放顶煤工作面安全生产的关键设备——放顶煤过渡液压支架（之一）

放顶煤过渡支架介于放顶煤端头支架和放顶煤中部支架之间，具有掩护机头、机尾功能用于综采放顶煤工作面机头和机尾部的支架。

放顶煤过渡液压支架，为前后部刮板输送机的机头、机尾电动机和减速器提供安全有效的掩护空间，并且连接着前后部刮板输送机推移底盘，使得综采放顶煤工作面循环推进过程得以顺利进行。

放顶煤过渡液压支架是放顶煤工作面液压支架的重要组成部分，是放顶煤工作面安全生产的关键，其性能的好坏直接决定工作面能否正常运转。

放顶煤工作面设备平面布置图

一、放顶煤过渡液压支架的主要作用

二、放顶煤过渡液压支架主要参数确定

在放顶煤开采中，要特别注意顶梁和顶煤的有效的相互作用。上下顺槽和工作面的过渡段顶板处于不稳定状态，是发生事故的主要原因。其中重要原因之一是支架顶梁前端的顶板冒落灵敏度较高，特别是放顶煤三角区受顺槽压力积聚影响，顶煤较岩石松软，过渡段处于临近采空区或者空巷的条件下，矿山压力升高明显，煤壁易于片帮，一旦顶煤冒落，在支架上方形成空洞，威胁生产安全。

1.工作阻力

支架顶梁上的阻力分布与接触程度主要取决于顶板的压力和顶煤冒落情况，以及立柱阻力传到顶梁上的形式。由于放顶煤过渡支架支撑掩护空间大，控顶距较长，因此工作阻力较中部支架大。另外，工作面过渡部分由于和顺槽临近，受三角区压力积聚影响，要求过渡支架支护强度不低于放顶煤中部支架。如果工作面临近采空区，则可能出现放顶煤工作面过渡部分压力显现较大的情况。

在不配置端头支架的放顶煤工作面，过渡支架作为整个工作面的排头支架，对整个工作面起锚固作用，支架工作状况恶劣，受力复杂，此时放顶煤过渡支架工作阻力应高于工作面支架工作阻力。

在配置端头支架的放顶煤工作面，一般放顶煤过渡支架均可放煤，放煤后支架受力状况与工作面支架基本相同，此时，放顶煤过渡支架工作阻力与工作面支架工作阻力可以相同。

2. 调高范围

放顶煤工作面采高受产量、运输能力、煤壁稳定性等多种因素影响，放顶煤过渡支架和刮板输送机过渡槽连接，其最小、最大高度要综合考虑顺槽尺寸、中部支架高度、端头支架、刮板输送机需要的最小空间及采煤机三角煤等各方面条件确定，以实现采煤机采高顺利过渡为限。一般来说，由于刮板输送机过渡段设备升高，放顶煤过渡支架最大高度不小于中部支架高度，但也不大于端头支架高度。放顶煤过渡支架最小高度原则上与中部支架相同以能方便运输为准。

3. 移架及推拉溜力

一般放顶煤过渡支架架体都大于中部支架，底座前端比压也比中部支架要大，移架时阻力较大，需要较大的移架力。另外刮板输送机机头、机尾重量也较大，需较大的推拉溜力。移架力应大于3倍的支架重量，推溜力应大于1.5倍移架力，拉后部刮板输送机的力也应大于中部架拉后部刮板输送机的力。

4. 通风断面等安全性

放顶煤开采时，在采空区中遗留的碎煤较多，并且在采场顶部特别是在上下顺槽的端部易出现空穴，积聚瓦斯，存在自然发火和瓦斯爆炸等危险。另外，放煤时煤尘大，对健康和安全危害严重。因此，应保证足够的通风断面，特别是在放顶煤工作面过渡部分空间有限条件下提高降尘防火效果意义重大。

