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大采高综放工作面端头支护技术周志利，苏海（潞安环能股份公司王庄煤矿，山西长治０４６０３１）

摘要：综放工作面端头管理和支护的好坏是决定工作面能否正常运转与安全高效开采的关键。结合王庄煤矿大采高综放工作面的开采技术条件，分析了大采高综放开采条件下工作面端头支护的特点和要求，介绍了自主开发研制的ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架的技术特征、结构、工作原理和特点，初步使用取得了良好的现场应用效果。关键词：大采高；端头支护；自移式中图分类号：ＴＤ３５５文献标识码：Ｂ文章编号：１００５・２７９８１２００８）０６—００１８－０３

综采工作面端头是指工作面与回采巷道的交汇处，端头区是采运设备的交接点，设备布置密集，而且是行人、输煤的咽喉，端头管理和支护的好坏，是决定工作面能否正常运转、工作面安全程度的关键。目前我国配套大功率采煤机，大功率、大运量刮板运输机，大配套的端头支架还没有成功的架型，普遍采用十字型金属铰接顶梁配合单体液压支柱支护。为了防止端头区的冒落矸石涌入开采空间，保证工作面采放作业的正常进行，在工作面下端头的排头支架尾部各设置一组密集支柱。在支架推溜、移架过程中，端头的支护型式移动非常繁琐，增加了工人的劳动强度，并且移动较慢，给综采工作面的管理带来一定困难。亟需针对大采高综放工作面的大功率、大运量、高可靠性刮板输送机及自移式转载机等大配套设备，研制一种适合大配套设备，结构简单、重量轻、移动安全可靠，适合高产高效的端头支护支架，实现端头作业的机械化，减少工人笨重的体力劳动，降低事故率，提高工作面的推进速度，实现工作面高产高效安全生产。文章将结合王庄煤矿６２０３大采高综放工作面的具体情况，对大采高综放开采条件下，端头支护技术进行分析研究，为类似开采技术条件下工作面安全高效开采提供借鉴。

１大采高综放工作面概况１．１地质条件６２０３工作面地面位于岭上村南，工作面井下位置位于６２盘区。地面标高９２４—９２７ｍ，工作面井下标高６２６—６７４ｍ。工作面东接４３三下山放水巷，西接６２胶带和轨道；南临６２０１未采面，北临６２０５已采面。工作面煤层底板倾角一般在１～５０。工作面围岩及其特征，见表１。１８表１６２０３大采高综放工作面围岩及其特征围岩名称岩石名称厚度／ｍ岩石描述１．２开采技术条件工作面切眼长２１４．５ｍ，东西方向布置，沿倾向推进；可采长度：运巷为ｌ７４０ｍ，风巷为ｌ７２４ｍ；停采线：风、运巷距各自车场口中心线１０ｍ；６２０３工作面风巷里侧为瓦斯巷，其煤柱宽度为１５ｍ；风巷外侧与６２０５已采面留５ｍ保护煤柱；运巷外侧为实煤体。工作面为倾向长壁布置，采用后退式综合机械化大采高低位放顶煤一次采全高全部垮落采煤法。工作面机采高度３．６ｍ，循环进度０．８ｍ，放煤平均高度３．４１１１，放顶煤区段平均为２０８．５ｍ。２大采高综放工作面端头支护的特点和要求大采高综放工作面端头区围岩在多种支承压力作用下，受采动影响最大，矿压显现复杂，无立柱空间大，所以端头既是顶板维护的重点，又是顶板管理的难点。区内布置设备较多，包括前、后刮板输送机机头，转载机机尾等。大采高综放工作面端头支护的技术特点和要求：１）大采高综放工作面端头设备复杂，体积庞大，特别是配套的大功率设备，要求端头支架不但要保证各种机电设备得到正常维护，而且有较大的无

收稿日期：２００８－０３－１８作者简介：周志利（１９６２一），男，山西洪洞人，成绩优异高级工程师，在读博士，从事煤矿生产技术管理工作。

万方数据２００８年６月周志利等：大采高综放工作面端头支护技术第１７卷弟６期立柱空间，以保证此处设备的正常运转及顺利前移。２）大采高综放工作面采高的增大，势必引起端头支架结构高度相应增大，使得端头支架极易出现歪斜、扭转以至倾倒，因而要求支架必须具有良好的横向与纵向稳定性。３）大采高综放工作面端头支架必须结构简单，重量轻，并能实现自身移架。４）大采高综放工作面端头支架必须满足与综采工作面回采巷道机电设备的配套性，支护面积大，支撑强度高，有护巷及护帮能力，系统运动灵活，推拉力满足要求。５）大采高综放工作面端头支架支护高度和宽度必须能适应巷道宽度和高度的变化。３大采高综放工作面新型端头支架研制大采高综放工作面端头处配套设备多，上方悬顶面积大。为了控制好该处顶板，为材料和人员的进出、为排头（过渡）支架，工作面输送机、采煤机、巷道转载机等配套设备提供一种安全可靠的工作空间，王庄煤矿在国内首创研制了位于外帮ＺＤｗｘ—０７型侧向自移式端头液压支架。该端头液压支架构思新颖、独特，具有可靠支护和自动行走的功能，其技术指标及特点等如下：３．１技术特征ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架的技术特征，见表２。表２ＺＤＷＸ—ｃｒ７型侧向自移式端头液压支架的技术特征ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架达到了以下指标要求：１）支架大修周期达到产煤８００万ｔ以上。２）端头支架拉移一个步距时间２—３ｍｉｎ。３）满足年产８００万ｔ的总体要求。３．２端头支架的结构整个支架由底梁、立柱、顶梁、前探梁、横梁组成多个框式结构，并通过特殊机构连结为一体，使结构间既能相对运动，又能相互制约。支架工作由操纵台控制，支架升降、行走通过液压元件执行。端头支架结构的详细说明如下：１）端头支架由四架棚式支架组成，每架四根立柱，行程８００ｍｌｎ，顶三根横梁，梁与梁之间连接组成一体。２）顶梁２．４ｍ与设置的伸缩式掩护梁Ｏ．８ｍ可支护顶面积四分之三以上，剩余的四分之一端头顶面积由排头支架用原方式支护。３）前后支架由推移油缸连接，前推后拉与采煤面设备、转载机同步前进，一次前进８００—１０００ｍｍ。４）立柱两排距离利用转载机与煤壁之间的距离，一般１．５ｍ左右，在正常情况下柱间距离保持在７００ｍｍ以上，便于人员行走及设备检修，如果遇到

