综采面自移单元式巷道液压支架超前支护应用研究

综采面自移单元式巷道液压支架超前支护应用研究

刘益添

宁夏天地奔牛实业有限公司 刮板机研究所，银川 750000

摘要：针对我国综采工作面实际情况来看，传统的超前支架迁移操作可能会对顶板造成破坏问题，鉴于此所造成的影响较大，所以需要得到优化。在此过程中还需对自移单元式巷道超前支护液压支架进行支护，才可优化前期操作，此过程需要对支架的形式和支架承载能力原理作出分析，最终对技术方面进行研究，以此分析出支架操作台的前支架升降需求，最终实现前支架对顶板的支撑要求。支架迁移工作可以有效利用轨道进行操作，此过程可以对移动速度和安全进行控制，因此自身具有一定特点，所以被广泛应用在综采工作面的推进工作之中，此过程也解决了传统操作中的瓶颈问题，最终推进了矿井的安全生产操作。

关键词：综采面；自移单元式巷道液压支架；超前支护；应用

引言：在煤矿井下综采面工作中，两端需要进行支护操作，才可保证开采工作的安全性。一般情况下综采面工作整体流程操作机械化水平较为薄弱，但是随着自动化开采技术的不断推进，我国矿井生产能力在不断提升，但是此过程对于我国综采面支护的安全提出了更高要求。在综采工作过程中顶板很容易破碎，此时周围的岩石均属于不稳定的状态，因此整体在回采过程中影响范围对于支护的压力较大。针对当前煤矿综采工作而言，传统的工作方式在移动过程中会对顶板支撑造成影响，因此巷道的压力在随之增加，此时相关施工人员为了解决施工过程中出现的各类问题需要使用支架，以此解决各类问题，促使使用效果提升。

1. 自移式超前支护液压支架结构及工作原理

自移式超前支护液压支架由以下几个部分组成单架、推移油缸、阀组、胶管、横联油缸等，具体如图1所示。在图中我们可以看出整体参数具体内容如下：首先每组支架都需保持相互独立并且左右两个支架还需保持连接的状态，此过程更加便于后续运输和维护操作，也方便了整体安装工作。其次，为了确保支架安装的稳定性，支架需要派遣四个连杆机构，确保支架在工作过程中可以减少侧倒情况。再次在实际施工过程中如果施工巷道顶板情况不达标，超前支护液压支架需要连接多个支架进行操作，结合实际需求可以适当进行延长，此过程需要保证稳固性，才可优化各方面操作。为了确保稳定性，相关施工人员选择了推移座与推移油缸相互连接的方式进行施工，最终满足了顶底板的适应能力，同时还优化了后期的工作需求。对于支架底座的设计工作而言，也需要结合实际需求进行结构设计，尽可能减少移动过程中的阻力，最终促使支架在移动过程中不产生扎底现象。最后在支架彻底安装成功后，中间需要预留较多的通道，确保可以便于施工人员进行行走和操作，并且还需为后续的物料运输作出考虑，以此才可满足整体施工需求，最终完善整体工程质量。

图1自移式超前支护液压支架外形图

图中1标注主要指的是单架，2表示的是推移油缸；3表示的是阀组；4表示的是胶管；5表示的是横联油缸。

2. 支护工艺

支护工艺具体流程如下：首先在支护过程中需要将支架降低到一定高度，并且在实际使用过程中还需结合伸出活塞杆的支持，以此确保支架可以超前移步，以此达到初撑力的作用，在一定基础之上还需不断向第一组超前杆的位置进行迁移，以此完成前移操作。在第二组超前支架进行操作前期需要结合支架自身作用进行收前梁操作，以此满足降低拉伸活塞杆的操作距离，确保支架可以前移一个距离，并且确保升降架可以达到初撑力需求，最终展开前梁，完成第二组超前支架的前移工作。此时如果工作的巷道条件较差，超前支架工作过程中则可以选择左右移步的方式进行操作。除此之外，对于采煤机工作而言，需要开启第三组超前支架的收回操作，结合降架操作确保可以在拉架的过程中收回活塞杆，以此确保支架可以前移一个位置，此过程需要依靠升架的方式满足初撑力的需求，最终完善两端前梁操作，以此确保第三组超前支架的前移操作满足实际需求。对于端头而言，三个支架需要同时进行推移以此达到转载机的需求，最终优化步距的前进。除此之外，在割煤过程中也需按照机尾的方向进行循环操作，最终完成整体操作，实现循环保障^[1]。

