柔性掩护液压支架论文

柔性掩护液压支架论文（共7篇）

柔性掩护液压支架论文 篇1

伪倾斜柔性掩护支架采煤方法具有巷道布置生产系统简单、生产成本较低、安全保障度高等优点。随着煤炭生产科技水平的不断提高,在条件适宜的情况下,应积极开展伪倾斜柔性掩护支架采煤方法的应用实践。

伪倾斜柔性掩护支架采煤方法用柔性掩护支架隔离采空区和回采空间,工作人员在掩护支架的保护下进行采煤工作,对支架的整体性和稳定性要求较高。另外,急倾斜煤层开采,不仅顶板岩石会垮落,而且底板岩石也易产生滑动、脱落,而掩护支架是靠其自重力和其上的碎煤矸垫层重力自动下放,自身调整能力很低,这些都增加了采场支护和开采工作的复杂性。笔者针对柔性掩护支架采煤法在急倾斜煤层中的应用进行了总结和分析。

1 采面布置

伪倾斜柔性掩护支架采煤法具有走向长壁采煤法的某些特点,采煤工作面是直线形,按伪斜方向布置,沿走向推进,该采煤方法区段高度取决于煤层倾角、沿倾斜变化情况以及采煤技术条件。目前实际使用一般在30 m左右,若煤层沿倾斜赋存稳定、构造简单,区段高度可加大到40～60 m。在区段范围内,区段运输巷和回风巷掘到边界后,距采区边界5 m处掘进一对斜巷,两巷相距5～8 m,并沿倾斜方向每隔10～15 m用联络巷贯通。斜巷贯通回风巷后,在回风巷安装掩护支架。利用这两条斜巷逐步把水平铺设的掩护支架下放到与水平面呈25～30°夹角伪倾斜位置,即完成伪倾斜采煤工作面布置。

2 准备回采

准备回采的主要工作是在回风巷内安装掩护支架,并逐步下放支架使工作面成伪斜工作面,为正常回采工作做准备。①安装支架前,应先将回风巷断面扩大至煤层顶底板,并从初采斜巷外5 m处开挖倒梯形断面的地沟。②挖好一段地沟后,即可安装掩护支架。其一端仅依靠顶板并垫高,使钢梁有3～5°的倾斜,便于连接钢梁和钢丝绳,而且也有利于支架成伪倾斜时转动方便。钢梁从初采斜巷以外5 m处就开始敷设。钢丝绳和钢梁用螺栓和夹板连接好一段距离后,就可以在钢梁上铺竹笆。③在铺梁的同时,不断挖地沟并接长钢丝绳。钢丝绳接头处的搭接长度不小于2 m,用5个钢夹夹紧,防止支架由于受力致使绳头滑脱。在连接钢梁和钢丝绳时,应将绳拉紧,每条钢丝绳的拉紧程度要一致。掩护支架安装超过一定距离后,将平巷的支架拆除,使上面的煤柱自行垮落或者进行放炮崩落,使掩护支架上面存留2～3 m厚的煤矸垫层,用以保护掩护支架。④为了防止支架在下放过程中下滑,应使煤和矸石垮落点距伪斜工作面上部拐点的距离保持在5 m以上。支架安装长度超过15 m,并形成矸石垫层以后,即可调整支架下放,使支架的尾端由水平状态逐步调斜下放,支架与水平面呈25～35°的夹角。在支架下放到工作面下端时,再调整回水平位置(图1)。

3 正常回采

在正常回采阶段,除了在掩护支架下采煤外,同时要在回风巷接长支架,并在工作面下端支架放平位置拆除一端支架。掩护支架下采煤工序包括打眼、装药、放炮、铺溜槽出煤及调整支架等工作。

(1)打眼、放炮。

为保证工作面的运煤和通风,随着工作面的推进,在区段运输巷内沿走向每隔5～6 m掘进溜煤小眼。炮眼位置根据架宽和煤的硬度确定。在架宽≤2 m时,仅布置单排地沟即可,眼距为0.5～0.6 m,眼深为1.2～1.6 m;当架宽为2～3 m时,打双排地沟眼,眼距和眼深同上,排距为0.4～0.5 m;架宽在3 m以上、顶底板侧煤质坚硬时,应增加帮眼,帮眼的水平位置与架子下放后的位置一致,炮眼深度以不超出支架两端为限。

