能很好，能夠承受很高的來自于煤壁區域的推力，穩定性很高。當前在實際工作中，主要使用四柱正連桿地位放頂類型的液壓支架，主要因為此類技術的應用時間很長，相比較很成熟，且適應能力高。與此同時，在相關技術的創新方面，存在很大的風險。對于兩柱掩護類型的放頂煤液壓支架而言，雖然已經彌補了傳統支架的缺陷，但是，在復雜區域之內使用還存在很多的適應性問題，所以，在選型的過程中應該選擇四柱正連桿地位放頂類型的液壓支架，開展相關的設計工作[2]。

2.2 關鍵技術參數的設計

當前在放頂煤支架方面，主要的架型就是四柱支撐掩護類型的液壓支架，已經推廣了很多套，經常使用的支架，運作期間的阻力在3800kN到15000kN左右，機采的高度在3米到4米之間。而在四柱放頂煤支架方面，創新改革之后工作阻力可以提升為21000kN，有助于彌補傳統支架的不足，預防“拔后柱”的問題，最高的高度在5米左右，能夠一次性的進行20米高度的煤層處理。在兩柱方面的放頂煤液壓支架方面，其使用期間的高度最大可以達到6.3米，最高的運行阻力是21000kN[3]。

兩柱類型綜放支架受力方面，可以按照圖1進行力學結構的研究，選擇定量區域以及掩護梁區域的隔離結構，應對01與O方面的力矩平衡方程，于相應支架頂梁上形成頂板的荷載作用，作用力Q的計算公式是：

在公式中f主要就是頂梁區域與頂板區域之間的摩擦系數；h/b主要就是支架的瞬心區域；Pcos？琢主要就是承載力數值；Psin？琢主要就是立柱區域的水平分力數值；Z主要就是平衡千斤頂設備運作的額定工作阻力；l屬于平衡千斤頂設備運作階段支架的瞬心作用力矩數值；W就是掩護梁設備的冒落煤巖作用力數值；c主要就是W數值在瞬心方面的作用力拒數值，S則是Q相關區域與O1區域之間的距離；lp主要就是立柱結構對于相關瞬心區域的作用力拒數值。

在實際計算的工作中，對于瞬心位置的相應h/b而言，數值很小，因此，在1/（1-fh/b）、ph/bsin？琢方面，其不會對相關的支架結構承載力產生一定影響，而W則是掩護梁方面的冒落煤巖作用力，在一定程度上掩護梁也不會對承載力產生影響[4]。

如圖2所示，在計算各個部位工作阻力的過程中，應樹立正確的觀念意識，采用相應的公式合理進行計算。

在相關的公式中，P1與P2主要就是四柱類型放頂煤液壓支架前排與后排立柱方面的工作阻力，而？琢1與？琢2代表著前排與后排立柱的傾角，l1代表著前排與后排立柱對相關O1點的作用力矩數值，在實際選型設計的過程中，必須要根據具體的要求開展各方面計算活動，以便于明確是否有設計方面的問題，采用正確方法開展相互之間的計算活動[5]。

目前在液壓支架的設計領域中已經開始使用相關的自動化設計方式，在一次采全高工作面的過程中，基本上會使用兩柱掩護類型的液壓支架設備。此類設備與四柱類型的支架相較，主要使用單排立柱的形式，很容易進行單機類型的自動化控制，在降低操作處理與升起操作處理期間，可以達到自動化的處理目的[6]。

3 結束語

在小莊煤礦特厚煤層液壓支架的選型設計工作中，應總結豐富的經驗，根據目前的選型設計特點與需求等，編制出相應的計劃內容，改善傳統的液壓支架形式，在合理選型設計的情況下，將不同設計方式的作用與優勢充分發揮出來，以此增強相關的設計效果，不斷的優化特厚煤層液壓支架的選型設計方式與手段，增強各方面的設計工作效果與水平。

參考文獻：

[1]李松茂.特厚煤層綜放開采覆巖結構及礦壓顯現特征分析[J].

煤，2019（3）：70-72.

[2]王海軍，孫紅發.8.8m超大采高液壓支架支護強度研究[J].煤炭技術，2018（10）：266-268.

[3]于斌，朱衛兵，李竹，等.特厚煤層開采遠場覆巖結構失穩機理[J].煤炭學報，2018（9）：2398-2407.

[4]2018年度煤炭裝備制造業十大新聞[J].中國煤炭工業，2019

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[5]王洪賓，宋延德.大采高綜采工作面過斷層的圍巖注漿加固技術探討[J].內蒙古煤炭經濟，2018（20）：63-64.

[6]王紀堯.鄒莊礦大傾角中厚煤層綜采礦壓特征及圍巖控制技術研究[D].安徽：安徽理工大學，2018（14）：66-99.