三、放顶煤过渡液压支架的安全性和适应性要求

选择放顶煤过渡液压支架参数要综合考虑中部支架架型、配套设备等各种因素，还要紧密联系地质条件、采煤工艺、工作面管理，对一些特殊条件下的过渡支架要考虑结构适应性。

1.缓倾斜煤层放顶煤过渡液压支架的安全性和适应性要求

缓倾斜煤层放顶煤工作面所占比例较高，过渡支架架型选择余地大。重要的是保证前后部刮板输送机机头、机尾在设定采高范围内不出现与过渡支架干涉，保证过渡支架的放煤效果和放落煤炭的运输空间，压缩过渡支架稳定机构所占的尺寸，减小前后部刮板输送机中部断面与过渡断面的中心距差。

支架结构型式要和煤层地质条件相适应，对于硬度系数较大的煤层，配套设备较大时，可以选择铰接前梁型式。放顶煤过渡支架大多选择滞后支护方式，此时前梁设计伸缩梁，以起到临时支护顶煤作用。而当顶煤较为破碎或者煤质较软时，则宜选择整体顶梁型式，这种结构能够最大限度地封闭工作面横向空间，防止顶煤在架前冒落影响移架操作，此时配套设备不宜过大。底板条件较为松软或者泥化倾向明显时，可酌情考虑增大底座前端过渡圆弧尺寸、减小移架阻力，或者配置提底座装置。

2.倾斜煤层放顶煤过渡液压支架的安全性和适应性要求

在不配置端头支架的情况下，倾斜煤层放顶煤工作面过渡支架是倾斜煤层放顶煤工作面综采成功的关键。在倾斜煤层放顶煤工作面推进过程中，需要对液压支架、前后部刮板输送机、采煤机位态作适时的调整，而液压支架特别是过渡支架的稳定性、可靠的防倒防滑等性能和防护作用是保证其他设备正常工作、工作面正常开采、作业人员安全的重要前提。

要合理选择倾斜煤层放顶煤过渡支架架型，配置有效的支架调整结构，包括顶梁防倒、底座防滑和架尾防滑等设施。在工作面生产工艺上，滞后支护时，过渡支架是先推溜后移架，首先操作里侧的过渡支架，利用侧护板、防倒千斤顶、调架千斤顶对支架进行位置矫正操作，位置正确后支架支撑顶板，然后移动外侧支架。移动过程中及时操作架尾防滑千斤顶以及架间的调架千斤顶，进行矫正操作，位置正确后支架支撑顶板，从而保证整个工作面生产过程得以顺利进行。

支架防滑

支架防滑

3. “三软”煤层放顶煤过渡液压支架的安全性和适应性要求

“三软”煤层顶煤破碎，为防止架前冒顶，放顶煤过渡支架尽量采用整顶梁，减小梁端距，全长活动侧护板把过渡支架控顶的全长范围最大限度严密地封闭，加大顶梁端部承载能力，注意加强掩护梁和尾梁等后部空间的密闭性能。优化支架结构，底座选择半封闭型式，保证底座前端合理比压对较软底板的适应性。宜选择依托邻架，配备底座防扎底结构。

四、放顶煤过渡液压支架的结构性能特点

过渡支架通常与中部支架既有相同处，又有其自身特点。过渡支架中心距通常与中部支架中心距一致，在结构上也应保证能与前后部刮板输送机配套。其结构型式与基本架相似，主进液管、主回液管规格与基本架一致，共用同一泵站。

过渡支架的特点是:过渡支架需要为掩护前后部刮板输送机机头、机尾提供空间，一般控顶距长，支护面积大，其工作阻力通常比工作面基本架高20%左右。

工作面两端头设备多，体积大，空间紧张，要求尽量压缩支架立柱及稳定机构等的占用空间，增加前后部刮板输送机机头、机尾安装及行人、工作空间。

放顶煤过渡支架工作时，一般尾梁处在较高位置(与水平线夹角较小) ，垮落的顶煤作用在尾梁上，对支架形成了较大的附加载荷，并增大了移架阻力。因此在确定支架工作阻力及移架力时应充分考虑尾梁附加外载的影响，同时过渡支架尾梁倾斜角度较大，有效支撑力小，宜增大尾梁千斤顶缸径。

