放顶煤液压支架

放顶煤液压支架（共8篇）

放顶煤液压支架 篇1

摘要：当前我国煤炭行业主要采取综采的技术,使得在实际的施工过程中对放顶煤液压支架的需求增加,本篇文章对放顶煤液压支架以及技术进行简单的阐述,并深入分析了放顶煤液压支架的发展现状,从而提出放顶煤液压支架存在的问题,支出放顶煤液压支架的创新与发展,希望能够对以后放顶煤液压支架技术的使用提供一定的启发。

关键词：放顶煤液压支架,创新,发展现状

1 关于放顶煤液压支架的简述

我国对于放顶煤液压支架的研究最开始是在20世纪80年代,经历了20多年的迅速发展,已经成为全世界放顶煤液压支架发展最迅猛、数量最多的国家。各种放顶煤液压支架的研制使得煤层开采工艺进入了一个新时代。放顶煤液压支架的发展与运用使得采煤机的机械化水平得到较大的提高。放顶煤液压支架由液压元件、金属构成,动力来自高压液体,实现支撑、切顶、移架和推送输送机等功能。放顶煤液压支架在支护能力、强度、安全性、可行性等方面都有较高的优势。

1.1 放顶煤液压支架的类型

放顶煤液压支架主要分为落煤窗式放顶煤液压支架和掩护尾梁插板式放顶煤液压支架这两种。前者分为掩护式和支撑掩护式两种结构,依据输送机的数量可分为单输送机和双输送机两类。后者则主要以支撑掩护式为主,其中又包括正四连杆式和反四连杆式这两种情况。

1.2 放顶煤液压支架出现的问题

虽然我国在放顶煤液压支架技术方面取得了不小的成就,但是与某些发达国家相比,还是有不少方面需要提高。首先是我国的产煤量和综采涉及的范围与技术之间不适应;其次是在放顶煤液压水平控制方面,还是具有一定的差距,尤其是材料、工艺、支架性能方面还是有待提升。

2 放顶煤液压支架的创新分析

伴随着放顶煤液压支架技术的不断发展和进步,低位放顶煤技术已经成为当前煤炭行业综放工作的重要内容,主要是以正四连杆与反四连杆、两柱掩护式、单摆杆方式等多种支架形式。在实际的应用中,放顶煤液压支架在综放工作中具有相当重要的意义和价值,具备极高的实用性。

2.1 正四连杆柱液压支架

正四连杆柱液压支架广泛地应用在综放的工作面中,并且具有很好的发展前景,优势相当明显。具体表现在,正四连杆柱液压支架具有很强的稳定性、操作性以及高产能力,而且在实际的运用中具有较高的人性化。但是正四连杆柱液压支架由于前后排立柱之间的受力是不平衡的,使得正四连杆柱液压支架的支护能力很难得到很好的发挥,这样的问题主要凸显在放煤环节。若出现拔后柱的现象,就会直接影响了工作面的顺利推进。

2.2 反四连杆液压支架

这类支架主要由我国自主研发而成的,和前面所提的正四连杆柱液压支架相比,反四连杆液压支架能够使前后排立柱之间的受力较为均衡,充分体现了良好的力学性能,从而使后部放煤的空间得到最大的扩展。另外反四连杆液压支架还能够很好地调整人行道的采高,使得人行道能够随着采高的改变而改变,但是若受到一定的阻力时,这种结构布置便具有较大的难度。所以反四连杆液压支架在综放工作中主要起着过渡的作用。

2.3 单摆杆液压支架

这类支架重要运用在中小煤矿当中,具有投入低、质量轻、操作便利等有点,在一定程度上能够提高煤矿开采的机械化。不过单摆杆液压支架对于软顶煤的控制能力较差,稳定性和强度也比较低,没办法提高空间。因此单摆杆液压支架在煤矿开采中属于轻型的支架。

2.4 两柱掩护式液压支架

两柱掩护式液压支架普遍采用的是电液控制,在推移千斤顶上,还装备有位移传感器,与此同时,采煤机上也装备有红外线传感装置,立柱缸的直径超过400毫米。

3 放顶煤液压支架的发展探析

伴随着科技的发展与进步,我国煤矿开采技术特别是综放设备这方面也获得了进步。我国地域广阔、地理条件优越、人口众多,不过煤矿开采的条件却较为复杂,使得综放技术的发展也变得多样化。

3.1 大采高液压支架

一般来说,非常厚的煤矿层厚度在14-20米之间,而大采高液压支架比较适合这种煤层,这比较适合采全高工作。大采高液压支架的支架高为5米,而且都有相应的配套措施,一次性能够采高到20米。采取大采高综放设备,具有几大优势。

一是能够增加支架工作的阻力,在运用过程中围岩横向与纵向所涉及的范围由于大采高液压支架采高而获得了扩大,能够在增加煤矿压力的前提下很好地处理了5米大采高所遇到的阻力问题,通过增加大采高液压支架前端和后端的失稳来增强回转的能力,从而为大采高液压支架提供了强有力的保证。

二是增强了大采高液压支架的初撑力,提升了支撑顶板的主动性,从而使煤壁能够减少压力,确保了煤壁的完整,从而更好地抑制制片帮。在这个过程中,需要借助带压架来确保顶板的支护,从而保证顶板与顶梁之间能够充分接触到,在一定程度上减少了煤壁前支撑力。另外要注意将护帮板与煤壁紧密靠在一起,从而加大侧向的约束力,进一步减少煤壁偏帮的程度。若发生一些异常的现象,便能够很好地控制煤壁片帮。针对异常带来说,为了增强煤壁的稳固性,可以通过降低采高来完成,从而减少采煤机的截深,做好采煤机牵引,减少偏帮的程度。在环境允许的前提下,俯斜开采的方式是比较科学的。

三是大采高液压支架具有很强的稳定性,若采用5米的大采高液压支架,通常情况下为了增加大采高液压支架的初撑力,扩大中心距,可以采取四连杆的参数。这种方式还可以极大地缩短径向与周口之间的间隙,保证大采高液压支架能够更加稳固。

四是若采取通式与双前后连杆液压支架,那么便可以扩大支架的空间,使其稳定性进一步增强。

如图1所示,大采高液压支架具有十分优秀的综合新能,体现在质量小、采煤高度大、采煤阻力小等,但是大采高液压支架运输的难度比较大,所以需要对其进行优化和整体设计,在选择材料时以强度较高为主,并且借助先进技术来降低大采高液压支架的质量。

