邁步自移式超前液壓支架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

邁步自移式超前液壓支架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

0超前支護(hù)支架在厚墻開采中，目前采用了一種通過(guò)開采和動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的前應(yīng)力影響區(qū)域的保護(hù)方法。作為傳統(tǒng)的超前支護(hù)方式的單體支護(hù),工人勞動(dòng)強(qiáng)度高、危險(xiǎn)系數(shù)大、自動(dòng)化程度低等特點(diǎn),已經(jīng)成為制約綜采、綜放工作面高產(chǎn)高效的瓶頸。神東礦區(qū)的礦井,大部分地質(zhì)條件較好,超前壓力較小,頂板堅(jiān)硬。在這種穩(wěn)定頂板條件下的運(yùn)輸及回風(fēng)巷道的超前支護(hù),主要采用由中國(guó)煤科太原研究院研制的跨騎式運(yùn)輸巷超前支架和二架一組的回風(fēng)巷超前支護(hù)支架。上述2種支架在神東礦區(qū)穩(wěn)定頂?shù)装宓牡V井中得到廣泛應(yīng)用,且取得了很好的使用效果。但是,對(duì)于類似四盤區(qū)地質(zhì)條件,超前壓力大,頂?shù)装鍡l件不穩(wěn)定的礦井,目前主要采用單體支護(hù)的方式,當(dāng)超前壓力大,特別是巷道寬高尺寸較大時(shí),將會(huì)需要大量密集布置的單體,無(wú)論從支護(hù)方式及操作的安全性還是自動(dòng)化程度等各方面,已經(jīng)無(wú)法滿足建設(shè)高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井的要求,因此急需設(shè)計(jì)一種適用于類似四盤區(qū)工作面超前壓力大、頂?shù)装鍡l件中等穩(wěn)定的超前支架。根據(jù)補(bǔ)連塔礦12406、12407綜采工作面的超前支護(hù)要求,中國(guó)煤科太原研究院研制了邁步自移式超前液壓支架組ZFDC44300/25/42(見圖1),并取得較好的使用效果。1巷道周邊地質(zhì)條件12406綜采工作面煤層屬較年輕的不黏煤,成煤期為侏羅紀(jì)早-中期。12406工作面煤質(zhì)特點(diǎn):黑色,瀝青光澤,條帶結(jié)構(gòu),含夾鐵礦體,部分含泥質(zhì)結(jié)核。老頂巖石為粉砂巖、中粒砂巖,主要成分為石英和長(zhǎng)石,含少量云母片,泥質(zhì)膠結(jié);發(fā)育緩波狀及小型斜層理,致密結(jié)構(gòu)。厚度90~260m。直接頂為中粒砂巖灰白色,泥質(zhì)膠結(jié),可見斜層理發(fā)育,含泥質(zhì)包裹體,與下伏煤層呈沖刷接觸。厚度為5m左右。直接底為粉砂巖灰色,波狀層理發(fā)育,沿層理局可見植物葉化石。厚度1~13m。根據(jù)工作面地質(zhì)構(gòu)造情況以及12406工作面回風(fēng)巷道周邊地質(zhì)條件,可參照以下公式進(jìn)行支護(hù)強(qiáng)度的計(jì)算:巷道所需的極限支護(hù)強(qiáng)度式中∑h0、γ0———直接頂巖層的厚度和容重;∑h1、γ1———老頂及上覆軟巖層的總厚度和容重;l1———老頂?shù)臄嗔巡骄?k1、k2———老頂結(jié)構(gòu)在走向和傾斜方向上的矸石支承系數(shù)。根據(jù)相關(guān)工作面作業(yè)規(guī)程,將相關(guān)數(shù)值帶入上式,p=0.26MPa。結(jié)合同地質(zhì)條件下其他工作面的礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果,當(dāng)支護(hù)強(qiáng)度為0.26MPa時(shí),可滿足該工作面的超前支護(hù)要求。