ZTC30000/30/55型巷道超前支护液压支架研制

李志勇

(同煤集团安监局)

同煤集团塔山煤矿三盘区8301综采工作面位于该矿1070水平南翼，现开采山4号煤层，该煤层顶底板岩层由厚层砂岩、泥岩、灰岩组成，铝土岩、泥岩具有良好的隔水性能，岩石具有较大的韧性，砂岩、灰岩抗压强度大。该类泥质岩类与砂岩、石灰岩硬脆性岩类的良好组合，既具有隔水性能，又具有一定的力学强度。采掘工作面两巷主要采用“单体支柱+π型钢梁”进行超前支护，支护强度、高度、速度、自动化程度及操作安全性等方面都无法适应现阶段高产高效综采工作面对巷道超前支护的要求[1]。对此，本研究针对该矿三盘区8301综采工作面，对ZTC30000/30/55型超前液压支架进行研发。

1 液压支架结构

1.1 顶 梁

液压支架选用了整体式顶梁，为满足巷道运输要求，顶梁由左右顶梁组成。如图1所示，左右顶梁采用无缝搭接式，通过连接销轴进行连接，其中左顶梁的铰接销孔尺寸略小于右顶梁的铰接销孔尺寸，使得左右顶梁在拼装后，可利用间隙进行微调[2-3]。

顶梁前后配有整体式前梁，通过销轴连接，弥补了架与架之间的支护漏洞，增加了支护长度；顶梁左右配有侧翻板，侧翻板分为一级侧翻板、二级侧翻板，可以通过实际工况选择侧翻板数量，一级侧翻板与顶梁的连接采用了长、短杆的小四连杆结构，增加了支架对巷道顶板的支护面积，保证了行人及设备的安全(图2)。

图1 顶梁组装示意

图2 侧翻板组装示意

1.2 底 座

液压支架底座为分体式底座，在运输巷左右底座之间布置转载机、皮带机，而在轨道巷，左右底座配有左右推移座，通过推移座将左右底座连为一体，进一步提高了支架的稳定性(图3)。

底座上配有底调千斤顶，底调千斤顶缸底与底座通过耳轴连接，活塞头部配装1个带有弧度的圆盘，能够方便快捷地调整支架或转载机，带弧度的圆盘可以减小摩擦力，增大接触面积，并在底座上设计了1个可以放置底调千斤顶的支架(图4)。

1.3 斜 梁

斜梁采用龙门式设计方式，由于支架支护高度大，底座为分体式底座，为保障支架的稳定性，通过龙门式斜梁，前后连杆将底座连为一体，斜梁与顶梁通过1个耳轴连接(图5)，斜梁/耳轴的连接销轴与顶梁/耳轴的连接销轴相互垂直，使得斜梁与顶梁可以进行前后左右四向微调，提高了顶梁对顶板的适应性。

图3 轨道巷推移座底座连接示意

图4 底调千斤顶安装示意

图5 斜梁与顶梁连接示意

1.4 立 柱

立柱采用单伸缩带机械加长杆的形式，通常情况下，立柱通过活塞杆上的销轴孔直接与顶梁进行连接。为提升顶梁对顶板的适应性，在立柱与顶梁柱窝之间增加了1个柱帽(图6)。通过柱帽，立柱与顶梁可以进行前后左右四向微调。

图6 立柱与顶梁连接示意

2 液压支架特点

ZTC30000/30/55型超前支护液压支架主要技术指标为：支撑高度3 000～5 500 mm，支架宽度3 640 mm，初撑力23 256 kN，工作阻力30 000 kN(P=40.6 MPa)，支护强度(平均)0.4 MPa，底板比压(平均)1.3 MPa，操纵方式为手动操纵，质量172.2 t，适用煤层倾角≤10° 。该型液压支架特点如下：

(1)优点。①支架支护高度大，最高可达5.5 m；②支架采用左右无缝式搭接整体式顶梁，顶梁前后装配有前梁，增加了支护长度，两侧装配有侧翻板，侧翻板数量可以根据实际工况选择，提高了支护面积及强度；③左右底座间均配有底调千斤顶，底调千斤顶活塞杆前设计有1个连接座，该连接座为1个带弧度的圆盘铸件，增大了接触面积，减小了摩擦力，方便支架在整体移架时能够随时微调，并能保证支架的稳定性；④斜梁设计为龙门式斜梁，通过前后连杆有效地将左右底座连接为一个整体，提高了支架的稳定性；⑤斜梁与顶梁通过1个耳轴进行连接，耳轴的2个铰接销孔互相垂直，使得斜梁与顶梁可以进行四向微调，提升了顶梁对顶板的适应性；⑥立柱与顶梁柱窝通过柱帽连接，提升了顶梁对顶板的适用性；⑦根据运输巷与皮带巷的使用状况，在运输巷增加了3组左右推移座，左右推移座使得左右底座形成了刚性连接，进一步提升了支架的稳定性；⑧解决了大采高超前支护支架难以随工作面的推进而移动的难题，有利于提高工作面推进速度和工作面的单产水平[4-5]。

(2)缺点。①机头操作阀位置不当，机头操作阀位置不利于人员操作，需要加以改进；②遇到地质构造、底板不平状况时，机头立柱易倒，不易操控，该型支架不具有抬底功能，当底板松软时，容易堆积浮碴，底座容易钻底；③对巷道施工质量要求较高，支架左右移动范围较小，当巷道两帮变形严重、巷道宽度无法保证时，超前支架推移困难；④由于超前支架体积大、质量大，支架在井下安装、拆除比较困难。

3 结 语

详细分析了ZTC30000/30/55型超前液压支架结构及主要特点，并在塔山矿三盘区8301综采工作面进行试验，取得了较好效果。针对超前支架与工作面端头结合处空顶距离大的问题，有必要在超前支架与端头结合处增设1组前梁；在确保安全，符合设计原则的条件下，尽可能减小超前支架的整体质量，顶梁宜采用分体结构。