3.2 直线型与分体组合式液压支架

由于煤矿行业开采的不断深入,煤矿区内会有很多煤柱、小块段煤和边角煤等,这直接影响了工作面布置过程中的回收工作与综放工作。若使用较大的综放设备,那么就难以与边角煤相适应,无法保证工作效率。但是对于中小型的煤矿来说,狭窄的巷道使得大型综放设备难以经过,如图2所示,这时采用直线型与分体组合式液压支架便可以解决这个问题,主要有下面两个特点。一方面是直线型与分体组合式液压支架的顶梁与尾梁、底座与护帮板是分体的,借助铰接能够将顶梁与底座连接起来,从而防止因为顶板不平而出现的偏载现象。另一方面,直线型与分体组合式液压支架的适应性、稳定性都比较强。一条铅垂直线为直线型与分体组合式液压支架的轨迹,使得受力状态比较良好,不过在实际的生产活动中支架复杂性较高,存在着较大的随机性,顶板压力作用的位置、大小甚至是接触顶梁情况都会有相当的影响。

4 结束语

总的来说,在综放设备中液压支架具有相当重要的作用,特别是放顶煤液压支架的使用,使得工作面得到较好的控制与支撑,对煤矿安全作业空间起着重要的维护作用。

参考文献

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[3]马端志,王恩鹏.两柱掩护式大采高强力放顶煤液压支架的研制[J].煤炭科学技术,2013(08):84-86+91.

放顶煤液压支架 篇2

【关键词】液压支架；采煤机；上端头

益新煤矿二采区采煤一队回采三水平北二石门22#层右三段综放面，由于回风道随回采方向坡度逐渐增大，导致工作面坡度变大，长度延长。为安全起见，需在工作面上端头增设3组ZF3400/14/26型支撑掩护式低位放顶煤液压支架。

一、采面加架前采场概况

本区位于矿井北部4剖面以南，采区南至3剖面，整个工作面位于F16断层下盘，采区最低标高-192米，由回风道溜子道圈成规则块段，南至设计停采线。

本区走向240米，煤厚8米，可采储量31.2万吨，剩余储量21.1万吨，切眼安装时工作面长116米，工作面现长122米，需增加3组ZF3400/14/26型支撑掩护式低位放顶煤液压支架支护采场。

二、液压支架安设位置的选择

由于本次增设的3组液压支架为中间支架，中间架后部尾梁位置较低，不足以提供安放后部SGD-730/320运输机尾部减速机高度。因此，此次需要安装的3组液压支架，不能安放在工作面端头。通过计算减速机的长度及支架的架宽，我们最终将3组液压支架的安设位置定在上端头3组端头过渡支架以下的工作面夹空中。

三、安装液压支架前准备工作

1、从加架前10刀开始，工作面上端头10米每循环加5米长28kg/m铁轨进行顺山铺设，两根铁轨头交错距离不小于0.5米成对铺设，并在铁轨上铺双层金属网，铺网沿倾斜金属网网头搭接0.2米，沿走向网边对接严密。网与网之间使用铁线双丝双扣，逢环必联，不准出现扯网兜网现象。

2、在工作面上端头开出一三角出口作为安装支架的车场使用。开缺口控顶区域采用单体、π型钢，一梁三柱支护，单体须拴好防倒绳，初撑力符合规程要求，严禁使用失效、漏液单体。顶板和硬帮必须铺设双层金属网并且双丝双扣，逢环必联，并将要安装的液压支架用平板车松至替棚头处。

3、本次提、松液压支架的绞车为JH-14型回柱绞车，在提、松液压支架期间，要严格执行“行车不行人”制度，并在场子面上端头沿工作面往下20米处设好警戒，严禁任何非作业人员进入，以防跑车伤人。

4、将前部SGD-630/220运输机断开，并用回柱绞车、单体推至回风道上帮侧，以使通道打开。同时将后部溜子SGD-730/320运输机尾部延至回风道上帮，将采煤机在移架前开到距安装地点20米以下顶板完好位置，同时将采煤机、前后部刮板运输机停电上锁。

四、安装液压支架安全技术措施

（一）移上端头ZFG3000/17/26型支撑掩护式低位放顶煤3组过渡支架：

1、先将上端头3组ZFG3000/17/26型支撑掩护式低位放顶煤过渡支架移至回风道上帮侧预定区域，在移架区域打好顺山一梁三柱支护。

2、支护好后，由班组长执行“敲帮问顶”制度，确认顶板良好后方可进行作业，若顶板有异常，应先处理好顶板，确认无空顶后方可作业。

3、在上端头外50米处设一台JH-14型回柱绞车作为出架子使用。所有人员必须躲至安全地点后方可进行启动绞车作业。绞车位置见绞车布置图。

4、上端头须移动3组ZFG3000/17/26型支撑掩护式低位放顶煤过渡支架移动到位后，先将液压支架前后四柱打压接顶支好，在架子前方两侧打好临时支柱，防止倾倒伤人。

5、移架前备棚必须由下向上（即先备95#支架，再备96#、97#支架）顺序备棚。先备后翻，严禁空顶作业。先降前柱，再降后柱，并及时打好π型钢支护，严禁空顶作业。

6、移架时要用大绳栓在支架耳朵上用JH-14绞车配合单体液压支柱移架，移架顺序为先移97#支架，再移动96#、95#支架，严禁多支架同时作业。

（二）下ZF3400/14/26型支撑掩护式低位放顶煤支架

1、每次提、松车前，严格检查撤柱机尾绳、勾头是否有破损，如有破损严禁使用。每次只准下一个支架和提一个平板车。严禁拉空勾头。

2、每次提、松车前，严格检查平板车连接装置是否安全可靠，平板车必须挂尾绳，使用标准插销和鸭嘴，尾绳插销底部上好螺丝。

3、确保绞车道声光信号、一坡三挡等设施齐全、可靠，四压两戗是否牢固。每次提车、下车前由采煤一队班队长指派专人设好警戒，做到行车不行人。严格执行路灯开闭制，严禁放飞车，严禁蹬车。提车、下车后必须将挡闸及时关闭好。

