超前支护液压支架的研制及应用,大大提高了综采工作面顺槽顶板的安全性,即为行人及顺槽设备安全提供了保障。论述了综采工作面顺槽超前支护液压支架的发展过程及其技术特点,分析了目前超前支护液压支架存在未能从根本上解决综采工作面顺槽顶板反复支撑的技术缺陷,提出了将新型带压支护技术应用于现有履带行走式超前支护液压支架顶梁的新技术是解决这个问题的关键。

目前国内煤矿综采工作面下上端头超前支护,一般采用单体支柱与铰接顶梁(或圆木)相配合的支护形式,即所谓"一梁三柱"或"一梁四柱"形式,不仅劳动强度大、安全性差,而且影响工作面回采速度。铁煤集团与科研院所合作,研制加工了超前支护液压支架,取代了原有单体木棚等超前支护形式,有效地控制了顶板下沉,避免了在原有支护形式下的挑顶、翻棚及频繁改打单体支柱等工作,提高了机械化程度,保证了安全生产。

根据晋煤长平矿大采高工作面地质及机尾巷道条件,研制一套超前支护液压支架,解决了支护高度与强度低、工序繁琐等问题,减轻了工人的劳动强度,提高生产效率,保证井下安全、稳定、高效运转,从而实现节能降耗、减人提效,提高矿井的经济效益。

跃进煤矿25110综放工作面采深已达千米,同时受冲击地压的影响,转载机超前支护段压力大,采用单体柱支护易造成支柱倾斜、底板鼓起、巷道断面大幅收缩,而且工人劳动强度高,支、回柱的危险性较大。ZT2×4000/23/50型液压支架是根据综采工作面运输巷随转载机拉移、将巷道永久支护替换为临时超前支护的具体条件而设计,通过前后架交替自移实现了机械化、自动化超前支护,取得了较好的支护效果。

通过对砚北煤矿2502采区开采过程中矿山压力显现情况的分析和计算,确定了1504采区综放工作面液压支架的工作阻力,并结合工作面掘进过程中的矿压显现情况,选择了能够满足现场实际需求的支架类别和结构形式。现工作面已推采1 200余m,在几次矿压显现中,震动能量达3.66×106 J,工作面支架和两巷道的超前支架均能满足可靠支护要求。

针对我国工作面两巷超前支护区域由于应力集中程度增大和支护能力较差而引发的冒顶、冲击地压等愈发严重的问题，采用理论、对比及分类等方法，研究工作面开采特征及与两巷在矿压上的差别，分析支护对巷道稳定性影响以及工作面与两巷超前支护匹配性，研究巷道液压支护设计方法。研究结果表明：①由于开采深度、开采空间以及开采强度增大，采场矿压显现增强，与工作面相比，两巷应力集中程度更高，受采动影响范围更大，围岩破坏更严重，对支护要求更高；②巷道支护技术及装备发展严重滞后于工作面，单体液压支柱由于支护强度低、护顶效果差、稳定性差，加剧了工作面与两巷支护的不匹配；③巷道支护强度对工作面两巷稳定性具有重要影响，应当采取初撑力较高、刚度较大的液压支架对巷道加强支护；④系统地对巷道超前支护液压支架进行分类，总结每种支架类型特征、优缺点及适用巷道条件，并提出两巷超前液压支护设计方法。

介绍了用于神东补连塔矿四盘区12406、12407工作面回风顺槽超前支护,迈步自移式超前液压支架的设计思想、原理、结构、技术特征以及使用效果。较好地解决了了该类地质条件下综采面回风顺槽的自动化超前支护问题。

针对我国巷道超前液压支架支护技术存在设计标准缺失、对顶板反复支撑、运输巷道配套复杂等技术难题,采用理论分析、数值模拟等方法对巷道超前段支护参数、架型设计、配套方式等进行分析。研究结果表明:由于巷道超前段受重复采动及锚杆、锚索支护的影响,可以采用现场实测与数值模拟相结合的方法确定合理的巷道超前支护距离与支护强度。基于不同的巷道断面尺寸及支护要求,一般选择四连杆式或伸缩杆式超前液压支架,前者具有抗弯、抗扭性强的优点,适用于大断面巷道,而后者则具有结构简单、质量轻等优点,更适用于小断面巷道。巷道超前液压支架是大型巷道超前支护的主要发展方向,但仍然存在对顶板反复支撑破坏、配套空间狭窄等技术难题。

为解决现有矿用液压支架测高方案智能化程度低、准确度差等问题,研究了液压支架在不同姿态下的测高方案,提出了一种基于倾角传感器的矿用液压支架测高系统设计方法,搭建了基于倾角传感器的矿用液压支架测高系统。并针对井下强烈电磁和振动干扰导致信号降质的问题,对采集到的数据进行小波分解和重构,提高了测高系统在恶劣环境下的准确性,同时从提高通信抗干扰能力,增加传输距离等方面,提出下一步研究的方向,矿用液压支架测高系统在实验室和井下进行测试试验,结果表明,在井下恶劣环境下系统测高误差在10 cm内,可以满足工作面的实际需求。

通过对采煤机及液压支架液压系统故障的分析,指出液压油的合理使用是保证采煤机和液压支架工作效能的一个重要前提,并说明采煤机和液压支架所用液压油的类型、性能要求及使用时的注意事项。