(2)爆破出煤。

①工作面全长一次爆破。全工作面一次爆破,其主要优点是爆破出煤后掩护支架可以全工作面同步向下滑移到新位置,掩护支架不会受拉变形。缺点是打眼、出煤不能平行作业,工时利用差,影响工作面单产的提高,有时还造成碎煤堵塞工作面。②工作面分段爆破。马家沟、赵各庄等煤矿采用自下而上分段爆破的方式放炮出煤,优点是使工作面的工时利用率较高;缺点是下段爆破出煤之后,掩护支架受拉易变形损坏。

(3)敷设溜煤槽、溜煤。

工作面爆破之后,自上而下敷设溜槽,将煤装入溜槽后自溜到下部运输巷中。工作面采下的煤,沿工作面敷设的搪瓷溜槽,经溜煤小眼到区段运输巷的输送机,为了使溜煤、通风和行人互不干扰,同时维持的溜煤眼应不少于3个。

(4)调整支架。

出煤、掩护支架自动下落的同时,应注意随时调整支架,并保证支架落到预定的位置。一般用点柱来控制掩护支架,使它在工作中保持平直。钢梁应垂直顶底板,并根据煤层的倾角不同而保持2～5°的仰角。

在工作面回采的同时,同样要在回风巷中不断接长掩护支架,以便连续回采。随着工作面向前推进,要及时拆除掩护支架下端的一段支架。

在工作面下端掩护支架放平处,将巷道断面扩大,露出钢梁两端,并及时打上点柱托住钢梁,应使支架下面的空间保持1.2 m以上的高度,以便于拆架时工人进行操作。卸掉螺栓,将钢丝绳经过小眼拉到运输巷内,然后拆除点柱,回收钢梁。将回收的钢丝绳和钢梁经采区运料眼运回支架安装地点,重复使用。

(5)移支架、溜槽。

煤出清后,支架整体沿走向推进一定距离,一般为0.8～0.9 m。然后拆除溜槽,再进行下一个循环打眼放炮和出煤调架工作。

(6)支架回收。

当工作面推进到采区上山眼附近时,在该处开掘收尾面,逐步将掩护支架下放至水平位置,然后全部回收。

4 收尾工作

当工作面推进到区段终采线前,在终采线靠近工作面一侧掘进收尾面,面宽8～10 m,并沿倾斜每隔5 m用联络巷联通(图2)。支架安装到收尾面处,不再继续接长,然后利用收尾面将支架前端逐渐下放,即逐渐减小工作面的伪倾斜角度,并拆除上端多出的一段支架,最后使支架过程下放到回收支架的水平位置。用上述拆除支架的方法,把支架全部拆除。在拆除支架过程中,应始终保持掩护支架落平部分与区段运输巷不少于3个溜煤眼相通,以满足通风、行人和回收掩护支架的需要。但最多不超过5个溜煤小眼,避免压力过大给拆除掩护支架造成困难。

5 伪倾斜柔性掩护支架采煤法的优缺点

(1)优点:

①巷道布置及生产系统简单。②和其他采煤法相比,简化了支柱支护及回收,无处理采空区等工艺环节,提高劳动效率。③工作面内煤炭自溜,省去机械出煤环节,减少了人力劳动。④生产成本较低,正常生产时除炸药、雷管外,其余几乎不需投入。⑤安全保障度高。工人在支架梁下工作,极少出现安全事故。⑥保证了煤炭产量。工作面回采工艺简单、易于操作,降低了工人的劳动强度,提高了煤炭采出率。工作面在正常回采过程中,实现日正规循环2个,并且达到日产量260 t、全员工效8.3 t/工的技术水平,保证了煤炭产量。

(2)缺点:

①掩护支架的结构固定而不能调宽,对煤层厚度、倾角等产状变化的适应性较差,特别是出现支架刮煤层底板时,处理较为困难。②目前,采煤工艺尚难实现机械化作业,工作面基本上是单点出煤,限制了这种采煤方法各项技术经济指标的进一步提高。③炮后支架有所下放,而浮煤不能及时外运,使架内空间变小,影响工作面通风,特别是高瓦斯煤层工作面炮后瓦斯易超限。

6 结语

随着采煤技术的提高,伪倾斜柔性掩护支架采煤法必将得到越来越广泛的应用,某些限制生产及效率低的问题也会逐步解决。

摘要：急倾斜煤层属于“难采煤层”,由于矿井地质条件复杂,煤层赋存不稳定,使得采煤方法的选择始终是一个技术难题,制约了矿井的经济发展。介绍了使用伪倾斜柔性掩护支架采煤法开采急倾斜煤层的采煤方法,及其准备回采、正常回采和收尾工作的具体措施,并指出该采煤方法的优缺点。

