摘要：徐矿集团天山公司俄霍布拉克煤矿回采的5104综合放顶煤工作面，现场结合了端头支架和转载机尾之间配合关系，以及该区域日常动态空间情况，量身设计和加工了机尾掩护支架，该掩护支架的实际应用，为该区域营造了安全可靠的工作空间，结束了该公司综放工作面转载机尾无法支护的历史，降低了现场的安全管理难度，为企业实现高质量发展的目标打下了坚实的基础，项目值得推广应用。
关键词：配合关系；动态空间；掩护支架；安全管理；高质量发展
1 引言
天山公司5104综放工作面下出口采用一组型号为ZT20000/25/38端头支架，安装在转载机两侧对顶板进行支护后，由于该组之架和转载机在生产过程中需要交替挪移，为保证支架与转载机不干涉，转载机尾始终处于两侧支架之间的支护盲区内，即处于一个无保护的空顶区域。给日常的检修转载机尾的检修维护作业，采空区水水的管理等一系列工作带来一定的困难，空顶区域作业也给作业人员的人身安全造成严重威胁；在顶板破碎时，转载机尾处的顶煤垮落掩埋机尾，对设备的运行和保养造成严重的影响。因此在保证转载机尾与端头支架在日常生产过程中挪移不相互干涉前提下，开展研究如何对转载机尾区域顶板进行支护，弥补端头支架缺陷的问题，具有很现实的意义。
2概况
2.1工作面基本概况
2.1.1工作面基本技术参数、顶底板情况
5104回采工作面布置在矿井一水平下5煤东翼一采区，该工作面可采走向长度为3122m，倾斜长240m，煤层平均厚度9.7m，煤层结构简单，平均倾角13°。回采过程中最大涌水量280m³/h，正常涌水量130 m³/h。
工作面直接顶为2.0 m的砂泥岩，老顶为16.6m的粉砂岩、细砂岩。直接底为1.2m砂泥岩，老底为20.3m的粉砂岩、细砂岩。
直接顶属四类坚硬顶板，老顶属Ⅲ级来压强烈。
2.1.2工作面运输顺槽技术参数
巷道为全煤巷，跟底定向布置，西侧与5煤东翼运输上山连接，东侧与切眼连接，全长3105m，平均倾角1.5度，由里向外成下山角度。整体采用锚梁网索支护，矩形断面，净宽5.5m，净高3.3m，断面积18.15m2。主要用途为煤炭运输、工作面进风道、排水及救险系统管路和生产电缆的敷设。
2.2设备配置
2.2.1工作面运输顺槽运输设备
工作面运输顺槽转载机选用SZZ1200／700型桥式转载机一部，铺设长度75m，中间槽外形尺寸：1500×1750×1600mm。
2.2.2工作面支护设备
工作面采用ZF12000／18／35型支架支护，共布置139架，其中中间架（ZF12000/25/38）132架，运输机尾过渡支架（ZFG12000/25/38）4架，运输机头过渡支架（ZFG12000/25/38）3架；工作面下出口的运输顺槽，采用一组端头支架（ZT20000/25/38）支护后部溜头、前部溜头及该区域转载机两侧顶板，支护长度17m。
3存在的问题
综放工作面转载机服务于前、后部溜子，为保证后部溜子正常出煤，转载机尾基本延伸至下出口切顶线老唐侧以里区域，造成的问题如下：
（1）转载机尾日常维护、检修、机尾滚筒更换等工作，人员必须在采空区里进行，对工作人员的人身安全造成严重的威胁；
（2）在回采过程中出现，由于下隅角压力较大，顶板垮落后，经常出现采空区顶板浮煤掩埋转载机尾，严重影响设备正常运行；
（3）下隅角切顶线顶板垮落后，至工作面上方采空区水流淌不畅，全部涌入转载机底槽，对煤质造成严重的影响；在工作停产检修或交接班时，涌入转载机的大量积水与煤炭混合成稀释煤泥，当工作面运煤系统运行时，瞬间运走的稀释煤泥造成采区煤仓溃楼事故，严重威胁放楼人员的人身安全；
（4）采空区水涌入运行中的转载机和皮带机后，再流出来的水全部是煤泥污水，极易造成工作面排水系统水泵的堵塞和填埋，排水系统维护困难，清理工作量大，水泵烧坏频发。
4转载机尾掩护支架的设计和应用
4.1设计依据
通过现场观察，根据SZZ1200／700型桥式转载机机尾及运输顺槽端头支架﹙ZT20000/25/38﹚结构特点，以及端头支架与转载机、前后部运输机之间在生产过程中动态空间配合的位置关系，结合下隅角切顶线区域顶板支护情况进行综合分析，为该项目的设计提供了如下条件：
（1）设备布置方面，转载机尾正后方（采空区侧）和上方宽度约2.0m的宽度断面均没有任何设备，具备安装一架小型支架的空间。
