華亭礦區建設管理委員會硯北煤礦是國家新開發建設的300萬t特大型現代化礦井，于1996年12月18日正式開工建設，1998年12月31日開始帶負荷聯合試運轉，目前將正式移交生產。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，其中機采高度2.5 m．放頂煤高度9.5 m。采煤機截深0,8 m，放頂煤步距0.8 m，一采一放，循環進度0.8 m。兩巷均采用29U型拱型可縮性鋼支架支護。工作面上口（運輸巷口）采用煤科總院北京開采研究所設計，北京煤礦機械廠制造的ZTF11520／23/32型放頂煤端頭支架一組支護，即采用一付主架和一付副架組合的形式支護，移架時主副架互為支點靠架間液壓推移裝置邁步前移。
1、改造端頭架尾梁，增設中低位放煤口
根據華亭煤田煤層特點和綜采放頂煤采煤方法，硯北煤礦端頭支護形式必須能：①加強支護端頭壓力集中區，保證支護強度，確保頂板安全；②回收底板側“三角煤”，見圖2。
ZTF11520/23/32型放頂煤端頭液壓支架具有支撐強度高，移架速度快，人員操作安全便利，移架不受割煤影響等優點，還可以解決“放三角煤”問題。但在實際使用中，該支架低位放“三角煤”效果不理想，工作面每推進1 m只能采出50 t煤，采出率僅為設計采出率的41.6%。原因主要有：①轉載機機尾鏈輪伸入尾梁過長，會造成無法維護和檢修機尾輪，易引起轉載機故障，過短則只能放出少量煤，造成采出率低；②副架尾梁處于后
輸送機機頭處，放煤口太低，煤無法進入中部槽，失去放煤功能。為了進一步提高放煤量，經現場反復實驗，發現臺理選擇放煤口是關鍵，應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，變為固定掩護梁。其次在尾梁中下部開設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閉，見圖3、圖4。
通過這樣改造，主端頭架可將轉載機機尾安裝在尾梁下預以掩護，同時將煤直接放出落在轉載機上拉出，副端頭架通過提高放煤口，將煤落在后輸送機上來提高放煤量。經計算，改造后端頭支架放“三角煤”量由原來的每推進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，增設活動頂梁
由于巷道壓力大，硯北煤礦綜采工作面進回風兩巷巷道均采用29U型可縮性拱型鋼支架。根據頂板壓力動態變化規律，運輸巷超前支護確定為40 m，其中在工作面上端頭段20 m內，必須提前將拱型鋼棚拆掉，保證工作面正常推進，采用一木粱兩單體柱抬棚上鋪金屬網替換，并在走向打了一梁三柱的兀型鋼梁邁步交替進行加固。正常循環時，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，用液壓缸將主架拉上一個步距后將主架升起；再將副架降架與主架拉齊后升起。此時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，浪費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3 600m，僅此項坑木年消耗達583.2m3。材料消耗大，原煤成本上升，直接影響礦井經濟效益提高。
如果在兩端頭架前頂梁部各加設一能收縮的活動頂粱（其工作特點象工作面液壓支架的護壁板），在木梁回收后由活動頂梁直接接頂，則可回收大量的坑木，見圖5。
活動頂粱的工作原理：當工作面輸送機機頭拉過后，降下端頭支架主頂粱與前頂梁的同時，活動頂梁降30°傾角，拉移端頭架800 mm步距，然后升起主頂粱與前頂梁，暫不升活動頂梁。此時活動頂梁上方已有木棚。回去木梁兩邊的單體柱，使之順活動頂粱斜面滑下，升起活動頂粱。活動頂粱與端頭架前頂粱一樣寬，不需另外護頂。
由于端頭支架前頂粱厚度為180 mm，活動頂梁設計不必與其同厚，按強度要求選用80～100 mm厚為宜。因考慮活動頂梁推移千斤的特殊位置，本方案設計活動頂梁的極限位置為：上仰≤10°，F傾≤30p。
3、經濟效益
通過適當改造，則綜采工作面每米推進度“三角煤”可多采出70 t，按年推進3 600 m計算，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，每米節省坑木0.162 m3，節省583.2 m3，降低支護費用29 .16萬元。因此，這種綜合改進端頭支架，不僅具有良好的經濟效益，而且很適應華亭煤田特厚煤層，必將產生更好的社會效益。