关键词：急倾斜煤层,伪倾斜柔性掩护支架,采煤方法

伪斜柔性掩护支架采矿技术探讨 篇2

伪斜柔性掩护支架采矿法在某矿已经有几十年的历史, 在顶板支护上我们曾先后使用过平板“一”字型和“7”字型单体架子及平板“一”字型组合架子。根据矿层倾角和矿厚采用过单沟伪斜柔性掩护支架采法 (单沟) 和双沟伪斜柔性掩护支架采煤法及阶梯伪斜柔性掩护支架采法 (双沟) 。在工作面遇断层或煤层倾角及走向发生变化时将工作面由单沟变双沟通常都是采用先将单沟收尾, 再重新开边眼, 重新摆架子、亮面, 造成采区生产停产, 影响工作面产量又加大生产成本, 而且不利于安全管理。如何在工作面遇断层, 条件合适的情况下采用直接将单析, 并在该矿下面进行了尝试, 取得了成功, 创造了较好的经济效益和安全效益。

2 工作面基本状况

该矿西下面设计走向350米, 阶段垂高:24米, 矿层平均厚度11.2米, 倾角58°~85°平均倾角73°, 矿层沉积稳定, 结构简单, 属急倾斜特厚层。2137西下面回风道、运输道在掘进过程中分别揭露F6、F7、F8、F9、F10、F11、F12断层, 见表1。受断层的影响, 工作面回风道150米-350米只能布置单沟 (板沟) , 0米~140米可以布置双沟。经过对单沟和双沟架子下放轨迹的分析和论证决定采用直接由单沟变成双沟, 即在原工作面 (板沟) 连续开采的条件下沟变双沟实现连续生产, 我们对此进行了论证和可行性分析, 将单沟直接变为双沟采法。

3 工作面巷道设计

3.1 运输道布置:运输道由上山开口位置沿底向西掘平顺槽330米至停采线位置。工作面底、板沟共用一条运输道。

3.2 回风道、板切眼巷道布置:

板沟回风道由上山开口位置沿板向西掘平顺槽350米至停采线位置。板边眼由运输道358米处向外按中至中5米改台棚4个, 然后由运输道南帮向南掘30米, 矿门3米, 再向上掘切眼与板回风道贯通, 切眼设计两起三节立眼, 眼高依次为6米, 7米, 7米。

3.3 底沟回风道、底切眼巷道布置:

底回风道由板回风道开口以西10米位置改台棚向南掘矿门见底, 见底后退该台棚, 然后向西掘沿底底沟回风道90米。底沟切眼在运输道137米处向外按中至中5米改台棚4个, 然后沿底掘底切眼, 切眼设计掘2节眼, 每节眼高7米。然后在立眼上口掘25。爬坡25米与底回风道迎头贯通。

4 工作面单沟改双沟开采设计

4.1 板沟亮面:

板沟支护采用平板“一”字型4米组合架体。架体摆好后进行拆眼压沟亮面。板沟在回采到150米时将工作面4米组合架体改为2.8米单体架子。

4.2 板沟超前眼掘进:

板沟亮面完成即可投入正常回采。板沟回采其超前眼距底沟第1个立眼20米后向外每开一个超前眼要比其前一个超前眼多掘1米的矿门, 到矿门长度达到5米, 再往外板沟超前眼矿门长度保持5米。

4.3 板沟沟面调架子:

在走向160米时板沟沟面架体要逐渐向南甩。沟面随着超前眼向南掘煤门开立眼及时凋架子追眼。根据地沟架子下放最小极限规迹及架子最大仰角的要求保持架体在倾向上南梁头高、北梁头低, 架子仰角最小15°, 架子仰角最大不超过30O。在板沟超前眼距底沟137米边眼10米之前将板沟沟面调到双沟要求的矿层层位。既底、板沟的矿层界墙不少于2米, 确保板沟到位后, 两沟在矿层层位上达到双沟的要求。

4.4 底沟亮面:

采用平板“一”字型4米组合架子支护, 要求在板沟沟头到达160米位置之前亮面完成, 以免底沟亮面与板沟回采之间互相影响 (涉及相互截人、压力相互波及) 。

4.5 工作面单沟改双沟开采:

板沟达到双沟要求的位置关系标准:即工作面在走向上板沟超前底沟0~5米, 在倾向上板沟超前底沟0~2米, 底沟与板沟的矿层界墙2~4米。在工作面板沟达到双沟要求的两沟位置关系标准后, 底、板沟可同时开采, 在底、板沟同时开采的过程中要保持底、板沟位置关系标准。

4.6 回采工艺:

沟头推茬 (扩棚子) 摆架子一崩沟一超前掘进一沟尾展帮、回架子一机尾出矿一机尾回棚子, 以上工序循环进行。

5 具体措施

5.1 板沟在走向150米时, 沟头造顶由推茬 (4.0米组合架体) 改为扩摆 (2.8米单体架子) , 摆架子时架体南梁头要紧靠顶板。

5.2加强工作面的工程质量:工作面上出口摆架子时钢丝绳搭接不少于4米并用4个刹勾上紧, 4个刹勾要均匀摆布, 卡缆紧固力符合要求, 并及时二次紧固。崩沟时严禁出现一个以上的坎子, 并且坎子高度不大于1米。以防止沟面扯架子。

5.3 板沟崩沟时, 每组架子打好2棵, 并背好背板, 防止坦冒和保持架体仰角。

5.4 沟面随着超前眼逐渐向南甩要及时调架子追眼, 严禁撇眼、丢眼。

5.5 板沟在125米时, 要用长接杆探透底沟, 掌握两沟的关系, 底沟开始压沟时要协调好板沟进度, 使底、板沟保持正常的关系。

6 效果分析

掩护式液压支架的优化设计 篇3

关键词：液压支架,四连杆,粒子群算法,优化设计

引言

液压支架是综采工作面的支护设备, 主要作用是支护采场顶板, 维护安全作业空间。掩护式液压支架的掩护梁、底座和前后连杆构成了四杆机构, 它决定了支架在升降过程中顶梁前端的运动轨迹。对其四杆机构进行优化设计, 可以有效的控制轨迹变化的宽度, 有利于支架对顶板的支控和管理。

1 液压支架运动学模型

如图1所示, O点是底座与后连杆的铰点, A点是底座与前连杆的铰点, B点是掩护梁与前连杆的铰点, C点是掩护梁与后连杆的铰点, E是顶梁与掩护梁的铰点。L1是后连杆的长度, L2为前后连杆与掩护梁铰点B和C之间的长度, L4是前连杆的长度, L3为前连杆与掩护梁的铰点B到掩护梁与顶梁的铰点E之间的长度, L5是前连杆与底座铰点A的高度, L6是前连杆与底座铰点A与后连杆与底座铰点B的水平距离, d是铰点A与铰点C之间的距离, α为掩护梁与水平方向的夹角, β为后连杆与水平方向的夹角, ε是前连杆与AO之间的夹角, e是铰点E轨迹变化的长度, H是支架的高度。以O点为坐标原点, 根据几何关系得到下式:

2 混沌粒子群优化算法

混沌粒子群算法是一种集群智能优化算法, 其主要思想是:当粒子陷入局部最优点时, 首先产生一初始混沌变量, 然后利用混沌映射函数产生混沌序列, 并把每维变量变换到优化变量的取值区间, 替代原粒子, 然后继续进行混沌搜索, 直到满足迭代条件为止[1]。根据对环境的适应度将群体中的个体移动到好的区域。在每一次迭代中, 粒子通过跟踪两个“极值”来更新自己。第一就是粒子本身所找到的最优解, 即个体极值pbest;另一个极值是整个种群中所找到的最优解, 即全局极值gbest。在找到这两个最优值时, 粒子根据如下公式来更新自己的速度和位置:

式中:t是当前的迭代次数;c1, c2是加速系数;r1, r2是 (0, 1) 之间的随机数;ω是惯性权值;x (t) , v (t) 是迭代到第t次时微粒的位置和速度;pbest (t) 是微粒的个体极值解;gbest (t) 是整个种群的全局极值解。

采用Logistic映射构造混沌变量, 其迭代式为:

式中:μ为控制参量, 当μ=4, 0≤Zi≤1时, Logistic处于混沌状态, Zi为取介于0-1之间的一组随机数, 由任意初始值Z0可以迭代产生一确定的时间序列Z1, Z2, Z3, ……。

3 液压支架的优化设计

根据上述液压支架的结构尺寸和几何关系, 选取各杆长度参数L1、L2、L3、L4、L5、L6为设计变量, 即:

以铰点E的轨迹变化最小为目标函数, 则有:

支架由高到低运动, 所采用的约束条件为:

(1) 满足式 (1) ~ (8) 的要求;

(2) 支架高度范围满足Hmax≤H≤Hmin;

(3) 顶梁与掩护梁铰点E轨迹呈双纽线应满足e≤30mm;

(4) 支架由高到低运动, 夹角α应满足25°≤α≤52~62°, 夹角β应满25~30°≤β≤75~85°[2];

(5) 长度比应满足:

以ZY6000型号液压支架为例, 运动最高高度3200mm, 最低高度1700mm, 顶梁与掩护梁铰点到顶梁面距离250mm, 底座与后连杆铰点到底面距离660mm, 使顶梁前端在工作范围内水平偏移量最小, 采用混沌粒子群算法, 取c1=0.2, c2=0.3, ω=0.3, 种群规模50, 最大迭代次数200, 在Matlab软件上运行计算, 结果见表1。

4 结论

液压支架对顶板的管理能力由其四连杆结构参数所决定。本文应用混沌智能群算法对四连杆机构进行了优化设计, 提高了承载能力, 并减小了运动偏移量, 优化结果合理可靠, 为液压支架的设计方法提供了一种新的参考。

参考文献

[1]高健, 汪勇.混沌最优化算法在结构优化设计中的应用[J].合肥工业大学学报:自然科学版, 2006, 29 (6) :751-754.

[2]LINKS H, WEUSTER-BOTZ D.Genetic algorithm for multi-objective experimental optimization[J].Bioprocess and Bio-systems Engineering, 2006, 29 (6) :385-390.

柔性掩护液压支架论文 篇4

随着我国煤矿综合机械化生产程度提高和普及, 矿用掩护式液压支架的数量逐年上升。神华集团神东煤炭分公司掩护式液压支架, 在使用过程中连杆损坏数量较多, 给生产带来一定制约。文章以美国JOY生产制造2/8670型液压支架为例, 对液压支架连杆损坏原因进行了受力分析和计算, 以便为液压支架连杆设计改进提供相关理论依据。

一

神华神东煤炭分公司所使用的引进美国JOY 5.5m支架过煤量达到1600万吨时, 升井检修发现其连杆结构件多有销孔变形, 中心移位及结构变形的情况出现。现以JOY 2/8670型液压支架为例就其成因进行解析:

图 (1) 即为JOY2/8670型液压支架。

其主要技术特征和参数为:

支护形式为双柱支掩式

支护高度h1=2.55～5.5 (m)

支架中心距A=1.75 (m)

工作阻力N8=8670 (kN)

初撑力Pc=6060 (kN)

主控外径及伸长Φ420×7900 (mm)

顶梁承载面积S=7.47 (m2)

二

为了分析计算方便简捷, 就以支架在工作支护高度为4.5m时做参考简图如下:

图 (2) 中:

H=4500 (mm) L=4075 (mm)

L1=2800 (mm) L2=3170 (mm)

t1=480 (mm) t2=1430 (mm)

t3=960 (mm)

X=300 (mm) X1=1600 (mm)

X2=1990 (mm)

T=3950 (mm) A1=2230 (mm)

A2=2080 (mm)

支架在此工作高度且视工作面顶板与底板水平时, 由于短柱为定长、定压工况, 对所要进行分析的连杆而言, 其实际为一连接顶梁和掩护梁的刚性元件, 亦可视顶梁和掩护梁为一整体构件, 这样做其受力图如下:图 (3) 中:

Ny为顶梁所受载荷的集中作用力, L为集中作用力与立柱作用顶点的距离, 暂取L=200 (mm) (其具体取值待在后面的分析再述) 。

Nx为顶梁与顶板间的摩擦力。

即:Nx=uNy

u为摩擦系数 (取u=0.3)

P为立柱的工作阻力。

R和S分别为连杆上端所承受的顶梁和掩护梁共同作用力, O为立柱与顶梁的铰顶点。

三

综上所述, 以O为顶点列平衡方程式, 并计算出连杆的应力R与S。

将④⑤两式代入③并输入已知参数后得:

R=5510 (kN)

S=3730 (kN)

四

参照受力简图, 经计算后所得数据知:支架在工作中两连杆受力方式不同, 加之两连杆的结构差异 (一为分体件, 一为整体件) , 但其作用点的尺寸一致, 且作用于分体件上的应力远大于作用在整体件上的应力, 即R>S, 只此差异便可造成分体件产生塑性形变, 要先于整体结构件。当支架处于变载情况时, 连杆与掩护梁和底座的连接销孔在变应力下, 分体件会先于整体件沿作用线产生塑性变形的, 随着变形的不断增力及变应力的持续作用, 波及整体件的相随塑变亦会产生。

以上只是载荷集中作用点在距参照点O点为L=200 (mm) 处的特例, 若其作用距离大于或小于200 (mm) 时, 亦可进行进一步的分析和计算。

将平衡方程式进行推导和计算后得出R和S应力增量关系式如下:

R=0.8PL+D

S=0.6R+D

式中:D为本计算专用常数取D=700 (kN) , 当取L分别为100～500 (mm) 时, 作表一如下:

为直观起见绘制增量图如下:

由表一和增量图可看出, 作用于连杆部位的应力R与S是随着载荷集中作用点的位置而变的, 因之导致销轴孔塑变的应力亦随之变化。伴随着销轴孔的变形增加, 终致连杆定位尺寸和定位、位置的形变, 从而引发因变形所产生的局部应力集中, 这样会使支架在掩护梁与连杆间产生适应性偏载, 加之支架的实际工作偏载, 顶梁和底座将会产生横向错位位移, 最终导致连接两者间的连杆扭曲和变形。由此, 引申到其他的两柱支撑掩护式支架亦是如此。

摘要：矿用掩护式液压支架使用数量增加, 掩护式液压支架使用过程中, 连杆损坏非常普遍, 其损坏原因引起关注, 文章作了相关受力分析和计算, 为支架设计提供必要理论依据.

关键词：液压支架,连杆,受理分析,计算

参考文献

[1]鲁忠良等.液压支架设计使用安全辨析[M].煤炭工业出版社, 2006, 8.

液压支架掩护梁的维护与检修 篇5

关键词：液压支架掩护梁,维护,检修

1 掩护梁的功能主要有4个:

1.1 作为四连杆中的一杆用, 控制顶梁的运动轨迹, 使其在升降过程中做近似于顶板垂直的直线运动。

1.2 传递来自顶梁的水平力和部分垂直外载。在某些情况下, 还可能承受老顶周期来压的冲击载荷, 是支架部件中受力最为复杂的一个部件。

1.3 隔离采空区, 掩护工作面空间, 防止采空区冒落的矸石串入工作面。

1.4 保持支架整体纵横向的稳定性

如图1所示为液压支架的掩护梁, 其结构也是由钢板焊接而成的箱形结构, 对称的4条主筋贯穿梁的全长, 上和整体的背板相连, 下与腹板焊接, 中间相隔一定间隔布置多个加强筋, 使整个梁内部形成了若干小箱体。这样可使梁体既有足够的强度又有很高的刚性。

掩护梁上端由两个左右对称的耳座, 用以与顶梁铰接;下端两组耳座, 用以与前后连杆铰接。在腹板中部没有平衡千斤顶的固定位置, 该固定装置可使平衡千斤顶的缸体通过左右两块弯曲的固定板插装在掩护梁上的支承座内。与常用的销轴耳座式的连接方式比较, 上述连接方式的承载性能好, 连接更可靠。在梁体内部, 横向分布有4个相互平行的圆筒, 用以安装侧护千斤顶导向机构。

2 液压支架掩护梁的操作方式

2.1 移架

在中等稳定的顶板下, 移架工作一般在滞后滚筒处进行, 最大距离通常不超过3-5m。当顶板较破碎时, 移架工作则应在前滚筒切割下顶煤后立即进行, 以及时支护新暴露的顶板, 减少空顶时间, 防止发生顶板抽条和局部冒顶。移架的方式与步骤, 主要根据支架结构来确定, 其次是根据工作面的顶板状况和生产条件。

2.1.1 移架方式。

根据顶板情况和支架所用的操纵阀结构可采用以下两种方式移架:

a.边降柱边移架。主要针对顶板平整、比较坚硬而且支架有降柱位置的情况, 等降移动作完成后, 即可实现升柱。这种方法把降柱、移架放在同一时间内进行, 所用的时间短, 顶板的下沉量小, 有利于顶板管理, 但要求的拉架力加大, 尤其在松底板条件下带压移架的情况下, 拉架力会更大。

b.先降柱再移架。主要针对顶板坚硬、完整而顶、底板起伏不平的情况, 通过降柱、移架, 最后再升柱, 来完成移架工作。这种方法使顶梁脱离顶板一定距离, 故拉架省力, 但移架时间长。

2.1.2 移架布置。

移架的步骤分为降架、移架和升架3个动作。为尽量缩短移架时间, 实现立即支护, 降架时, 当支架顶梁稍离开顶板时, 就应将推移千斤顶的操纵阀扳到移架位置使支架前移 (对于破碎顶板, 甚至可以实现不离开顶板的带压移架) 。当支架移到新的支撑位置时, 应进行憋压, 以保证支架有足够的移动步距, 并调整支架的位置, 使之与刮板输送机垂直且架体平稳。然后, 操作升架操纵阀, 使立柱升起支撑顶板。升架时, 注意顶梁与顶板的接触情况。当顶板凸凹不平时, 应先塞顶后升架, 以求做到全面接触。支架升起撑紧顶板后, 应再次进行憋压, 以保证支架对顶板的支撑力达到初力。