通常放顶煤支架处的工作顺序为先推溜后移架(滞后支护)。

五、放顶煤过渡液压支架的设计制造要求

1、为可靠提供安全空间，支架应具有较强的支护能力及较高的可靠性；结构件焊缝饱满、连续，保证焊接强度，支架的零部件和管路连接可靠，排列整齐、美观。

2、应留有必要的行人空间；要有足够的前后部刮板输送机机头、机尾安装及作业空间，保证足够的过煤高度，水平方向极限位置最小安全空间应大于50mm，支架在工作高度时，垂直方向净空间应大于电机直径。

3、尽量压缩顶梁长度，减少控顶面积并增大顶梁前端承载能力。

4、前梁能够实现上扬15°和下摆20°。尾梁满足一个移架步距的后部输送机机头、机尾掩护空间，可以实现放煤操作。尾梁工作高度范围内能够实现不小于35°上扬、下摆角度。

5、应能与中部支架平稳过渡，避免或减少侧向窜矸，当中部支架前后部输送机中心距与机头、机尾输送机中心距差别较大时，宜安排中间类型支架实现平稳过渡。

6、不配用端头支架时，应有利于转载机机尾工作空间的维护；配用端头支架时应协调好与端头支架的相应关系。

7、一般应具有高效可靠的放煤机构(由于配套和工艺要求不放煤时，也可不设放煤机构)。

8、过渡支架处通常为不及时支护，因此，过渡支架的顶梁(或前梁)宜带伸缩梁。

9、一般放煤过渡支架的稳定机构为窄形结构，该稳定机构在过渡支架工作阻力较大时，宜加大支架宽度等方式，采取必要的加强措施。

10、 所用的架型、立柱千斤顶和液压元件应尽量与基本支架相同。

六、放顶煤过渡液压支架架型及放煤机构

过渡支架类型较多，依据支架稳定机构形式，主要有反四连杆放顶煤过渡液压支架、正四连杆放顶煤过渡液压支架、伸缩杆式放顶煤过渡液压支架、单摆杆式放顶煤过渡液压支架等架型。

依据尾梁支撑形式，可将放顶煤过渡支架分为悬伸尾梁式、两级悬伸尾梁式、托梁式、支撑尾梁式、两级支撑尾梁式等。依据支架放煤口及放煤机构形式，可将放顶煤过渡支架分为”天窗”式和插板式两种。

现在应用较多的属于低位放顶煤过渡支架。组合后，使用较多的有反四连杆支撑尾梁式、反四连杆两级支撑尾梁式、正四连杆支撑尾梁式、单摆杆支撑尾梁式、单摆杆悬伸尾梁式、伸缩杆支撑尾梁式。

它们的特点是与其相配套的中部液压支架架型相似，所不同的是过渡支架更长。尾梁与插板在支架后部形成的空间更大，应根据工作面支架结构型式、工作阻力、调高范围、顶煤破碎程度及压力大小等条件选择放顶煤过渡液压支架架型。通常为便于设备配套及生产管理，放顶煤过渡支架架型及放煤机构尽量与工作面支架架型及放煤机构相类似。

当与前部较大机型输送机配套时，放顶煤过渡支架顶梁一般设计为铰接顶梁形式。当与后部较大机型输送机配套时，放顶煤过渡支架后部一般设计为大尾梁大插板形式，尾梁后部铰接摆梁带插板式，并且根据工艺要求，能够实现放煤操作。

低位放顶煤支架在工作高度范围内，放煤装置(尾梁及插板)极限位置夹角，其水平投影尺寸应大于后部输送机机头、机尾的宽度，满足一个移架步距变化内对支护空间的要求。竖直方向空间高度大于机头、机尾最大直径150mm，过煤空间不小于500 mm ，尾梁与水平线摆动角度在支架各个位置上至少满足-35°～ -15°的变化量，支架前梁摆动幅度至少满足+ 15°～ -20° 的变化量。工作面配套后过渡部分前后部刮板输送机中心距等于或者大于工作面中部前后部刮板输送机中心距，但差值不得超过400mm 。