采煤工作面液压支架的防倒防滑研究.pdf

2023 年第 9 期2023 年 9 月煤炭资源是中国能源结构中占比最大的一种不可再生资源，极大程度推动着国家经济的发展，同时也提升了周边居民的经济水平，满足了各行各业的资源需求。随着开采难度和深度的加大，煤矿采煤技术的发展更加自动化、智能化及现代化，煤矿的生产效率与安全性不断提高。采煤工作涉及的机电设备较多，其中液压支架是必不可少的一部分，也是采煤环节的关键设备，其主要作用就是对煤层顶板进行支护，从而防止顶板出现坍塌、冒顶等事故，以免给煤矿企业带来一定的困扰。因此，需要高度重视液压支架的稳定性，避免因判断失误或操作不当导致液压支架出现倒架、滑架、压架等事故，一旦出现这些事故，那么就会影响煤矿采煤的安全性、稳定性，需要结合实际情况选择合适的防倒防滑措施，从而确保煤矿采煤工作顺利推进。1液压支架的重要作用在煤矿实际生产中，起到最重要作用且最核心的机电设备就是“三机一架”，不仅影响着煤矿的生产效率和质量，还决定着煤矿采掘的安全性和可靠性。“三机一架”是指采煤机、带式输送机、刮板运输机和液压支架，而液压支架是煤矿生产的重要设备。液压支架的重要作用主要体现在以下两方面：一方面，液压支架是煤矿采煤机、刮板输送机和带式输送机的基础，是这三种机电设备的桥梁和纽带，同时也是综采工作中最重要的机械设备之一，如果液压支架可以充分发挥其作用，那么煤矿可实现高质量、高效率生产；另一方面，采煤机割煤环节需要液压支架的有效支撑，液压支架是保证采煤工作面安全的重要设备，只有确保开采环境的安全，才能保障施工人员的生命安全1。因此，煤矿企业需要加强对液压支架的管理和维护，避免出现支架倒滑等事故，减少因液压支架造成的安全事故，为煤矿顺利生产奠定良好的基础。2采煤工作面液压支架倒架和滑架的原因在煤矿实际生产的过程中，采煤工作面液压支架承受着煤矿巷道顶板的压力。调查发现，煤矿中液压支架的主要事故有支架降架、死架及支架倾斜甚至倾倒。造成液压支架死架或降架的原因比较单一，通常情况下发生在特定的区域内，处理所选择的方式比较简单，并且不会影响煤炭资源的正常生产2。但是如果液压支架发生倒架、滑架事故，其影响因素多且复杂，并且会产生多米诺骨牌效应，从而导致其他的支架也倒架或滑架，极大程度影响了煤矿的开采效率，还会带来一定的安全风险。因此，为了进一步保证液压支架的稳定性，收稿日期：2022-12-26作者简介：杨磊，1992 年生，男，山西应县人，助理工程师，主要从事煤矿综采方面的工作。采煤工作面液压支架的防倒防滑研究杨磊（晋能控股煤业集团同发东周窑煤业有限公司，山西 左云 037101）摘要：采煤工作会涉及各种各样的机电设备袁 其中最重要的设备之一就是液压支架遥 液压支架主要起支护的作用袁进一步确保煤矿采煤工作的安全性和可靠性遥 主要介绍了液压支架的重要作用袁 液压支架会受各种因素的影响而出现倒架和滑架事故袁 具体阐述了引起液压支架倒滑的原因袁 并根据实际情况制定了液压支架的防倒防滑措施袁 从而确保液压支架的稳定性遥关键词：采煤工作面曰 液压支架曰 防倒防滑措施中图分类号：TD355+.4文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)09-0197-03Anti-falling and Anti-slip of Hydraulic Support in Coal Mining FaceYANG Lei(Tongfa Dongzhouyao Coal Industry Co.,Ltd.,Jinneng Holding Coal Industry Group,Zuoyun 037101,Shanxi,China)Abstract:Coal mining involves a variety of electromechanical equipment,one of the most important equipment in which is thehydraulic support.Hydraulic support mainly plays a supporting role to further ensure the safety and reliability of coal mining.Theimportant role of hydraulic support was mainly introduced.Hydraulic support affected by various factors will have falling and slipaccidents.These causes of hydraulic support falling and