（2）转载机尾两侧分别安装运输顺槽ZT20000/25/38型端头支架，对其两侧顶板进行支护，顶板上覆煤（岩）层压力全部坐落在端头支架上，既顶板压力基本全部由端头支架承担，转载机尾上覆空间区域仅仅是顶板垮落后的浮煤的自重，所承载的压力非常小，具备安装自制加工支架的应力条件。
（3）转载机尾锚链轮上盖及两侧空间较大，且没有其它任何工艺用途，具备作为支架安装的生根点。
（4）转载机和端头支架之间在移架时，作为彼此的移动支点，且转载机尾基本上始终处于端头支架的保护范围之内，转载机尾安装小型支架后，不会出现滞后端头支架支护范围。且采空区垮落后形成力为向前的推力，完全不影响转载机向前移动。
4.2转载机尾掩护支架主要构成、工作原理及技术创新性
4.2.1主要构成：
转载机尾掩护支架主要由横向滑移支座、支撑千斤顶、顶梁、掩护梁、盖板、平衡千斤顶、四连杆机构、底座滑鞋、推移千斤顶等组成。主承载钢梁全部采用25#工字钢加工，盖板全部采用厚度20mm钢板加工，钢结构部件之间主要采用螺栓连接，局部采用焊接方式。其中支撑千斤顶采用工作面ZF12000-25/38型液压支架护帮千斤顶，型号：φ125/90*540，拉力/推力：186/386 KN，工作阻力：458（37.3MPa）KN。底座的推移千斤顶采用工作面拉移后溜子千斤顶，型号：φ140/85*900，拉力/推力：306/484 KN，工作阻力：574（37.3MPa）KN。
1—支撑千斤顶固定座 2—横向滑移支座 3—支撑千斤顶 4—顶梁 5—顶梁盖板 6—连接横梁 7—平衡千斤顶 8—掩护梁 9—掩护梁盖板 10—四连杆机构 11—底座滑靴 12—推移千斤顶 13—推移顶连接头 14—推移千斤顶固定座
图4-1 转载机尾掩护支架结构部件图
4.2.2工作原理：
转载机尾掩护支架主要用于防止转载机尾被下隅角切顶线处顶板浮煤垮落后，防止浮煤掩埋机尾，给现场施工人员提供一个安全可靠的工作空间，给转载机尾老塘水的治理提供条件等。其支撑千斤顶固定在转载机尾盖板上，推移千斤顶固定在转载机尾两侧大板上，当挪移转载机时，掩护支架实现与转载机同步移动。支撑千斤顶、平衡千斤顶、推移千斤顶均可根据现场空间情况，实现顶梁、掩护梁仰俯角度、架内空间大小的调节。
其支护方式如图4-2所示。
图4-2 转载机尾掩护支架支护原理示意图
4.2.3技术创新性：
①项目利用转载机和端头支架之间机构关系及转载机尾后方的结构空间、支护的特点等实际情况，量身设计了精致小巧符合该区域使用的简易掩护支架，且选取行程合适的千斤顶，使得掩护支架避开了顶板主要应力，有效的保障了支架的安全可靠性。
②支架结构部件全部采用备件广、简单易得的设备材料组成，加工简单、成本低廉。
③支架生根点全部选择在转载机尾外壳非工艺用途区域，安装位置合理简单，且对转载机尾的检修维护没有任何影响。
④支架设计受力结构合理，牢固可靠。支撑千斤顶采用横向滑移支座连接，推移千斤顶采用连接头连接，保证了当转载机尾横向滑移后，支架可以调节合适的支护状态，大幅度增加了该支架的适应能力。
5 实施效果
（1）转载机尾掩护支架的在现场使用至今工作面已经回采了1200m，为该区域营造了安全可靠的工作空间（如图5-1所示），使得转载机日常检修、巡查、更换转载机尾锚链轮等工作时，人员无需暴露在无支护措施的采空区范围内，保障了人员的作业安全，大幅度降低了工区的安全管控难度，体现了区队人性化的管理理念。
图5-1 转载机尾掩护支架支护效果意图
（2）人员可以进入转载机尾后方进行清理工作，采空区水得以按照人的主观意识进行引流控制，结束了该位置采空区水无法治理，流入煤流系统影响煤质、污水影响排水系统等问题。
（3）转载机尾掩护支架支架的安装、使用过程中，完全对转载机、端头支架没有任何影响，且操作简单方便，适应复杂环境的能力强。
（4）转载机尾掩护支架的使用，结束了天山公司综放工作面转载机尾无法支护的历史，为企业类似课题的研究积累了宝贵的实践经验，项目值得推广应用。
参考文献：
[1]王勇.西曲矿掘进机桥式皮带转载机落煤装置的设计[J].山东煤炭科技，2018（08）：101-103.
论文作者:石开进
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/4
标签：机尾论文; 支架论文; 工作面论文; 千斤顶论文; 掩护论文; 顶板论文; 采空区论文; 《基层建设》2018年第36期论文;