综采设备偏移向巷道巷，特设每架一拉柱油缸，使前排立柱后移直至两柱脚并拢，给转载机留出前进空间。５）行走采取悬梁式，在四架间设立两条Ｈ型钢道轨，当一架降柱时上横梁底部装载设滚轮，降在滑道上托住支架，由推移油缸推移。立柱脚离地随架移动。滑道与支架互为支撑。６）顶梁间空间达７００ｍｍ，移架时下降高度不小于３００ｍｍ，可最大限度的不破坏锚杆头及锚索头，

从而保证巷道的完整性。７）在未架上顶梁间联结采取铰链式，可随排头支架后掩护梁降低高度。ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架结构，见图１。

图１ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架结构三维效果３．３工作原理ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架将１２个框架结构组成四个支架，每两个支架编为一组，两组支架之间用二对液压执行元件相连。每组支架间

互为支点交替前进。在四架支架同时支撑的条件下，其工作过程如下（先将第二架操纵台的手柄扳向８连锁一边后，再进行下列操作）：１）在第三架操作台：降①架前探梁一①架降柱－÷推①架前移＿＋①架升柱－＋升①架前探梁；２）降②架前探梁－＋②架降柱一拉②架前移

１９万方数据２００８年６月周志利等：大采高综放工作面端头支护技术弟１７卷弟６期＿＋②架升柱一升②架前探梁；３）到第二操纵台：连梁开锁＿降③架前探梁－＋③架降柱＿推③架前移．＋升③架柱一升③架前探梁：４）降④架前探梁＿④架降柱＿拉④架前移＿升④架柱－＋伸④架前探梁＿连梁闭锁。３．４端头支架的特点１）顶梁与掩护梁可支护顶面积２／３以上，剩余１／３的端头顶面积由排头支架用原方式支护，可适应巷道和工作面宽度变化的要求。２）前后支架推移油缸连接，前推后拉与转载机同步前进，一次８００～１０００ｍｍ。３）端头支架与转载机、运输机、排头架不接触，不干涉端头现有综采配套设备之间已形成的相互关系，支架适应性强，可在所有综采面端头推广使用。４）端头支架的额定工作阻力为１２８２４ｋＮ，单柱初撑力６３０．５ｋＮ，总初撑力１００８８ｋＮ，加上煤壁自然支撑和锚索支撑，可实现安全支护。５）支架下两前后立柱间距大于７００ｍｍ，可为综采工作面人员进出提供安全通道。６）支架结构简单、操作灵活可靠，支架维修方便，各部件均可拆卸，便于安装、下井、搬运，管理使用简便。４侧向自移式端头液压支架的配套与应用效果４．１支架的安装与使用ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架的地面安装调试，见图２。图２ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架地面调试ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架位于端头下巷道的外帮一侧，与工作面排头支架、采煤机端面相对（互成９０。），末架与转载机尾、排头架刮板输送机槽摆齐，首架与采煤机基本一致。支架的前探梁端朝采煤机一方。支架最外侧与巷道外帮之间隙应大于１００ｍｍ，支架内立柱与转载机之间隙也应大于１００ｍｍ以上。将支架的乳化液进回液管分别与泵源管道相接。液压操纵阀及控制内容：为保护支架操作人员的安全，整个液压系统分两个操纵台进行控制。操作人员在第三架操纵台上控制第一架、第二架端头支架的降柱一前进一升柱动作，在第二架操纵台上控制第三架、第四架端头支架的降柱一前进一升柱动作。４．２应用效果通过６２０３大采高综放工作面初步使用，该端头支架取得了良好的使用效果。１）支架工作阻力、初撑力大，改善了顶板的支护效果，控制了顶板的离层和破碎，有效地维护了端头超前支护部位设备和人员安全作业空间。２）减轻劳动消耗２０％以上，大大减轻了工人劳动强度。３）支架采用集中控制形式，端头支架、超前支架及配套设备实现了协调快速推移，满足了工作面高产对端头设备频繁快速推移的要求。４）加快了整个综放面的开采速度。５）改善了工人工作环境，减少了伤亡事故。

５结论１）大采高综放工作面端头支架要具有较大的无立柱空间，良好的横向与纵向稳定性，结构简单，重量轻，能实现自身移架。２）大采高综放工作面端头支架必须满足于综采工作面回采巷道机电设备的配套性，支护面积大、支撑强度高，有护巷及护帮能力，系统运动灵活，推拉力满足要求的特点。３）ＺＤＷＸ—０７型侧向自移式端头液压支架工作阻力、初撑力大，改善了顶板的支护效果，有效控制了顶板的离层和破碎，维护了端头超前支护部位设备和人员安全作业空间。４）ＺＤＷＸ一０７型侧向自移式端头液压支架采用集中控制形式，端头支架、超前支架及配套设备实现了协调快速推移，满足了工作面高产对端头设备频繁快速推移的要求，实现了工作面安全高效开采。

［责任编辑：张雪松］

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