2.2 推溜

当液压支架移过8~9架后, 即可进行推溜, 推溜可根据工作面的具体情况, 采用逐架推溜、间隔推溜或几架支架同时推溜等方式完成。为使工作面刮板输送机保持平直状况, 推溜时应随时注意调整推溜步距, 使刮板输送机除推溜段有弯曲外, 其他部分应保持平直, 并减少刮板输送机的运行阻力, 避免卡链、掉链等事故的发生。在推溜过程中, 如发现输送机卡链现象, 应立即停止推溜, 待查处原因并处理完毕后再进行推溜, 切不可强行推溜, 以免损坏溜槽或推移装置, 从而影响工作面正常生产。

3 掩护梁的维护与检修

3.1 掩护梁的日检

3.1.1 检查各种连接销、轴是否齐全, 有无损坏, 发现严重变形或丢失的应及时更换或补全。

3.1.2 检查掩护梁有无变形或开焊, 对出现的变形、开焊现象的掩护梁应及时更换。

3.1.3 检查各运动部分是否动作灵活, 有无卡阻现象, 如有应立即处理。

3.1.4 检查掩护梁梁与连杆机构的连接是否可靠、牢固。

3.2 掩护梁的周检

3.2.1 进行日检各项检查的内容, 处理日检中难以处理的问题。

3.2.2 检查掩护梁与顶梁的连接销、轴及耳座, 如发现有裂纹或损坏, 应及时更换。

3.2.3 检查掩护梁与前后连杆的连接是否有裂纹, 如出现裂缝应及时更换。

3.2.4 检查掩护梁是否有严重的塑性变形或损坏, 并及时更换损坏的掩护梁。

此外, 在工作面搬家时, 除完成周检的全部内容外, 还应更换或修理变形、开焊的掩护梁。

4 液压支架掩护梁维护与检修注意事项

4.1 液压支架掩护梁的检修

液压支架掩护梁拆卸后, 主要检修内容如下:

4.1.1 检查掩护梁箱顶的平整度, 校正弯曲的箱体, 补焊开缝的焊口。

4.1.2 检查掩护梁上侧护板的平整度, 校正变形的侧护板, 补焊开焊的侧护板。

4.1.3 矫直掩护梁平衡千斤顶的耳座、柱窝。

4.2 注意事项

4.2.1 在进行掩护梁的拆装更换前, 应对工作区的煤壁、顶板及安全出口两帮进行敲帮问顶, 发现问题及时维护, 并将支架防片帮板全部升出, 接好煤帮, 以确保作用安全。

4.2.2 在拆卸支架和沿海梁的过程中, 必须使用合适的工具, 禁止硬打乱敲。

4.2.3 支架检修后应做好检修记录, 记录内容包括检修内容、材料和备件消耗、所用工时、质量检修情况和参加检修人员等, 以便积累资料、总结经验, 为今后的维修创造条件。检修后的支架应该进行整架动作性能试验。

参考文献

[1]郭怀亮, 杨元凯, 黄自炎, 孙红发.液压支架推移机构与关联机构尺寸配合研究[J].煤矿机械, 2010, 1.

柔性掩护液压支架论文 篇6

关键词：柔性掩护支架,急倾斜煤层,采煤方法,采煤工艺

0 引言

急倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的4%, 而南方地区80%的矿区赋存有急倾斜煤层[1]。煤炭作为我国能源的主要支柱, 其需求的居高不下, 使煤炭企业必须在实践中不断研究提高急倾斜复杂煤层的开采技术。特别是近十年来, 全国煤炭矿井如雨后春笋般涌现出来, 其中就包含有大批新建、改建和扩建的急倾斜煤层矿井。选择一种适合的急倾斜煤层开采方法, 对我国煤炭工业的发展具有十分重要的作用。

1 概况

万顺煤矿位于贵州省黔北矿区桐梓区北部, 隶属于贵州省桐梓县万顺煤炭有限责任公司。万顺煤矿作为改扩建煤矿, 改扩建前生产能力为15万t/a, 可采煤层为急倾斜薄煤层及中厚煤层, 开采C1、C3和C5 3层煤层, 其中C3煤层全区可采, C1煤层在井田北部二采区全区可采, C5煤层在井田南部一采区为可采煤层, 煤层赋存较稳定。C1煤层平均厚度为1.07 m, C3煤层平均厚度为0.83 m, C5煤层平均厚度为1.89 m, 煤层平均倾角为78°。