4、工作面下架子时，所有液压支架尾部朝向工作面软帮侧。

（三）安装ZF3400/14/26型支撑掩护式低位放顶煤支架

1、本次安装支架为3组ZF3400/14/26型支撑掩护式低位放顶煤支架。

2、工作面回风道设一台14T绞车作为运架子、下平板车，安支架用。

3、架子卸车时，应先卸架子前端固定螺栓，后卸架子后端固定螺栓。并在架子前方两侧打好临时支柱，防止支架倾倒；向前移动架子时，防滑绞车钩头必须拴住架子后端，使用单体液压支柱支在架子前梁、尾梁，待支好单体液压支柱后，作业人员必须躲到安全地点，液压操纵阀必须使用远方操纵，严禁在操纵阀时人员经过支架。

4、安装支架遇到破碎顶板时，根据顶板的实际情况，要进行临时支护；支架到位后，变向安装时，要使用绞车和单体相互配合进行。

5、安装架子调向时，需要在最小宽度摘掉单体，使支架有足够的安装方向和空间，摘单体时要对其周围区域加强支护，顶板压力较大时，需设抬棚加强支护，提前用双工字钢（焊在一起两头钻Φ24的孔4个）6米长6根交替使用（或铁道）在工作面上端头棚梁搭接处设好抬棚，并用锚链锁在梁子上、打好代帽顶子。间距为0.7米且要升牢升靠并栓好防倒绳。替单体时必须执行先打后翻。

6、安装完的支架必须升起接顶，如果不接顶，应立即充填木料，使之接頂。侧护板要适量打开，防止支架倾斜。支架升起后要达到最大初撑力。

7、安装支架时，顶板不好处备顺山抬棚。

8、备顺山抬棚时，如有阻碍作业的支柱需翻掉的，必须先备好临时支柱再翻柱，支架安完后单体支柱才可撤。

9、工作面安装支架时，绞车以外30米及作业地点以下20米外设好警戒。严禁非作业人员进入，安装支架人员要避开大绳波动范围及单体弹动的范围，安装支架时绞车拉不动必须查找原因，严禁强拉硬拽，造成损坏绞车及拉断大绳。

10、工作面安装架子期间撤出的单体支柱及滑移支架应及时运到指定位置，距作业地点不小于20米处，确保撤离路线畅通无阻，以备冒顶灾变发生时，人员能够迅速撤离，否则严禁作业。

11、加架结束后，前部SGD-630/220刮板运输机及时归位并附加2节槽、链、挡煤板等配套设备。确保采煤机、前部SGD-630/220刮板运输机加架后正常运行。

五、小结

这种在生产中采煤工作面端头延面、加设安装采场中间液压支架技术为今后遇复杂地质构造，需延缩面开采时提供可靠依据。

参考文献

[1]杨孟达.煤矿地质学.煤炭工业出版社，2000.

放顶煤液压支架 篇3

1 四柱与两柱放顶煤液压支架的对比分析

1.1 四柱式放顶煤支架的优缺点[3,4,5,6,7,8,9,10]

(1) 同样中心距尺寸限制的情况下, 四柱式放顶煤支架可以提高支架的工作阻力。

(2) 顶梁可设置铰接前梁, 前梁上下摆动可适应顶板起伏的变化。支架运输状态时, 前梁可旋转90°或拆掉, 减小运输尺寸。前梁及前梁千斤顶的设置可缓解顶梁恶劣情况下的受力状态, 避免支架拔后柱的情况发生。

(3) 四柱放顶煤支架结构稳定性好适应于倾角较大的工作面。

(4) 四柱放顶煤支架前后柱随合力作用点的变化易产生受力不均, 降低支架的支撑效率。

(5) 四柱放顶煤支架千斤顶种类多, 操作复杂不利于实现电液控制。

1.2 两柱放顶煤支架的优缺点

(1) 两柱放顶煤支架与围岩的适应性好, 工作阻力循环变化呈增阻状态, 支架支撑效率高, 有利于发挥其支撑能力。

(2) 两柱放顶煤支架平衡千斤顶的合理设置能调节顶梁合理作用点的位置, 适应顶板围岩的压力, 提高支架梁端力, 有利于顶板维护, 防止顶板冒顶及片帮。

(3) 两柱放顶煤支架结构简单, 液压管路布置简化, 而且便于实现电液控制, 使支架平均移架时间和放煤时间均小于四柱, 可进一步提高综放工作面效率[3,4,5,6,7,8,9,10]。

1.3 综合对比

两柱与四柱的架型具不同的适应性, 根据以下几点来进行选型: (1) 根据具体地质条件 (顶底板条件、煤层倾角、矿井条件) 和开采方案来确定。 (2) 根据客户对支架重量、运输尺寸、配套尺寸的具体要求来确定。

2 煤矿地质条件

土耳其Demir eynez东煤矿KM2煤层厚度25-35m, 东部边缘煤层厚度小于5m, 平均24m。煤层倾角5°~10°, 首采面最大倾角8°。南北走向大规模断层, 垂直可达50-100m。埋深350-400m。煤容重1.45t/m3。顶板为泥灰与石灰岩构成, 有很好的耐压强度, 45-65Mpa, 易碎。底板较软, 易受水影响, 支护设备须适应底鼓措施, 18-20Mpa。煤硬度25-30Mpa。

开采方法:煤层厚度为25m左右的煤层, 上层一次采全高, 采高3.1m, 截深800mm。顶板坚硬, 爆破放顶。下层分两次放顶煤开采一次10.5m。采煤机截割采煤3.1m, 放煤高度7.4m。预计年产量约300万吨, 首采工作面长度180m, 走向长度700m。

综合考虑东煤矿煤层赋存条件和配套要求, 以及当前放顶煤支架的发展趋势和可靠性, 最终选定两柱掩护式放顶煤液压支架。

3 支架的主要技术参数支架型号:

ZFY6800/20/32;支护高度/mm:2000-3200;支架宽度/mm:1660-1860;支架中心距/mm:1750;初撑力/k N:5064;工作阻力/k N:6800;平均支护强度/Mpa:0.78;对底板平均比压/Mpa:1.58;移架步距/mm:800。

主要千斤顶规格如下:

立柱:320/290mm;平衡千斤顶:160/105mm;推移千斤顶:200/120mm。

配套设备如下:

采煤机:EL1000;前部刮板输送机:PF4/832;后部刮板输送机:PF4/1132;转载机:PF4/1132。

4 支架总体结构特点

4.1 支架采用整体顶梁加一级护帮板结构, 顶梁前端上翘40~50mm, 提高支架接顶能力, 增大端面支撑能力, 配合护帮板可有效防止端面冒顶和煤壁片帮。

4.2 底座采用全开档刚性底座, 推移千斤顶倒装, 底座前端设置抬底装置。

4.3 支架顶梁和掩护梁采用双侧活动侧护板。使用时一侧固定, 一侧活动, 使支架宽度可在1 660-1 860mm范围内变化。

4.4 采用正四连杆稳定机构, 前连杆为双连杆, 后连杆为单连杆, 分别与掩梁和底座铰接, 增大了连杆的抗弯和抗扭能力。

4.5 主要装配孔的孔轴间隙不大于0.85mm, 横向间隙不大于8mm, 提高支架稳定性。

4.6 支架顶梁和掩护梁最大夹角时均设机械限位装置。平衡油缸设防坠落装置。

4.7 顶梁与掩护梁铰接处采用圆弧包容结构, 间隙10mm, 有效地防止矸石漏入支架内, 为支架的操作与维护提供安全保证。

4.8 支架适应于俯采、仰采的工作面, 工作面走向倾角0-100。工作面倾角0-100。

4.9 支架主要结构件及油缸按重量在合理位置布置起吊环或起吊孔。

4.1 0 立柱安全阀流量500L/min, 立柱柱卧设有填充物, 立柱设置保护套。

4.1 1 支架采用18功能进口电液控制, 每台支架的进液管上安装自动反冲式过滤器, 过滤精度为25μm。推移油缸推溜控制回路设液压闭锁装置, 防止运输机倒拉。

4.1 2 支架设置尾梁机构, 通过调节摆动尾梁实现放煤, 并将煤送入后部输送机, 尾梁采用带伸缩插板结构, 插板的插齿具有破大块煤能力。

4.1 3 每台液压支架的立柱下腔分别安装压力表一个, 以监测立柱的工作压力。

5 支架的优化

两柱掩护式支架平面受力分析方法如下。平面受力如图1。

支架垂直合理及合理作用点分别为:

前后连杆受力:

式中, f—顶梁与顶板间的摩擦因数, 一般取f=0~0.3;P—立柱总工作阻力;PE—平衡千斤顶总作用力。

通过计算机辅助软件进行优化设计得出受力分析曲线如图2—图5。

6 结论

经过对比分析, 为东煤矿选型的两柱掩护式放顶煤液压支架与围岩的适应性强, 受力分析良好, 结构简单, 电液控制便于操作。支架的选型方案合理且满足矿方的使用要求。

参考文献

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[9]阚世光.两用低位放顶煤液压支架及使用[J].煤矿开采, 2011, 16 (5) :61-62.

放顶煤液压支架 篇4

1 支架的设计与制造过程及创新点

ZF8000/21/38型放顶煤液压支架同ZF6000/17/33型放顶煤液压支架相比, 其结构加大, 结构的复杂程度相应增加, 在制造上有较大的技术难度。为顺利完成该项制造任务, 单位组织了技术部门及相关的生产分厂召开了支架制造专题讨论会, 针对该支架的结构特点及技术难点作了认真详细的分析、研究, 并对生产做了周密细致的部署和安排[1]。由技术开发部完成前期技术准备工作, 进行优化方案设计、制图、审核, 制定经济合理的工艺路线, 编制支架制造作业指导书、预防措施等技术文件。各生产分厂组织生产时, 严格按照技术部编制的生产过程卡作业, 并根据工艺、图纸技术要求以及支架制造作业指导书采取有效的保护手段, 严格控制重点零部件的关键尺寸和工艺要点, 采用了先进的数控生产设备、焊接工艺以及现代化的管理手段。

该设计与制造的创新点包括以下几点:一是在支架制造过程中应用了先进的生产设备、生产工艺以及现代化的管理手段。二是对于重要筋板以及不规则板件全部采用先进的数控火焰切割机气割下料。三是在结构件的铆焊工艺中, 采用专用的工装、胎具对点成形, 并采用了先进的二氧化碳保护焊焊接工艺, 有效地控制了焊缝的尺寸, 确保了焊接强度。并根据相关的技术文件, 实施了必要的预防措施, 大大减小了结构件焊接变形。四是在生产全过程实现了标准化、网络化的管理, 确保了生产的每一道工序在受控状态下顺利完成。

2 支架的主要特点及适应性

ZF8000/20/38支架是针对厚煤层设计的一种高工作阻力支撑掩护式放顶煤液压支架, 根据采高加大时工作面矿压明显加大、片帮和冒顶倾向加剧的综采实践[2,3], 结合以前的设计经验, 对支架的总体参数进行优化设计, 使支架结构受力合理。支架为四柱支撑掩护式, 切顶能力大, 抗冲击能力强。采用2根φ280 mm的单伸缩带机械加长立柱和2根φ250 mm的单伸缩带机械加长立柱, 调高范围大, 采高适应性强。为防止支架顶梁上方顶煤过多下沉, 使支架初撑力达到支架工作的81%;同时加大前梁千斤顶缸径, 其缸径为φ230 mm, 增加前梁对顶煤的支撑力, 提高支架对新暴露顶板的控制能力。结构件中大量采用高强度钢板, 按高可靠性原则设计。以下为支架的主要特点及适应性。

1) 采用刚性分体底座, 有利于排矸和浮煤。

2) 支架顶梁采用分式铰接结构, 铰接前梁前端内置伸缩梁, 必要时可实现超前支护, 可有效防止和减少煤壁片帮的发生。

3) 支架具有较大的后部放煤空间, 支架尾梁可以向上旋转62°, 增大了后部运输机的过煤高度, 加大支架插板的行程, 插板行程700 mm, 增加了放煤口尺寸, 提高了放煤速度, 有利于放大块煤。

