[01707460]垛式支架在大采高综采工作面超前支护中的应用

随着大采高综采工作面的快速推进和高效开采，大采高综采工作面顺槽超前支护存在顶板矿压显现强烈、两帮变形量大、支护强度低、劳动强度大、支护速度慢、安全性差等问题，很难实现对综采工作面顺槽超前区的有效安全支护。为改善大采高综采工作面顺槽支护效果，实现综采工作面超前区作业机械化和自动化水平，提高大采高综采工作面顺槽支护安全程度，针对大采高工作面顺槽存在的技术问题，结合综采工作面顺槽超前区支护现状，提出了将垛式支架应用到顺槽超前支护中，解决大采高综采工作面顺槽巷道超前支护技术难题，为大采高综采工作面巷道超前支护提供了一种机械化程度高的全新支护方式。 垛式支架在大采高综采工作面超前支护中的应用研究涉及机械、液压、电子、控制等多学科交叉领域，是国内外实现安全、高效超前支护的典型技术。近几年尽管国内外煤炭装备制造企业开展了综采工作面超前支护设备的研发工作，并取得了成功，但还没有将垛式支架应用于顺槽超前支护中。 项目为适应煤矿在采高工作面顺槽超前支护要求，研究设计了ZZ20000/22/44D大采高超前垛式支架，垛式支架可靠性高、稳定性好、工作阻力大，在保证工作面通风要求的同时实现了对大采高采煤工作面超前支护的良好支护，提高了顺槽超前支护效率和安全性。研究成果已获得国家授权发明专利2项、实用新型专利5项，主要研究成果为；(1)大采高超前垛式支架设计采用长推杆倒装千斤顶作为拉移机构以实现快速自移，提高回风顺槽超前支护速度，适应采煤工作面快速推进需要；(2)开发了适用于ZZ20000/22/44D大采高超前垛式支架的电液控制系统，实现垛式支架自动化控制，提高顺槽支护效率；(3)研制了大采高垛式支架增压装置，提高垛式支架初撑力，改善支护性能，减少垛式支架增阻时间，维护顶板完整性，实现垛式支架与围岩良好的耦合性能；(4)针对垛式支架大缸径立柱设计了复合密封的装置及其安装工艺，提高大缸径立柱密封效果、装配效率和大采高垛式支架的可靠性。 大采高工作面顺槽用垛式支架具有工作阻力大、支护强度高、稳定性与可靠性高的优点，解决了厚煤层大采高工作面顺槽支护中存在的技术难题，改善大采高超前支护能力不足状况，实现了顺槽顶板有效支护，提高了综采工作面的推进速度和机电设备开机率。 项目研究成果在巴彦高勒煤矿311103工作面顺槽推广应用后，设备投入成本增加80.24万元/年，减少工作面人工成本72万元/年，木垛支护材料费用432.1996万元/年，增加产值37627.6万元，其中净利润产值977.5万元，为巴彦高勒煤矿带来直接经济效益8537万元/年。垛式支架在超前支护中的成功应用对提高综采生产效率、减少作业人员、降低工人劳动强度和提高顺槽支护安全性具有重大意义，在国内外具有广阔的推广应用前景。同时研究成果促进了煤矿开采技术进步，为采煤工作面超前支护提供了新思路和新方法，奠定了垛式支架在其它综采工作面超前支护中应用的坚实基础。