slip were elaborated,the anti-falling and anti-slip measures were studiedaccording to the actual situation of the hydraulic support,so as to ensure the stability of hydraulic support.Key words:coal mining face;hydraulic support;anti-falling and anti-slip measures（总第 216 期）实践运用1972023 年第 9 期2023 年 9 月做好液压支架的防倒防滑工作，需要详细分析影响因素，做好应对措施。2.1地质条件差部分煤矿的地质条件相对复杂，开采环境较差，煤层可能存在底板破碎、倾角超过 15毅、含水量大等现象，在此类环境中进行煤矿开采时，由于措施不当，极有可能出现液压支架倒架、滑架故障。如果煤层的底板破碎，那么可能会造成液压支架的底部不牢靠，严重时可能会发生滑移现象，在长期的生产中支架会逐渐倾斜，最终倾倒。如果采煤中发现煤层的倾角过大，那么液压支架的重心就会发生偏移，从而造成液压支架的底座与重心无法统一，使得液压支架存在严重的倒架、滑架风险。2.2开采高度在煤矿采掘中，部分煤层厚度较大，从而使煤层开采中产生支架超高的情况，如果液压支架出现超高情况，会造成液压支架的重心变高。而开采的煤层又具有一定的倾角，液压支架的底座支撑面无法满足支架的需求，从而导致液压支架发生倒架、滑架故障3。当煤矿中出现片帮掉顶、顶板破碎时，若液压支架所承载的压力超过顶板压力，支架也有可能倾倒。2.3输送机拉扯液压支架在煤矿回采的过程中，受很多因素的影响会有较大的产量或瞬时产量，导致煤炭输送机出现中间压死落后的现象，输送机的中间一旦被压死，很有可能会发生输送机拉扯液压支架的情况。这主要是因为煤炭输送机的两端相对固定，若其中间部分发生收缩，就会导致机头与机尾的距离不断缩短，进而拉扯液压支架，造成液压支架失去平衡，发生倒滑事故4。2.4支架管理不善随着社会的进步，人们逐渐意识到对煤矿中采煤设备进行管理和维护的重要性。但是一些煤矿企业严重缺乏这方面的意识，没有对液压支架进行科学合理的维护和管理，极大程度增大了液压支架发生倒滑的概率。在采煤工作中，煤矿企业应安排相关人员及时查看液压支架的工作状态，充分了解液压支架是否能够继续正常、安全工作。另外，煤矿企业在对液压支架进行安装时，没有聘请高素质、高技能专业人员，安装人员主要凭经验操作，严重缺乏对液压支架进行管理的安全意识，给后续液压支架的正常运行带来潜在危险。3采煤工作面液压支架防倒防滑措施3.1液压支架防倒措施煤矿企业针对液压支架采取的防倒措施具体包括以下几方面。1)使用斜撑柱子。在对液压支架进行移架时，如果支架的倾斜角度很小，那么在移架过程中将支架扶正即可，采用的方法是将斜撑柱子放置在支架倾斜方向的顶梁下方，在拉架时，支架在斜撑柱子的作用下被扶正。2)采用千斤顶扶架。如果液压支架的倾斜角度较大，那么煤矿企业可借助千斤顶扶架，采用的千斤顶应多于两个，相互间配合。之所以需要利用千斤顶扶正，主要是因为上方支架的顶梁可通过千斤顶拉住，当拉稳之后，再将千斤顶下放，以一个与上方相反的方向去拉底座，从而使两者之间形成相反的作用力。3)预设防倒装置。大部分液压支架未安装防倒装置，因为一旦发生倒架的情况，局面很难控制，并且容易诱发连锁反应，一个支架倒下，相邻的支架也有可能倒下，从而对其他支架产生影响。因此，煤矿企业需要科学合理地使用防倒装置。如果工作面的倾斜角度比较大，那么在选择液压支架时需要选用设有防倒装置的支架。其中防倒装置主要分为两种类型：一种是链式防倒装置，这种装置较为简单，主要是在两个支架之间，通过圆环链将二者连接，圆环链是一种耐用且强度高的索具，安装时需要保证圆环链具有一定的富余量，从而确保支架能够交错移动，而且相邻的支架可以互相拉扯；另一种则是在液压支架的中间设置千斤顶，通过千斤顶的作用使支架相互制约5。4)及时发现问题。在实际工作的过程中，相关人员对液压支架进行移动时，只要工作人员认真负责，那么基本可以控制支架的状态，从而避免发生液压支架倒架事故。同时，需要加强对煤矿顶板或底板的关注，避免发生安全事故。3.2液压支架防滑措施煤矿企业针对液压支架采取的防滑措施主要包括以下几方面。1)正确设置锚固装置。因为煤炭输送机下滑的作用力会严重影响液压支架的稳定性，为了进一步降低对液压支架的影响，需要正确使用锚固装置，从而有效阻止输送机发生下滑或偏移。煤矿企业可将锚固装置设置在输送机的机头和机尾，当输送机的机头和机尾在到达新的地点之后能够及时将锚固装置的支柱升起，并且给予足够大的支撑力，防止出现顶空的现象，从而使得输送机的机头和机尾不会发生移动。