4) 支架的前连杆采用双连杆, 大大提高了支架的抗扭能力。

5) 为了提高支架的可靠性, 采用支架的结构和部件采用成熟可靠的技术, 顶梁柱窝采用整体柱窝, 掩护梁的腹板采用高强度板材料。

6) 有较宽的人行通道, 底座下部最小, 人行通道大于750 mm。

7) 支架后部放煤口处, 设置喷雾装置。支架在放顶煤时, 可联动喷雾降尘。

8) 底座上安装有抬底装置, 可以抬起底座, 减小移架阻力。

9) 推移杆采用长推移杆结构, 整体强度高。支架推移千斤顶采用倒装装置型式, 提高支架的移架力和推溜力, 便于向后排浮煤。

10) 为了提高液压元件的可靠性, 立柱和千斤顶的密封采用聚氨酯密封, 寿命可以提高5~6倍。

11) 系统泵站采用“三泵两箱, 双进液双回液系统”, 供液流量为400 L/min。主进液管φ31.5 mm, 主回液管φ50 mm, 同时加大立柱和推移千斤顶接头孔通径, 采用目前国内最大流量的阀类及国外先进阀结构型式, 从而构成大流量支架快速移架系统, 从而实现快速移架, 为采煤工作面高产高效创造条件。

3 与当前国内外同类技术综合比较结果

综上所述, ZF8000/21/38型放顶煤液压支架的成功制造, 为公司建设提供了一种安全、高效的机械化综采支护设备, 并且已顺利通过了国家煤科总院的型式试验鉴定, 各项性能指标均已达到国内外先进水平, 在煤机设备特别是在液压支架制造方面, 该公司已经具备了专业制造厂家水平, 并且符合国家技术标准。目前, ZF8000/21/38型放顶煤液压支架现已在潞安矿业 (集团) 公司常村煤矿已投入使用, 各方面性能良好, 取得了良好的经济效益和社会效益。由常村矿的生产实践证明, 该架各方面性能良好, 结构强度高, 大大降低了煤矿设备的维护、维修费用, 有效地解决了该矿井下顶板压力大、支架接顶性能差、支护不稳定等缺陷, 满足了煤矿的生产实际需求, 为建设高产高效的现代化矿井提供了一种安全、高效的机械化综采支护设备, 取得了良好的经济效益和社会效益, 并大大增强了企业竞争力, 开拓了新的经济增长点。

摘要：ZF8000/20/38支架是针对厚煤层设计的一种高工作阻力的支撑掩护式放顶煤液压支架。通过介绍ZF8000/21/38型放顶煤液压支架的设计制造过程, 并对支架的主要特点及适应性进行分析, 确保了生产的每一道工序在受控状态下顺利完成。

关键词：放顶煤,支架设计,煤矿生产

参考文献

[1]苏林军.大采高综放液压支架的设计研究[J].煤矿开采, 2010 (3) :56.

[2]王国法.煤矿高效开采工作面成套装备技术创新与发展[J].煤炭科学技术, 2010 (1) :75-76.

放顶煤液压支架 篇5

ZF7000/20/40支架是针对厚煤层一次采全高设计的一种大采高支架, 调高范围大, 采高适应性强。但支架在晋煤集团古书院矿综采工作面的应用过程中, 当采高加大时, 往往出现工作面矿压明显加大、片帮和冒顶倾向加剧的现象, 基于此, 在借鉴国内矿区放顶煤液压支架和大采高支架的成功经验的基础上, 根据该矿地质条件, 先运用计算辅助手段对四连杆进行参数优化, 受力分析, 在保证可靠性条件下减轻支架重量, 合理选择板材, 对液压支架进行方案优化、参数设计、支架稳定性设计和可靠性设计, 以达到最佳的运动参数和力学参数, 使支架结构受力合理, 而后将支架在某煤矿综采工作面进行试用, 满足单面年产500万t以上设计总体目标, 取得较好的应用效果。

1 支架的主要结构特点

ZF7000/20/40支架为四柱支撑掩护式, 支架高度为2 000~40 000 mm, 支架采用2根250的双伸缩前立柱和2根230的双伸缩后立柱, 对采高的适应性比较强, 刚性分体底座有利于在生产过程中排矸和清理浮煤, 顶梁采用分式铰接结构, 铰接前梁前端设有挑梁, 采用整体式双前连杆、单后连杆型式, 大大提高了支架的抗扭能力和横向稳定性, 具体参数如表1所示。

2 支架液压控制系统设计

支架液压控制系统的设计取决于煤层地质条件、支架型式、设备配套情况等因素。根据本架型特点及古书院矿的地质条件确定采用本架手动操作400 L/min大流量快速移架系统, 且为双供双回液管路。

2.1 液压系统高压胶管配置

主进液及回液管路分别为31.5D高压胶管和51D规格回液胶管;立柱下腔16接口, 上腔13接口;推移千斤顶上腔为16接口, 下腔为13接口, 其他均为10接口。

2.2 支架液压系统

支架液压系统采用GLQ-A19-HD过滤器、FDH320/20-19/B50回液三通断路阀、NYJF19/31.5D高压先导截止阀、NZJF13/25-FJZ200/31.5平面截止阀等元件构成主干路控制系统, 可以方便维修某架支架而不影响其他支架的正常工作, 能有效防止其他支架的回液引起该架的误动。在双伸缩立柱上采用旁路回液控制系统, 由FDY280/40液控单向阀组和FDJ200/31.5-16/19快速回液阀构成, 以使降架更迅速灵敏;推移千斤顶采用FDY200/42单向锁控制, 前梁千斤顶用YDF42/200液控单向阀;尾梁插板采用JDF4C交替单向阀和FDS125/40双向锁组成联动控制系统, 使放煤动作准确可靠;为有效防止片帮和及时超前支护, 在挑梁千斤顶上采用双向锁FDS125/40进行控制;在抬底千斤顶上用FDD80/40单向锁, 使支架在较软底板工作时能有效支撑;支架主换向阀组采用400L/min和200 L/min大流量组合, 由9片规格为FHS400/31.5Z (3) +FHS200/31.5Z (5) +1的阀组成, 副换向阀组采用200L/min流量, 由3片阀组成, 规格为FHS200/31.5Z (2) +1组成。

