河南能源义煤公司机电设备租赁站 河南义马 472300
摘要：针对义煤公司综采工作面端头支护支架为反四连杆结构，没有提供安全畅通的行人空间，导致工作人员必须从端头支架前立柱和前部刮板输送机驱动部之间的间隙，或者跨过前部刮板输送机机头部进入工作面，有很大的安全隐患。通过改变反四连杆结构，在底座上设置套筒和伸缩杆，使前后立柱之间有不小于600mm的安全行人空间，从而解决了工作面端头支护支架与上下出口安全畅通的问题。
关键词：液压支架；安全通道；支撑力；工作阻力
1 前言
随着放顶煤技术的发展，对综放工作面的单产要求也越来越高。根据统计资料，提高设备开机率、加快推进速度、提高工人的工作效率是提高工作面单产的有效途径。但是，要保证放顶煤工作面的高推进速度，如果端头支护状态不佳，多台设备得不到有效保护，多项工序不能正常进行，那么提高工作面单产就不可能实现。而且，放顶煤工作面端头作业劳动量相当大，据有关资料介绍，德国的放顶煤工作面端头劳动消耗占工作面用工总数的25%，我国一些使用较好的局矿端头劳动消耗也在30%以上，个别40%。因而，解决放顶煤工作面的端头支护，研制和设计能适应放顶煤工作面的配套端头支架，实现端头作业的机械化，是减少工人笨重的体力劳动，降低事故率、提高工作面推进速度、实现高产高效的关键。放顶煤工作面端头虽然占用面积不大，但端头区是巷道和工作面交汇处，围岩在多种支承压力作用下，受采动影响最大，矿压显现复杂，无立柱支护空间大，所以端头既是顶板维护的重点，又是顶板控制的难点，设计适合于放顶煤工作面的端头支架就成为解决这些矛盾的重要途径。
义煤公司各综采矿井工作面使用的端头支架采用均的为反四连杆结构，在井下实际生产过程中，经过调查和分析，主要有以下2个方面的问题：（1）端头支护支架没有提供可安全畅通的行人出入空间。（2）端头支护支架后部安全支撑空间及支撑力小。该型端头支护支架在结构设计上已不能满足矿井对高效和安全生产的需要，故急需对端头支护支架进行研究设计，增加可安全行人的通道，并提高支架后部支撑力和工作空间，以保证矿井的高效和安全生产。
2 方案设计
经过长时间对端头支护支架的架型设计进行研究和分析，结合工作人员在井下使用的实际情况进行分析，提出以下几个方面的设计方案：
2.1 设置安全畅通的行人空间
将端头支护支架的反四连杆结构改为套筒结构，套筒厚度为30mm，采用Q550材质，内壁长360mm，宽330mm，并在套筒边缘加焊护罩，防止套筒开裂，使端头支护支架在保证支护强度、工作阻力等参数不变得情况下，前立柱与后立柱之间有宽度至少不小于600mm的安全行人空间，确保工作人员在端头处的安全作业。
2.2 提高端头支护支架后部的支撑力和安全支撑空间
通过改变尾梁千斤顶底部在底座的位置，使尾梁千斤顶与竖直方向的夹角α变小，从而增大支架后部的支撑力和支撑空间，保证工作面安全生产。
1）提高尾梁千斤顶在竖直方向上的分力，增大支架支撑力。
在理论上，当尾梁千斤顶在垂直方向时，支撑力最大，但在实际情况中，尾梁千斤顶的后端固定在支架底座上，前段固定在尾梁上，不可避免的与垂直方向产生一定的夹角。
通过计算，缸径相同的情况下，α越小，尾梁千斤顶的支撑力越大。
现将尾梁千斤顶底座位置下移610mm，并在原底座内侧主筋板及推移千斤顶上方设置支撑千斤顶底座。这样尾梁千斤顶与竖直方向的夹角将减小，极大的提高了支撑力。
2）重新制作尾梁千斤顶
原尾梁千斤顶缸径为180 mm，行程340mm。现重新制作尾梁千斤顶2根，缸径还为180mm，行程540mm。从以上两个图的对比可以看出，新做的尾梁千斤顶在支架高度为2.5米时，使尾梁与顶梁呈一条直线，极大的提高了支撑力及支护空间，为刮板机机头尾、转载机机尾提供了良好的工作空间，防止了电机及减速器出现失爆、压坏的现象。
3）对底座进行切割
由于需增大尾梁千斤顶与水平方向夹角及改变尾梁千斤顶位置，经过模拟，改造后尾梁千斤顶与底座有干涉现象，故需对底座部分进行切割，以满足增大支护空间及支撑力的需要。
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改造前后部空间图（尾梁部分）
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图2 改造前后对比图
3 主副井提升机E149AS型液压站应用改造
3.1液压站改造情况
本次改造通过采取更换液压站阀组阀块、加装并联电磁阀、回油管路的方法，增加一条盘形制动器回油通道。
在A管阀组上增加一个电磁换向阀G7，液压站A管上也就有两条回油管路，实现冗余配置。电磁阀选用与原有回油通道电磁阀动作位相同的类型，同时将量电磁阀动作电信号并联，确保新加装电磁阀在正常开车情况下处于吸合关闭状态，制动及停车状态下处于常开状态。这样可以彻底解决因盘形制动器回油通道堵塞而引发跑车事故的隐患，实现“安全制动必须有并联冗余回油通道”的要求。
主副井提升机E149AS型液压站经过本次改造后，已委托检测公司进行性能测试，液压制动系统各项性能参数相比，较改造前未发生明显变化，现已正常运行数月，未对提升机液压制动系统各项制动性能造成影响。改造前后对比图如图2所示。
3.2 改造后E149AS液压站技术特性：
（1）配置形式 双机、双泵、双站
（2）满足高压、大流量（14L/分钟）液压站对制动器迅速开闸、合闸，制动的要求，同时满足一级安全制动；井中恒力二级安全制动。
（3）最大工作油压 14Mpa
（4）工作油温 15～65℃
（5）二级制动延时时间 0～10s
（6）匹配比例阀控制电压 0～10V
（7）匹配电机功率 4×2KW
（8）工作介质 YB-N46 抗磨液压油
4 改造后液压站使用情况及经济效益
采取以上方法改造液压系统，从安全角度来讲风险性小，改造时间短，不需专门停产，可以做到不停机改造。阀块采用整体锻钢、内部管路三维优化设计、数控加工，保证精度及互换性，磨削表面、镍磷镀表面处理；更换阀块和电子阀后即可投入使用。从使用情况来看，改造后的液压站，通过了使用检测检验，设备运行稳定可靠，确保了安全生产，取得了良好社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社.2016
[2]JBT3277-2004，矿井提升机和矿用提升绞车液压站[S]
[3]GB 20181-2006，矿井提升机和矿用提升绞车安全要求[S]
[4]周廼荣、严万生.矿山固定机械手册[M].北京：煤炭工业出版社.1986
作者简介：李士明（1967.4-），男，本科学历，山东省滕州市人，工程师，毕业于山东科技大学矿山机电专业，现在滕州郭庄矿业有限责任公司锦丘煤矿机电管理工作。