2)使用支架防滑装置。液压支架防滑装置的种类和型号都较多，但是其基本构造都是由多个单体支架按顺序连接而成，并且在固定时会选择防滑千斤顶。当任意一组支架需要移动时，其中部分具有固定的作用，其他部分则是控制降架，并能够前移。液压支架之间存在互相牵制的作用，主要是通过防滑千斤顶进行操作，从而有效降低液压支架滑架的发生率。3)工作面保持微倾。造成输送机不断下滑的重要1982023 年第 9 期2023 年 9 月原因之一就是工作面倾斜，如果输送机下滑严重，那么工作面的倾斜角度也会不断增大6，所以，相关人员需要对工作面进行微调。在此过程中值得注意的是，需要确保井下煤壁与液压支架的偏移方向是相互垂直的，一旦发现上下顺槽不平且工作面有略微的倾斜，就必须进行调整，保证顺槽与工作面垂直。在调整好之前，顺槽与支架的排列是平行的。4液压支架防倒防滑装置具体分析4.1结构分析随着科学技术的进步，研究者不断地对液压支架的防倒防滑装置进行创新和改善，新型液压支架的防倒防滑装置结构如图 1 所示，其中主要的结构有移动轮、通槽、抽拉板、控制按钮、支撑板、固定座、螺纹杆、双轴电机等。双轴电机设置在通槽内，可通过双轴电机带动螺纹杆转动，在螺纹杆转动的情况下可以有效增加与地面的接触面积，进一步增强底座的稳定性。支撑板的右端连接固定板，而固定板可以对单轴电机起到一定的支撑作用，固定板的上表面固定连接有单轴电机，双向螺纹柱的右端位于支撑板的右侧，并且与单轴电机的输出端固定连接。双向螺纹柱上螺纹连接有螺纹筒，螺纹筒的外表面固定连接有固定座，固定座的上表面固定连接有加持件。通过单轴电机、螺纹筒、固定座、加持件和双向螺纹柱的设置连接7，液压支架的稳定性进一步提升，整个装置的实用性大幅度提升。1移动轮；2抽拉板；3通槽；4控制按钮；5蓄电池；6支撑板；7螺纹筒；8固定座；9加持件；10第二限位块；11第一限位块；12双向螺纹柱；13双轴电机；14第二限位槽；15凹槽；16单轴电机；17螺纹杆；18第一限位槽；19底板。图 1新型液压支架防倒防滑装置结构示意图4.2工作原理及使用流程分析在实际使用液压支架时，通过控制按钮对双轴电机的转动进行控制，在双轴电机的作用下螺纹杆转动，伴随螺纹杆的转动，抽拉板距离双轴电机越来越远，甚至将抽拉板从通槽内抽出，进而极大程度增加了与地面的接触面积，以此来确保装置的稳固性。再通过按动控制按钮，单轴电机进行工作，促使双向螺纹柱转动，造成螺纹筒在其表面发生位移，而且螺纹筒会使固定座和加持件也发生移动，从而完成液压支架底座的稳定固定7。图 2 为新型液压支架防倒防滑装置电路连接图。图 2新型液压支架防倒防滑装置电路连接图4.3装置特点分析螺纹杆通过双轴电机的带动进行转动，从而使得抽拉板在移动轮的配合下向远离双轴电机的方向移动，极大程度增大了与地面的接触面积，有效确保了底部的稳固性。螺纹筒、单轴电机、加持件、固定座、双向螺纹柱的设置有利于对液压支架进行进一步的加固，使得整个装置的实用性大大提升8。5结束语综上所述，在实际采煤工作中，液压支架起着至关重要的作用，不仅决定着煤矿采煤的安全性、稳定性和可靠性，一定程度上还影响着煤炭的生产效率和质量。因此，煤矿企业需要高度重视液压支架的稳定性，结合采煤的实际情况，采取一定的措施防止液压支架出现倒滑故障，从而为煤矿企业带来较好的经济效益，促进煤矿长期稳定发展。参考文献：1 吕红伟.大倾角综放液压支架稳定性动态分析和防倒防滑措施探究 J.机械管理开发，2022，37(11)：346-347.2 樊振兴.综采工作面液压支架防倒防滑以及防压架技术研究 J.当代化工研究，2022(17)：135-137.3 张玉涛.矿井采煤工作面液压支架防滑与防倒措施分析 J/OL.内蒙古煤炭经济，2019(15)：11-12 2022-12-26.https：/ 侯茂森.采煤工作面液压支架的防滑防倒 J.能源与节能，2022(4)：89-90.5 王旭升.煤矿综采工作面液压支架防倒调斜技术研究 J.机械管理开发，2021，36(5)：284-285.6 李飞，孙向兵，刘世锋.采煤工作面液压支架防倒防滑、防压架技术研究应用 J.能源技术与管理，2022，47(1)：57-60.7 孔凯鹏.大倾角液压支架防倒防滑装置改进设计 J/OL.煤矿机械，2021，42(12)：109-111 2022-12-26.https:/ 康瑞源.一种综采液压支架的防倒装置的分析与应用 J.机械管理开发，2021，36(6)：136-137.（编辑：刘晓芳）118171113101215141619987653 42单轴电机双轴电机控制按钮蓄电池杨磊：采煤工作面液压支架的防倒防滑研究199