安全阀是液压支架重要元件之一, 用来控制液压支架实际工作阻力并使其不超过允许值, 安全阀启、溢、闭压力最小值是由最大可能发挥各承载元件对顶板的支护能力决定的。在设计中, 考虑ZF7000支架是大采高支架, 为防止片帮而提高顶梁前端支护阻力, 决定选用大流量安全阀, 立柱采用320 L/min和200 L/min双安全阀, 规格为FAD320/42 P=38.64 MPa和FAD200/42 P=38.64 MPa, 前梁千斤顶采用160 L/min安全阀, 规格为FAD160/42 P=40 MPa, 其他千斤顶采用规格为FAZ32/31.5 P=36 MPa的安全阀。

在综采放顶煤工作面, 支架放煤时煤尘很大, 软煤软顶板工作面, 移架时煤尘也很大, 设计时除了在液压支架前梁安装高压喷嘴, 射流向工作面下风侧及煤壁倾斜, 辅助采煤机喷雾外, 还应在支架后连杆安装高压喷雾装置, 放煤期间向煤口喷雾, 通过采用FDW160/31.5喷雾阀将喷水与放煤插板联动, 喷水与降架移架联动, 减少了繁琐操作。

3 架运动和受力分析以及四连杆优化设计

四连杆机构是现代液压支架的主要稳定机构, 其主要作用是保证支架的纵向和横向稳定性, 承受和传递外载, 保持支架的整体刚度。因此, 在设计ZF7000支架时, 当支架最大最小高度等参数确定后, 运用在MATLAB环境下的液压支架结构参数设计程序对支架四连杆机构进行了优化设计。

从顶板管理方面分析, 顶梁向煤壁方向移动比顶梁向采空区方向移动有利。顶梁向煤壁方向移动对于保持梁端顶板处于挤压状态有利, 而顶梁向采空区方向移动容易导致顶板产生离层或断裂, 造成顶板断裂线前移或梁端冒顶。经四连杆机构设计作图, ZF7000支架的梁端摆动幅度为53 mm, 符合支架设计梁端摆动幅度范围要求, 首先保证了支架四连杆机构的设计合理, 从而保证了支架的纵向稳定性和横向稳定性。

通过液压支架结构参数程序的运算, 可输出支架支护强度曲线图, 如图1所示。由图1可知, ZF7000型支架在工作高度范围内支护强度的最小值和最大值为:0.88~0.92 (当磨擦系数f=0.2时) ;底座对底板比压是指底对底板接触面积的载荷强度, 分析由程序输出的底座对底板前端比压及平均比压数据可知, 底座前端对底板比压为1.76, 平均对底板比压为1.84;这两项技术指标均符合古书院矿的地质要求。

根据支架结构参数程序的运算, 确定ZF7000支架掩护梁上铰点到顶梁顶顶面之距离L13=255 mm, 符合重型支架的取值范围;后连杆下铰点至底座底面之距离L1=905 mm, 符合大采高支架取值范围。

掩护梁是掩护采面工作空间密封隔离区的重要梁体, 它不直接支撑顶板, 而是作为重要的传力构件, 把顶梁载荷传递到四连杆机构, 这对保持支架-围岩力学状态的稳定有着显著的作用。根据传统设计经验和程序计算, 确定支架最大高度时掩护梁与水平夹角αmax=52°。

4 应用效果

该煤矿某综放工作面煤厚8.61~9.32 m, 平均9.06 m, 工作面倾斜长度240 m, 配套支架139组, 其中过渡支架7组, 中间支架132组。改造后的支架从2012年11月至今在该煤矿综放工作面进行工业性试验, 对支架的整体稳定性进行检验, 在生产过程中经历了该工作面老顶初次来压、多次周期来压及过5条断层, 在工作面来压期间及破碎区, 煤壁片帮不明显, 支架工作正常, 日产达到1.5万t左右, 效果较为显著。

摘要：ZF7000/20/40液压支架在晋煤集团古书院矿综采工作面的应用过程中, 当采高加大时, 往往出现工作面矿压明显加大、片帮和冒顶倾向加剧的问题, 结合古书院矿自身地质条件, 采用计算机手段对液压支架进行方案优化, 使优化后的支架受力合理, 在该矿综采工作面试生产过程中, 日产煤量达1.5万t, 效果显著。

放顶煤液压支架 篇6

针对液压支架试验现状,笔者利用SolidWorks结合Simulation对ZY6400/21/45型放顶煤液压支架进行三维建模和空间受力分析,从而可在一定程度上代替实际工程试验。

1分析类型及试验参数

本文对掩护式ZY6400/21/45放顶煤液压支架进行有限元分析。液压支架检验按有关标准执行[1,2,3],如MT312—2000《液压支架通用技术条件》。强度试验是模拟井下各种危险工况(顶梁两端集中载荷和底座两端集中载荷、顶梁扭转和底座两端集中载荷、顶梁偏载和底座两端集中载荷、顶梁中部集中载荷和底座两端集中载荷、底座两端集中载荷、顶梁两端集中载荷和底座扭转)对支架进行加载,是对支架的设计和制造质量检验的重要方式。由于篇幅限制,只对顶梁两端集中载荷和底座两端集中载荷工况进行支架主体结构件的强度试验。

根据MT312—2000对液压支架进行有关强度试验的要求,对顶梁两端集中载荷和底座两端集中载荷试验时,支架高度为支架的最大高度减去行程的1/3。因此,在对顶梁两端集中载荷和底座两端集中载荷进行分析时,根据ZY6400/21/45型掩护式液压支架参数(表1),可算出试验支架高3 800 mm,每次试验均压5 min,每次换1次垫块位置,加载3次。在顶梁两端集中载荷和底座两端集中载荷条件下,压力为额定压力的1.2倍,即7 680 kN。

2有限元模拟分析过程

采用SolidWorks建模模块构建了支架三维实体模型,同时以SolidWorks Simulation为依托,结合静强度分析、运动学仿真、动力学分析等软件模块,组成1个软件集成系统作为液压支架设计系统。对该设计系统而言,建模软件是以支撑平台的形式存在的,各功能软件并行于该建模平台之上。

2.1创建特征模型

液压支架三维实体模型的建立应采用自上而下的方法,即先在SolidWorks软件的零件环境中通过特征造型来生成ZY6400/21/45放顶煤液压支架的所有部件模型,然后在装配环境中按各个装配关系逐个进行支架部件的装配[4,5,6]。重要部件模型这里不再赘述,总装模型如图1所示。

