華亭礦區(qū)建設(shè)管理委員會(huì)硯北煤礦是國家新開發(fā)建設(shè)的300萬t特大型現(xiàn)代化礦井，于1996年12月18日正式開工建設(shè)，1998年12月31日開始帶負(fù)荷聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)，目前將正式移交生產(chǎn)。礦井采用單水平上、下山開拓方式，走向長壁水平分層綜采放頂煤開采，主采煤層為華亭煤田煤5層，煤層平均厚度53 m，傾角35—54。，工作面走向長度1500 m，傾斜長度60 m，水平分層高度12 m，其中機(jī)采高度2.5 m．放頂煤高度9.5 m。采煤機(jī)截深0,8 m，放頂煤步距0.8 m，一采一放，循環(huán)進(jìn)度0.8 m。兩巷均采用29U型拱型可縮性鋼支架支護(hù)。工作面上口（運(yùn)輸巷口）采用煤科總院北京開采研究所設(shè)計(jì)，北京煤礦機(jī)械廠制造的ZTF11520／23/32型放頂煤端頭支架一組支護(hù)，即采用一付主架和一付副架組合的形式支護(hù)，移架時(shí)主副架互為支點(diǎn)靠架間液壓推移裝置邁步前移。
1、改造端頭架尾梁，增設(shè)中低位放煤口
根據(jù)華亭煤田煤層特點(diǎn)和綜采放頂煤采煤方法，硯北煤礦端頭支護(hù)形式必須能：①加強(qiáng)支護(hù)端頭壓力集中區(qū)，保證支護(hù)強(qiáng)度，確保頂板安全；②回收底板側(cè)“三角煤”，見圖2。
ZTF11520/23/32型放頂煤端頭液壓支架具有支撐強(qiáng)度高，移架速度快，人員操作安全便利，移架不受割煤影響等優(yōu)點(diǎn)，還可以解決“放三角煤”問題。但在實(shí)際使用中，該支架低位放“三角煤”效果不理想，工作面每推進(jìn)1 m只能采出50 t煤，采出率僅為設(shè)計(jì)采出率的41.6%。原因主要有：①轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾鏈輪伸入尾梁過長，會(huì)造成無法維護(hù)和檢修機(jī)尾輪，易引起轉(zhuǎn)載機(jī)故障，過短則只能放出少量煤，造成采出率低；②副架尾梁處于后
輸送機(jī)機(jī)頭處，放煤口太低，煤無法進(jìn)入中部槽，失去放煤功能。為了進(jìn)一步提高放煤量，經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)臺理選擇放煤口是關(guān)鍵，應(yīng)將端頭架放煤口由低位改為中低位，即將尾梁下部放煤插板口處加500 mm長鋼板，變?yōu)楣潭ㄑ谧o(hù)梁。其次在尾梁中下部開設(shè)600 mmX1400 mm的放煤口，將原控制放煤插板的推移缸由下部改裝到中上部：用來控制新開放煤口插板，控制放煤口的開啟和關(guān)閉，見圖3、圖4。
通過這樣改造，主端頭架可將轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾安裝在尾梁下預(yù)以掩護(hù)，同時(shí)將煤直接放出落在轉(zhuǎn)載機(jī)上拉出，副端頭架通過提高放煤口，將煤落在后輸送機(jī)上來提高放煤量。經(jīng)計(jì)算，改造后端頭支架放“三角煤”量由原來的每推進(jìn)1m放50 t，增加到120 t，采出率提高至89.2%。
2、改造端頭支架前頂梁，增設(shè)活動(dòng)頂梁
由于巷道壓力大，硯北煤礦綜采工作面進(jìn)回風(fēng)兩巷巷道均采用29U型可縮性拱型鋼支架。根據(jù)頂板壓力動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，運(yùn)輸巷超前支護(hù)確定為40 m，其中在工作面上端頭段20 m內(nèi)，必須提前將拱型鋼棚拆掉，保證工作面正常推進(jìn)，采用一木粱兩單體柱抬棚上鋪金屬網(wǎng)替換，并在走向打了一梁三柱的兀型鋼梁邁步交替進(jìn)行加固。正常循環(huán)時(shí)，端頭架步距為800 mm。拉端頭架的步驟是：先將主架降低，利用副架為支點(diǎn)，用液壓缸將主架拉上一個(gè)步距后將主架升起；再將副架降架與主架拉齊后升起。此時(shí)壓在頂粱上面的木棚無法回收，致使大量的坑木被甩人采空區(qū)，浪費(fèi)木材又影響主副架放煤。僅以硯北礦為例，支架間距為800 mm，坑木直徑20 mm，長度3.8m，每年推進(jìn)3 600m，僅此項(xiàng)坑木年消耗達(dá)583.2m3。材料消耗大，原煤成本上升，直接影響礦井經(jīng)濟(jì)效益提高。
如果在兩端頭架前頂梁部各加設(shè)一能收縮的活動(dòng)頂粱（其工作特點(diǎn)象工作面液壓支架的護(hù)壁板），在木梁回收后由活動(dòng)頂梁直接接頂，則可回收大量的坑木，見圖5。
活動(dòng)頂粱的工作原理：當(dāng)工作面輸送機(jī)機(jī)頭拉過后，降下端頭支架主頂粱與前頂梁的同時(shí)，活動(dòng)頂梁降30°傾角，拉移端頭架800 mm步距，然后升起主頂粱與前頂梁，暫不升活動(dòng)頂梁。此時(shí)活動(dòng)頂梁上方已有木棚�；厝ツ玖簝蛇叺膯误w柱，使之順活動(dòng)頂粱斜面滑下，升起活動(dòng)頂粱�；顒�(dòng)頂粱與端頭架前頂粱一樣寬，不需另外護(hù)頂。
由于端頭支架前頂粱厚度為180 mm，活動(dòng)頂梁設(shè)計(jì)不必與其同厚，按強(qiáng)度要求選用80～100 mm厚為宜。因考慮活動(dòng)頂梁推移千斤的特殊位置，本方案設(shè)計(jì)活動(dòng)頂梁的極限位置為：上仰≤10°，F(xiàn)傾≤30p。
3、經(jīng)濟(jì)效益
通過適當(dāng)改造，則綜采工作面每米推進(jìn)度“三角煤”可多采出70 t，按年推進(jìn)3 600 m計(jì)算，可多采出煤炭25.2萬t，增加收入1 512萬元；考慮用π型鋼梁替代木梁，每米節(jié)省坑木0.162 m3，節(jié)省583.2 m3，降低支護(hù)費(fèi)用29 .16萬元。因此，這種綜合改進(jìn)端頭支架，不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且很適應(yīng)華亭煤田特厚煤層，必將產(chǎn)生更好的社會(huì)效益。