3. 受力分析

1. 顶梁受力分析

顶梁的受力分析需要结合此项工作中顶梁集中的状态进行分析，如果此时顶梁中间的位置出现了各类破损现象，那么很容易造成断面问题，此时断面会造成危险现象，并且还会严重影响计算的准确性。为了规避相应的风险，相关操作人员需要按照以下流程加强计算力度。结合立柱工作的阻力和断面距离进行分析，随后计算出最大应力，最终对抗弯截面模量进行分析，以此结合空心矩形截面的宽度和高度对内宽内高进行分析，从而分析出最大应力和安全系统，此过程安全系数需要控制在设计要求内，才可保证后续施工的有效性。

2. 底座受力分析

底座的两个柱窝处中间会形成三个截面，三个截面会造成危险问题，此时需要应用力学计算对后续工作进行分析，以此确保底座的支点可以满足实际需求，并且保证后续相关工作的有效性。在力学方程使用过程中需要对柱窝处的受力情况进行分析，其中最左端的作用力最为关键，同时两个柱窝的中心距离也需得到控制，最终分析出底端的长度，从而优化各方面操作。在计算过程中可以看出柱窝的弯矩最大处需要进行分析才可保证整体数据可以满足实际需求，以此进行后续操作。

4. Solid Edge的应用

Solid Edge是当前技术公司中开发的一种三维操作软件此类软件在使用过程中具有一定优势，整体以一体化的操作模式进行分析处理，以此满足各类需求。软件在使用过程中可以结合相关数据的分析对参数进行优化，在参数设定过程中采取了单一的数据库分析分析方式解决了各类特征问题，同时在分析过程中也规避了各类弊端问题。除此之外，还涉及到了模块化的工作方式，模块化内容包括以下几个模块：草绘、零件、组件、制造、绘图等，客户可以结合自身实际需求对其进行选择以此完整最终的安装工作。Solid Edge属于一种特征方式，此类过程需要将生产工作中的内容进行进程控制，以此完成具体的工程设计，并且在实际使用过程中对机械产品的设计进行优化，因此当前此类三维设计软件被广泛应用在各个领域之中^[2]，超前支护的三维图如图2所示。

图2超前支护整体三维图

结论：综上所述，本文研究的超前支护内容满足了安全性需求，并且也减轻了工人的工作量，从而解决使用超前支架迁移过程中顶板的破坏问题。随着我国技术方面的提升，超前支架得到了转变，在速度和支撑方面均满足了现代化的需求，并且单元式超前液压支架可以的支撑范围得到了扩大，所以液压支架也成为了超前支护的一种。单元式的超前支架与传统的液压支架相比较，自身机械化程度逐渐加强，所以也减少操作人员数量，整体功效得到提升。此类支架选择使用单轨道吊起的方式进行工作，因此整体提升采矿的速度，形成高效工作的局面。

（注：本文为宁夏回族自治区2021年重点研发计划项目研究成果，项目编号：2021BDE932012）

参考文献：

[1]张翼翔,郭治岳,赵笑然.浅埋引水隧洞下穿高速公路超前支护体系研究[J].山西建筑,2022,48(05):135-138+142.

[2]姚强岭,朱贵伟,郑闯凯.厚煤层沿空巷道主动式超前支护技术与实践[J].采矿与岩层控制工程学报,2022,4(01):5-15.

（注：本文为宁夏回族自治区2021年重点研发计划项目研究成果，项目编号：2021BDE932012）