大倾角综放液压支架稳定性动态和防倒防滑措施分析

毛　磊

（唐山开滦铁拓重机公司，河北 唐山 063100）

大倾角综放液压支架稳定性动态和防倒防滑措施分析

毛磊

（唐山开滦铁拓重机公司，河北 唐山 063100）

大倾角综放液压支架为矿井生产奠定了基础，成为煤炭企业发展的重要保障。本文结合大倾角综放液压支架稳定性和防倒防滑存在问题，阐述了支架受力情况及稳定性动态，进一步提出防倒防滑的具体措施，对实际生产有一定的借鉴意义。

大倾角；综放液压支架；稳定性分析；防倒防滑；解决措施；采煤技术

1.概述

目前，随着矿业企业发展的需要，大倾角综放液压支架被越来越多地应用到实际生产中，有效地解决了煤矿综采生产工艺和安全管理存在的问题。但是因大倾角综放液压支架的大倾角特质很容易出现液压支架不稳定及下滑的情况。具体分析如下：

液压支架在自由状态下是处于失稳状态的，此时就会出现倾倒现象。当顶梁受到邻架约束时也可能会出现向上倒架现象；移架、调架困难。同时，工作面输送机出现下滑，而且严重，特别是放顶煤工作面后部输送机下滑严重，前移比较困难。

出现上述的情况后，工作面下排头支架就得依靠人为调整、防护，管理难度大，严重危及操作人员的生命安全；输送机溜槽与支架、采煤机连接件、导向件工况差，影响生产效率。在实际中要想解决大倾角综放液压支架存在的这些问题，首先还得从大倾角综放液压支架受力情况来分析。

2.大倾角综放液压支架受力情况分析

由于煤矿开采地质条件的特殊性，大倾角综放液压支架在工作面受到上覆岩层的重力作用，重力沿法向及切向的分量随倾角的变化而变化。倾角增大的同时支架所受的切向分力也会进一步增大，法向分力减小，从而向下的下滑力也会随着增大，逐步加大支架侧向载荷。

2.1横向受力情况。在煤矿生产中大倾角综放液压支架的顶梁排列较密集，相互间就会存在顶梁侧护板的约束，此时在支架下滑过程中主要是靠底座的下滑，这样就会引起支架向上倾倒，假设我们在底板反力作用点O处，以此为坐标点建立直角坐标系，沿倾向的方向设为X轴，垂直煤层设为Y轴，就会得到如下的大倾角综放液压支架横向受力图1。

大倾角综放液压支架在顶板的压力P和自重G，上下挤靠力P上、P下，底板对支架支持力r，支架初撑力反力q，顶、底板对支架的摩擦力作用下处于平衡状态。

2.2纵向受力情况。大倾角综放液压支架纵向受力的情况用图2表示。F1F2分别代表的是单根前后立柱的支撑力，W3为掩护梁上面散落的煤岩体重力，kN则是其对掩护梁的正压力，其余各数值间的关系如图2所示。

3.大倾角综放液压支架稳定性动态分析

一般地，大倾角综放液压支架稳定性是包含有支架沿工作面倾斜方向的下滑和倾倒。在实际的工作原理中支架自重和顶板施加在支架上的压力，在工作中有下滑或倾倒现象，假设不考虑输送机等零部件间的相互挤压，单个支架的静态稳定性就会随着支架工作组的力以及顶板摩擦系数的增大而提高。同时在支架前移中动态稳定性与支架宽度高度等有关，此时会出现下滑或挤压。具体分析如下：

3.1防倒方面的稳定性。如图3所示，支架在顶板的压力P、支架自重W以及其他要素作用下处于平衡状态。倾斜煤层的顶板是沿着接近于重力方向的曲线位置移动。这个时候对支架产生的压力也会不完全沿着重力方向，甚至可以把它视为就是沿着重力方向。如果当支架所受到的合力作用点可以偏向支架的边缘，这样就会导致支架倾翻，如果在力矩极限平衡时底板的反力作用点就会出现在O点的位置，此时就变成了如图4所示的情况。

3.2抗滑方面的稳定性。大倾角综放液压支架在重力W和顶板压力P作用下有沿着底板坡度下滑的趋势，保障不下滑的唯一条件是抗滑力要大于或等于滑动力。一般地，如果煤层的倾角大于15°时候就有必要采取防滑措施来保持稳定性了。

总之，影响大倾角综放液压支架稳定的因素比较多，但是主要的因素是矿井面的地质条件和支架结构所致。不同的矿井条件相差是很大的，煤层的强度、倾角以及地质构造都会直接或间接地影响稳定性。但是不同支架的架型、重心、初撑力等也会影响到支架的稳定性，在实际的生产中要根据具体的情况分别采取措施加以预防。

4.大倾角综放液压支架防倒防滑措施

近几年来，随着煤矿综采工艺水平的不断改善，大倾角综放液压支架防倒防滑措施也有了一定的进步。据不完全统计，从煤矿工作面设备的布置到支架防倒防滑再到输送机等的防倒防滑都有了很大的进步。本文结合煤矿工作中对支架采取的防倒防滑措施来进一步印证。

4.1安装防倒防滑装置。一般这是最简单也是最直观的预防大倾角综放液压支架防倒防滑的措施。大致可以安装支架防滑装置、支架防倒装置、输送机防滑装置这3种，这其中支架的稳定性是放倒防滑的基础。具体如图5所示。

具体采取的措施是：对于液压支架的放倒措施来说可以参照图5的平拉和斜拉方法，在相邻之间的顶梁位置设置放倒千斤顶，通过这个的作用可以把支架连成一个整体增加抗倒性能。这是平拉解决抗滑的方法。

对于斜拉来说是在相邻之间设置千斤顶和锚链组成的斜拉放倒千斤顶，它的一端固定在上方支架的底座，另一端固定在下方支架顶梁上。

对于防滑来说，又可以分为支架防滑和输送机防滑。支架的防滑在底座前面或者后面设置防滑装置。前面的部分是在过桥处设置防滑千斤顶，后面排头第1架的地方用千斤顶加锚链装置和上部分支架连接。

在输送机防滑措施方面可以采取底座和输送机间设置防滑千斤顶。对于放顶煤支架的后部输送机卡在底托架上支架可以前后滑动，进一步限制摆动。

4.2采取安装过渡支架的措施。一般采取的措施是在每两架的底座间设置1调架千斤顶，两顶梁间再设置1防倒滑千斤顶，在拉架前用调架千斤顶和防倒滑千斤顶调正后再拉移，拉移支架后用单体支柱辅助调整。

4.3采取改善生产工艺的方法。这就得在生产设计时在工作面的角度布置为伪斜，尽量减少工作面的真倾角角度。在推流方式上可以采用从下往上的移架办法，先推1次机头就可把输送机上移大概约30cm距离。或者也可以采用合理的回采工艺将工艺特点设置于设计中提高工作面设备稳定性。

［1］代瑞锋.大倾角综放开采液压支架稳定性分析与控制措施［J］.黑龙江科技信息，2015（13）：28.

［2］闫化晴，等.大倾角综采面液压支架适应性分析［J］.煤炭技术，2015，34（5）：233-235.

［2］李世俊，宋志强，等.大倾角综采面液压支架稳定性分析及控制［J］.煤炭与化工，2014（6）：4-6.

［4］陈洋，韩志婷，等.大倾角综采面液压支架稳定性分析［J］.陕西煤炭，2011，30（4）：34-35.

TD355

A