煤田中厚煤层顶板较硬,直接顶和老顶冒落困难,冒落时块度较大

　　ZZS6000/17/37型四柱支撑掩护式液压支架是针对大同煤矿集团公司燕子山矿高产高效综采工作面研制的,该支架已在顶板不太破碎、采面条件较好的中厚煤层工作面得到推广应用。1998年,经山西省科委组织鉴定,该支架的支护性能已达到国内领先水平。
　　2　设计要求
　　(1)支架架型必须适应大同煤田中厚煤层“两硬”(硬顶板、硬煤)地质条件,支护强度>0.8MPa,支架抗顶板冒落矸石冲击能力要强,可靠性要高。
　　(2)支架有效支护高度应满足大同煤田大多数中厚煤层的开采高度要求,适用范围要广,配套性能要好。
　　(3)支架必须有较高的可靠性,其耐久性指标必须高于国家强制性标准1倍以上,力争向国际水平接近。
　　(4)支架自重控制在17t左右,以便于工作面设备搬家及降低支架造价。
　　3　技术措施
　　(1)优化架型,适应“两硬”的地质条件
　　煤田中厚煤层顶板较硬,直接顶和老顶冒落困难,冒落时块度较大。高产高效工作面由于移架速度快,如果放顶不及时,则采空区容易形成较大面积的悬顶,可能对支架造成冲击破坏。因此,选择了四柱支撑掩护式架型,如图1所示,采用紧凑型结构布置:①调整四连杆机构参数,最大限度地减少支架后部掩护梁的外露量,降低顶板冒落时大块矸石对支架冲击破坏的可能性;②支架后排立柱靠近顶梁后部布置,以提高顶梁后端的切顶能力,促使采空区坚硬的悬顶及时垮落。
　　该支架的结构形式,可减少顶板冒落矸石对支架的冲击破坏,并可提高支架的支护性能。
　　(2)合理确定支护高度,提高支架的适用性通过对大同煤矿集团所属井田中厚可采煤层的情况分析,确定支架的有效支护高度范围为2000～3500mm,该高度可涵盖多数中厚煤层的开采高度范围;并确定支架的顶梁长度、端面距参数,使支架能够与800mm和630mm两种截深的滚筒采煤机相配套。从而使该支架在未来相当长的一段时期内可以作为大同煤矿集团公司两硬条件中厚煤层的主力生产架型。
　　
　　(3)采用楔型结构顶梁
　　顶梁是支架支护顶板的重要部件,其结构形式与工作面配套设备、顶板条件相互适应的程度对管理好顶板有着重要影响。与800mm截深电牵引采煤机(MG680WD型)、830mm大断面输送机(SGZ830/630型)相配套的ZZS6000/17/37型液压支架,其顶梁长度大,特别是顶梁前排立柱前部无支撑段长(2495mm)。论文格式，煤矿。论文格式，煤矿。若采用传统的铰接式结构顶梁,则前梁尖端对顶板的支护力不足,不利于顶板管理;若采用整体结构顶梁,则由于顶梁长度大,受井型条件限制,支架运输、搬家都困难。论文格式，煤矿。因此,ZZS6000/17/37型支架摒弃上述两种结构形式的顶梁,采用了兼具铰接式顶梁和整体顶梁双重优点的楔型结构顶梁,从而解决了在配套设备尺寸较大的情况下,顶梁能有效地控制顶板。论文格式，煤矿。
　　 楔形结构顶梁利用机械自锁原理,通过调节顶梁体内楔形调节块的位置来调整支架顶梁的状态,使其前梁部分既能象铰接式前梁一样摆动,适应顶板的起伏变化,又有整体顶梁对顶板支护的效果,顶梁尖端支护力可达1902～2195kN。该型顶梁已获得我国第一个液压支架楔形结构顶梁国家实用新型专利。
　　(4)优化支架结构,提高支架可靠性
　　①优化支架结构参数,改进支架的受力分配,避免结构件承受不必要的外界载荷。在整个支护范围内,连杆的最大受力始终控制在支架工作阻力的1倍以下。
　　②优化支架四连杆机构参数,避免临界尺寸,将支架主要部件间铰接孔与销轴的间隙由传统的2mm减小到1mm以内,保证支架按设计的四连杆参数要求工作。
　　③采用抗拉强度为800MPa的高强度材料,提高了支架的可靠性,大大降低了支架的自重。
　　ZZS6000/17/37型支架样机在国家支护设备监督检验中心进行了型式试验,顺利通过模拟井下条件的耐久性试验,其主要技术参数为:
　　支架高度　1700～3650mm
　　支护强度 0.81～0.91MPa
　　工作阻力 6000kN
　　支架重量 17500kg