2.2定义材料属性

零部件材料为Q465,弹性模量210 000 N/mm2,泊松比0.3,抗剪模量318.9 N/mm2,密度7 850 kg/m3,张力强度30 N/mm2,屈服强度465 N/mm2。

2.3划分网格

整机采用四面体实体网格单元进行网格划分,网格划分后,最大单元为60 mm×60 mm,最小单元为12 mm×12 mm。网格品质高,节总数256 390个,单元总数135 416个。

2.4定义边界条件

对生成的有限元模型定义载荷和约束。由于实际受载情况复杂,所以为了简化起见,对受载块进行固定。对底座和前连杆、底座和后连杆、掩护梁和前连杆、掩护梁和后连杆、掩护梁和顶梁均采用销钉约束来代替实际的销,从而减少计算量。零件之间采用无穿透接触。

这里未将试验台对垫块的作用力当作外力,而将垫块作为该煤液压支架整个结构的边界约束条件。就该支架的内加载实验而言,外载荷只有立柱对顶梁和底座柱窝所加的载荷。在该支架主结构的应力分析中,不考虑立柱和柱窝的局部应力,因此假定立柱传递给柱窝的外力均匀作用于柱窝表面[7,8]。

2.5求解

根据分析类型,选择FFEPluss求解器计算。

2.6后处理

对顶梁两端集中载荷和底座两端集中载荷(调整支架高度3 800 mm,加载荷7 680 kN)这一工况结果进行分析,分析结果可以通过应力云图、位移云图清楚地表达出来(图2—图5)。

从有限元分析云图结果可以看出,在顶梁两端集中载荷和底座两端集中载荷的条件下,底座和顶梁中部受的应力最大,约420 MPa,但未超过Q465的屈服强度460 MPa。

3结论

本文对反映实际结构的ZY6400/21/45型放顶煤液压支架进行了三维建模及受力分析;依据最新有关液压支架的试验标准,选取了ZY6400/21/45型放顶煤液压支架整架分析的多种危险工况之下的其中一种进行模拟仿真,为ZY6400/21/45型放顶煤液压支架的设计提供了理论依据。

在实际的液压支架加载试验中,可以将此模拟试验的数据作为参考,在应力比较大的部位安置应变片,从而更有目的性地进行试验。

参考文献

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[7]梁超.基于SolidWorks的液压支架四连杆机构变参数化仿真分析[J].矿山机械,2011,39(3):18-20.

放顶煤液压支架 篇7

现平煤集团公司的许多矿井仍在采用炮采工艺,且炮采工艺在开采边角煤柱以及残采方面确实有其优越性,但炮采工艺普遍仍采用单体柱、铰接梁支护形式,顶板采用造人工假顶进行支护,支护工艺落后,同时采用人工回柱,挂梁,工人劳动强度大。炮采工艺一般采用造人工假顶对顶板进行支护,易发生掉顶、冒顶事故,安全系数较低。由于炮采工艺本身的局限性,现集团公司在炮采工作面的单产单进方面,仍难突破颈口,回采工效低,单产水平不高。通过对平煤一矿炮采工艺支护环节的改进,提高了采面的回采技术水平,促进了集团公司高产高效矿井的发展。

2 平煤一矿的应用

戊8-10-F23150采面,该采面位于二水平戊三采区中上部,回采戊三皮下、轨下的保护煤柱资源,采面走向长度预计630 m,倾斜长度90 m,煤厚6.5 m,戊8戊9戊10合层,煤层倾角平均7.5°。

工作面直接顶为灰及深灰色泥岩,厚3.0~5.0 m,老顶为18 m厚中粒砂岩,直接底为灰及深灰色泥岩,厚4.8~8.6 m,老底为2.0~3.5 m厚的中粒砂岩。可采储量26万t,局部为单分层开采,煤层瓦斯已有所释放,预计瓦斯相对涌出量0.5 m3/t·d。工作面出水量不大。

3 主要技术方案比较,技术可行性论证

通过用悬移顶梁液压支架放顶煤来代替单体柱放顶煤工艺,进一步提高炮采工作面生产技术创新能力,研究提高放顶煤单产水平,提高安全系数,降低工人劳动强度。

悬移顶梁液压支架是介于大型综采支架和单体液压支柱铰接顶梁之间的一种新型支护设备,它继承了综采支架安全、整体性好、能够自移的特点,又具有适应性强、体积小、重量轻、易操作、拆装、运输方便等特点。可用于地质条件好的工作面也可用于顶板破碎的工作面。单体液压支柱配合铰接顶梁支护的炮采工作面,应用较为普遍,适应性较强,但整个工作面的支护缺乏整体性,单体柱易倒,顶板易漏顶,安全系数较低,采面人工回柱,搬运柱梁较多,工人劳动强度大。用悬移顶梁液压支架支护能够保证整个工作面支架的整体性,提高安全系数,降低支柱伤人事故,较大幅度的降低工人的劳动强度,但是悬移顶梁液压支架的适应性较单体液压支柱差,特别是上软下硬的煤层不适合。戊8-10-F23150采面设计为里段200 m单层开采,顶板为再生顶板。外段为炮采放顶煤开采,为戊8戊9戊10合层,戊8煤层上部呈块状,下部呈沫状,厚2.3 m。戊9煤层呈沫状,厚1.2 m。戊10煤层呈块状,厚2.4 m。回采时,采面的顶板布置在戊9煤层里面,顶板的稳定性能达到要求。另外,戊8-10-F23150采面的煤层赋存特点是煤层倾角较小,易于布置支架,支架的稳定性较好。同时,该采面开始回采时顶板为再生顶板,顶板状况较好,在此段作业时,使职工有一定的适应期,以便提高干部职工的操作熟练程度,为放顶煤作业打下坚实的基础。选用悬移顶梁液压支架应解决好下列两个问题:(1)保证采面循环进度能达到1.0 m,根据炮采工艺的特点,炮采工艺的工序较多,工艺较繁琐,占用时间较长,如循环进度达不到1.0 m,将达不到较高的经济效益。(2)解决好采面的超前支护问题,因是放顶煤工作面,为托顶煤开采,顶板状况有时较差,需要超前维护,有时放完炮后要及时维护,如不能及时控制顶板,就解决不了采面的支护问题。

