关于放顶煤液压支架的探讨

吴建新

（山西西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿， 山西 吕梁 033600）

引言

在煤矿开采过程中，放顶煤液压支架所发挥的作用是不可替代的，它能够推动煤矿开采朝着全新的方向发展。虽然综采技术在我国得到了广泛的应用，但是缺乏与之相匹配的放顶煤液压支架。实际上，放顶煤液压支架主要是由液压元件和金属构件等部分组成，借助高压液体提供的动力来完成其移动，可以确保煤矿开采工作的顺利进行。

1 放顶煤液压支架的类型

1.1 正四连杆液压支架

在综放工作面中，正四连杆液压支架得到了广泛的应用，具有非常好的操作性、稳定性和高产能力，而且在实际应用过程中具有非常好的人性化优势，因此发展前景良好。然而，由于正四连杆柱液压支架在使用过程中，可能会出现因前后排立柱受力不平衡现象而无法更好地发挥其优势等问题，该问题在放煤环节比较明显。在正四连杆液压支架使用过程中，一旦出现拔后柱问题，将会对采煤工作面的顺利推进产生不利影响。

1.2 反四连杆液压支架

反四连杆液压支架是由我国自主研发的一类支架，与正四连杆柱液压支架进行对比后可以发现，该液压支架能够确保前后排立柱均衡受力，这样既可以更好地发挥其力学性能，而且还可以有效扩展液压支架后部放煤的空间。同时，反四连杆液压支架还可以对人行道的采高进行科学、合理的调整，以便随着采煤工作面的推动，人行道采高能够随之发生改变。但是，在反四连杆液压支架使用过程中，如果遇到一定的阻力时，该支架的使用效果会大打折扣，因此在综放工作面中，反四连杆液压支架被更多地应用于过渡环节。

1.3 单摆杆液压支架

由于单摆杆液压支架具有质量轻、投入低、操作便利等优点，因此在中小煤矿开采中得到了广泛的应用，其可以使煤矿开采的机械化得到有效提升。但是，在软顶煤方面，单摆杆液压支架具有非常差的控制能力，而且强度和稳定性也较低，因此需要根据实际情况对其进行选择和应用。

1.4 两柱掩护式液压支架

两柱掩护式液压支架属于新型液压支架，其一般被应用于围岩开采之中，属于单排立柱，能够使受力不均衡问题得到有效解决，在一定程度上提高了放顶煤支护的效率。通常情况下，两柱掩护式液压支架会先在顶梁后部连接掩护梁，然后继续在掩护梁后接尾梁，该过程中最好把轻型支架中的掩护梁和顶梁设计成一体，并保证尾梁和后部进行有效的连接。应用两柱掩护式液压支架，既能够有效提升其综放效率，而且还可以优化综采流程，因此两柱掩护式液压支架具有非常好的应用前景。

2 放顶煤液压支架的应用

2.1 大采高液压支架

在进行煤矿开采过程中，对于14～20 m的特厚煤层，一般要求一次采全高，此时就需要选择大采高液压支架，其一次性开采煤层厚度可以达到20 m，具有非常强的生产能力[1]。

1）大采高综放技术。通过实践表明，大采高液压支架可以有效扩大围岩的纵向活动与横向活动范围，并且还能够解决工作阻力问题，在增加矿压的同时，有效提升支架的回转能力，以更好地满足煤矿开采的支护要求。

2）控制煤壁片帮。在放顶煤开采过程中，在提升液压支架初撑力的同时，不仅能够提高支撑顶板主动性，而且还可以使顶板对煤壁所产生的垂直压力降低，从而确保煤壁的完整性，以达到控制煤壁片帮的目的。同时，借助带压移架，还能够完成对顶板的及时、有效支护，保证顶梁与顶板的良好接触，使煤壁的前方支撑力大大降低，进而避免了煤壁片帮发生的概率和程度。此外，通过护帮板的设置，还能够使支架与煤壁紧密结合，使其侧向约束力得到有效提升，并降低煤壁片帮程度。如果在煤矿开采过程中，遇到工作面冒顶现象时，会产生异常带，此时可以通过加固煤壁、降低采高和采煤机截深的方式来使采煤机的牵引速度得到有效提升，如果条件允许，也可以选择俯斜开采方式进行煤矿开采。

3）具有较强稳定性。对5.0 m大采高液压支架进行分析后发现，在对其四连杆参数进行优化后，不仅可以有效扩大中心距，提升支架初撑力，而且还可以缩短轴孔与径向之间的间隙，并提升前梁缸径，从而使大采高液压支架的稳定性得到有效提升[2]。

4）双前后与中通式连杆液压支架具有稳定性高、空间大的优点，其不仅可以有效提高放顶煤液压支架的抗扭能力，而且还可以避免传统液压支架出现前双与后单问题，确保前后连杆的刚性，在对连杆变形量进行控制的同时，可以有效降低顶梁与掩护梁的偏移量，从而使大采高稳定性得到明显提升。

5）选择抗冲击立柱。当大采高液压支架处于正常工作过程中，经常会产生冲击负荷，此时为了确保煤矿开采的安全、高效进行，就需要选择具有一定抗冲击性能的立柱，其既能够有效提升立柱的抵抗能力，而且还可以适当增加中缸缸壁厚度和外缸外壁直径，进而达到提升安全阀流量的目的。通过对立柱机构给予科学、合理的设计，还可以使立柱压缩刚度降低，有效延长立柱的振动周期。

总之，大采高液压支架（图1）具有体积小、质量小、采煤阻力小、采煤高度大等特点，因此在放顶煤开采过程中得到了广泛的应用，但是在具体应用阶段，其运输难度比较大，需要根据实际情况对其进行优化设计，并尽可能选择高强度材料，借助先进的、可靠的技术手段增强大采高液压支架的质量得与性能。

2.2 直线型与分体组合式液压支架

通常情况下，煤矿区内存在大量的小块段煤、煤柱和边角煤等问题，其会对采煤工作面的布置产生一定的影响，同时也会对采煤工作面的综放工作与回收工作产生或多或少的影响。此时如果简单地选择较大的综放设备，将会无法满足边角煤开采要求，导致其采煤效率降低。在对中小型煤矿进行开采时，大型综放设备也无法在狭窄的巷道中通过，此时就可以选择直线型与分体组合式液压支架（图2），其特点为直线型与分体组合式[3]。该类型液压支架的底座与护帮板、顶梁与尾梁是分体的，并通过铰接的方式来使顶梁与底座进行有效地连接，避免由于顶板不平而诱发偏载问题。具有比较强的适应性、稳定性，一条铅垂直线可以作为直线型与分体组合式液压支架的工作轨迹，并产生比较良好的受力状态。但是在具体应用过程中，该液压支架具有非常高的复杂性和随机性，而且顶板压力大小、作用位置、接触顶梁情况等都会对液压支架的运行产生影响，因此在放顶煤开采过程中要对其给予重视。

图1 大采高液压支架

图2 直线型与分体组合式液压支架

3 结语

在放顶煤开采过程中，液压支架是不可或缺的组成部分，不仅能够对工作面给予安全、可靠的支撑，而且还可以对采空区进行有效的隔离，避免煤矸石进入采煤工作面，进而实现采煤综合机械化，在一定程度上提高了煤矿开采的效率。