2支架組的技術(shù)水平ZFDC44300/25/42型邁步自移式超前支護(hù)支架組主要技術(shù)參數(shù)3巷道超前支護(hù)方案設(shè)計(jì)ZFDC44300/25/42型邁步自移超前液壓支架組根據(jù)補(bǔ)連塔礦的地質(zhì)條件和實(shí)際使用需求設(shè)計(jì),其結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)如下:(1)超前支架組由3組支護(hù)單元6架組成,每組支護(hù)單元都由左右2架組成,分列于巷道兩側(cè),在1架前移時(shí),其前、后及左(或右)架依然對(duì)頂板有效支撐,更好地控制頂板;(2)靈活的超前支護(hù)距離控制。通過(guò)調(diào)整各前后支架之間推移油缸的狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)25~30m的超前支護(hù),在3組6架的基礎(chǔ)上通過(guò)增減支護(hù)單元可靈活控制超前支護(hù)距離;(3)完備的移架、調(diào)架及防倒功能。前后左右相鄰支架之間均有油缸聯(lián)接,互為支點(diǎn)進(jìn)行推拉、調(diào)架、防倒;(4)合理支架寬度設(shè)計(jì),滿足支護(hù)過(guò)程規(guī)避錨索及巷道通風(fēng)要求;防倒底調(diào)油缸合理行程設(shè)計(jì),既滿足正常使用情況下的調(diào)架、防倒要求,又可滿足通過(guò)調(diào)整支架狀態(tài)使運(yùn)輸車輛通過(guò)超前支護(hù)區(qū)直達(dá)工作面的通行要求;(5)靠近工作面的后支護(hù)單元頂梁帶伸縮梁、挑梁設(shè)計(jì);結(jié)合推移油缸雙截割步距行程設(shè)計(jì),在保持超前支護(hù)效果的前提下,提高了移架速度,降低移架次數(shù),減少支架對(duì)頂板反復(fù)支撐造成的破壞;(6)支架底座船形設(shè)計(jì),降低支架移動(dòng)時(shí)對(duì)巷道底板平整度的要求,便于前后推拉及左右調(diào)架。頂梁外側(cè)翻梁可達(dá)90°垂直落下,增加支架在巷道內(nèi)左右移架范圍;(7)支架組采用電液控制系統(tǒng),鄰架控制增加操作人員的安全性。通過(guò)在立柱上安裝壓力傳感器以控制支架的初撐力,既保證了對(duì)頂板的初撐力又避免了因初撐力過(guò)大造成對(duì)頂板的主動(dòng)破壞;(8)采用不同流量與壓力的雙安全閥,在滿足支護(hù)要求的同時(shí),更好地保護(hù)支架。小流量低壓力安全閥用于保證支架的支護(hù)強(qiáng)度,大流量高壓力安全閥用于劇烈沖擊來(lái)壓時(shí)的支架保護(hù)。4超前支護(hù)效果ZFDC44300/25/42型邁步自移超前液壓支架組在神東補(bǔ)連塔礦投入使用后,取得良好的使用效果。(1)提高了人員作業(yè)的安全性。在大采高綜采面順槽使用超前支護(hù)支架后,極大程度上替代了單體支柱支護(hù)方式,大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,減少了作業(yè)人員,提高了作業(yè)以及巷道行人的安全性;(2)提高了對(duì)巷道的支護(hù)能力,超前支架對(duì)巷道圍巖的控制能力較單體支護(hù)進(jìn)一步增強(qiáng),有效控制超前壓力影響區(qū)的冒頂、底鼓現(xiàn)象的發(fā)生;(3)使用超前支架后,超前支護(hù)自動(dòng)化程度大大提高,通過(guò)自移,以及大行程推移油缸的使用,大大提高了超前支護(hù)的前移速度,更好地適合了高產(chǎn)高效工作面的要求。由于超前支架操作強(qiáng)度低,操作快,取消了專門的順槽超前支護(hù)工,提高了工作效率。5神東礦區(qū)巷道超壓利利用的效果ZFDC44300/25/42邁步自移超前支護(hù)支架組在補(bǔ)