根据采面在正常回采时煤层的厚度情况采面应布置在戊10煤层里面,同时考虑到行人、通风、运料等情况以及炮采工艺的特点,采高应保持在1.6~2.0 m之间比较合适,考虑到支柱的伸缩应有一定的余量,所以选择支架高度应保持在1.4~2.2 m之间。由于该支架为新型的支护设备,该矿职工操作水平和操作熟练程度有限,选择易于操作的四柱式。工作面直接底为厚4.8~8.6 m灰及深灰色泥岩,泥岩比压为1.65 k N/cm2,根据以往放顶煤工作面的压力状况分析,放顶煤工作面的支柱压力一般较见顶见底的工作面压力小,选择工作阻力1 200 k N、初撑力600 k N、柱径100 mm(120 mm)即可满足要求,选择XRB80/20乳化液泵站。根据炮采工作面的特点以及戊三采区运输条件,支架应该易于安装,易于维修,便于人工拉运,故选择支架中心距为1.0 m。要保证循环进度达到1.0 m,同时考虑到采面运输机的布置和人行道以及采面留设斜叉等情况,支架的最小控顶距应保证有2.6 m。炮采放顶煤工作面为托顶煤开采,顶板状况较差,有时需要超前维护,有时放完炮后要及时维护,所以选择的支架要有超前护顶装置,并且超前护顶装置不应小于0.8 m。采面推溜采用专用单体柱进行推溜。

4 市场状况与推广应用前景

该项目的成功研究将会改写该公司炮采支护工艺的历史,促进该矿及该公司炮采工艺的发展,提高煤炭回收率,促进高产高效矿井建设,大大降低工人的劳动强度,对该公司及该矿的经济发展有一定的积极意义。

5 经济、社会效益分析

该项目的成功实施将会大大提高采面的回采效率,经济效益显著。同时大大降低工人的劳动强度,降低采面的顶板事故率,提高安全系数。

摘要：以平煤一矿炮采支护工艺为例,通过用悬移顶梁液压支架放顶煤来代替单体柱放顶煤工艺,进一步提高了炮采工作面生产技术创新能力,提高了放顶煤单产水平,提高了安全系数,降低了工人劳动强度。

放顶煤液压支架 篇8

1 综采放顶煤工作面概况

南山煤矿综采一队开采盆底区北翼18层二分段底板层综放面, 工作面走向长121m, 煤层均厚12m, 平均倾角10°, 于2012年5月16日进入该工作面回采, 至11月16日, 总计采出走向342米, 平均产量15000t/月, 累计采出煤量100万吨, 回采率97%以上。

2 综采放顶煤工作面液压支架故障损坏程度及影响

此工作面因通过一旧巷, 工作面顶板局部应力集中, 压力显现较为明显, 加之此液压支架后连杆与掩护梁铰接部位设计缺陷, 工作面第57、58两组液压支架后连杆与掩护梁铰接部位 (铰接孔) 钢板断裂脱落, 造成两支架掩护梁瘫痪, 尾梁直接落入后部刮板输送机内, 此故障直接影响后部运输机运煤空间, 造成产量急剧下降, 厂家先后入井提出故障处理方案因开采条件未能执行。2012年12月13日, 工作面第60、61组支架出现同一故障, 四台故障支架共同导致工作面第57组至83组支架后部无法放顶煤, 并且四台故障支架带病作业, 形成恶性循环直接影响其它附近支架的使用, 且故障支架两侧支架已有明显损坏预兆。

3 ZF6400/16.5/32型液压支架故障改进方案

ZF6400/16.5/32型液压支架前、后连杆上下分别与掩护梁与底座铰接, 共同形成四连杆机构, 支架前连杆为双连杆, 后连杆为整体单连杆, 均为钢板焊结的箱形结构。故障为支架后连杆与掩护梁的铰接处销轴的受力固定部位 (铰接孔) 钢板断裂脱落, 造成后连杆与掩护梁脱落, 无法发挥对掩护梁的力向支架底座传递的作用, 针对这一问题, 综采一队经反复尝试采用一根液压千斤顶 (型号参数见附表) 重新将支架掩护梁与支架底座连接起来。

支架掩护梁、前连杆、液压千斤顶、支架底座又重新形成一四连杆机构 (如图所示) , 重新形成一个稳定机构, 保证了支架的纵向稳定性, 有效的承载和传递载荷并保证液压支架的支护强度、支护刚度。避免了因损坏支架未发挥作用造成的工作面局部应力集中, 对其它正常液压支架的损坏, 解决了后部运输机运煤空间。因支架重新形成稳定机构, 新四连杆机构力的作用点发生改变, 支架本身原有非受力部位变为受力部位, 造成受力部位钢板机体因承压过度而损坏, 损坏部位即千斤顶两侧支点。针对这一问题, 由综采一队、综机车间共同研究、探讨, 最终采取了一个新的措施:采取活动厚钢板对支架受力部位进行加垫。这样减小了对支架受力部位的压强, 减小对支架的损坏。

4 ZF6400/16.5/32型液压支架故障改进方案对比

4.1 井下焊接, 对支架损坏部位进行焊接加固。

未执行原因:此工作面瓦斯储量:245万m3, 瓦斯绝对涌出量:12.0m3/min, 工作面瓦斯涌出量较大, 井下焊接可能会造成事故, 且受环境及支架后部空间影响很难保证焊接质量。

4.2

置换支架, 将故障液压支架升井维修, 或更换新支架, 未能执行原因是, 故障支架回撤、升井、维修所需时间为20日左右, 且撤架子期间工作面全面停产, 撤架子耗费大量人力、物力、增加井下生产成本, 全面停产对于目前鹤矿集团原煤生产接续、销售紧张形势非常不利, 更严重的是长时间停产供风, 容易发生煤体发火隐患, 酿成此工作面全面停产, 给分公司及矿带来更大的经济损失。

5 方案执行效果

ZF6400/16.5/32型液压支架故障改进方案的投入使用, 效果良好, 不但四组故障支架可以正常使用, 保证了工作面正常生产, 并且对其它支架发挥了有利的保护作用, 更重要的解决了第57组至83组支架后部无法放顶煤的问题, 增产煤量:

式中:l:工作面57-83组支架距离, m;L:立柱投入使用后工作面至停采线距离, m;H:工作面采高, m;Q:增产煤量, t。

结语