万顺煤矿改扩建前, 生产采区为一采区, 开采C3、C5煤层, 均采用伪斜柔性掩护支架采煤法, 全部陷落法管理顶板, 使用的是“[”字形和“7”字形柔性掩护支架, 打眼放炮落煤, 溜槽自溜运煤。该矿设计考虑增加一个生产采区 (二采区) , 通过选择适当的采煤方法, 使矿井改扩建后生产能力达到45万t/a。

2 采煤方法的选择

2.1 伪斜柔性掩护支架采煤法

过去, 我国煤矿在急倾斜煤层中多采用倒台阶采煤法、仓储式采煤法、高落式采煤法、水力采煤法等。这些采煤方法由于技术落后, 多采用风镐、水枪或放炮落煤, 劳动强度大, 生产效率低, 安全性差, 回采率低等。上述这些采煤方法已为《防治煤与瓦斯突出规定》第十九条规定禁用。

目前, 伪斜柔性掩护支架采煤法是我国开采急倾斜煤层的一种主要采煤方法。《煤炭工业矿井设计规范》 (GB50215—2005) 第5.2.3.3条规定:“倾角大于55°、赋存较稳定的煤层, 宜采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法”。伪倾斜柔性掩护支架采煤法具有走向长壁采煤法的某些特点, 采煤工作面是直线形, 按伪倾斜方向布置, 沿走向推进, 用柔性掩护支架隔离采空区, 工人在掩护支架下进行采煤[2]。万顺煤矿在一采区C3、C5煤层开采中均采用伪斜柔性掩护支架采煤法, 全部陷落法管理顶板。伪斜柔性掩护支架采煤法最大的优点是, 工人在支架掩护下工作, 生产安全有可靠保证, 资源回收率高等。但是这种采煤方法主要缺点是, 依靠放炮落煤, 人工安装、下放、拆卸掩护支架, 机械化程度不高, 劳动效率低等。

2.2 普通滚筒式采煤机法

目前我国滚筒式采煤机已成功地应用于大倾角长壁工作面中[3], 但在倾角大于55°的急倾斜煤层中滚筒采煤机下行移动时难于控制, 易发生危险;另外, 在急倾斜煤层中采煤机司机行走困难, 沿工作面向下滚落的矸石、煤块难于躲避, 易造成伤亡事故, 滚筒采煤机的效能难以发挥。万顺煤矿煤层倾角达70°以上, 不具备使用滚筒式采煤机条件。

2.3 原苏联AHⅢ综采机组采煤法

1985年川煤集团攀枝花煤业 (集团) 公司太平矿进口原苏联 (乌克兰) 2套AHⅢ综采机组进行试验。该机组回采工作面沿煤层水平方向布置, 工作面长60 m (试验工作面长度42.5 m) , 工作面一端沿煤层急倾斜方向布置人行进风上山, 另一端布置溜煤上山与回风上山。掩护式液压支架安装于工作面上方支撑煤层顶底板, 支架后方铺设金属网及圆木挡住采空区矸石;刨运机导轨悬挂在液压支架上, AHⅢ刨运机沿煤壁往返刨煤并将刨落的煤炭刮运至溜煤上山并自溜至运输顺槽。回采工作面沿煤层自区段回风巷由上而下进行俯采至区段运输巷。由于工作面搬家频繁, 刨运机组、液压支架等设备安装、拆卸工作量大;采空区冒落矸石充填不匀, 造成顶底板荷载分布不匀, 底板发生移动;仍然存在资源回收率较低、安全生产状况较差、劳动效率低等问题。

2.4 JBB-Ⅰ型急倾斜薄煤层刨运综采机组采煤法

2008年川煤集团攀枝花煤业 (集团) 公司太平煤矿针对急倾斜煤层综合机械化项目, 与天地科技股份公司合作。由天地科技股份公司、天地玛珂电液控制系统有限公司及煤炭科学研究总院常州自动化研究院等单位共同开发研制JBB-Ⅰ型急倾斜薄煤层刨运综采机组。其主要特点是:回采工作面采用伪倾斜走向长壁式布置, 刨运综采机组无需司机跟机作业;并且利用急倾斜煤层特点, 采用刨运机梁既做刨头的承载体, 又兼做移架横梁, 省略了输送机。同时, 在刨运机落煤期间采用电液控制, 实现了落煤期间工作面内无操作人员, 有利于安全生产, 并为智能化无人工作面打下了基础。JBB-Ⅰ型急倾斜薄煤层刨运综采机组适用于倾角70°的煤层, 采用走向长壁采煤, 伪斜工作面长度120 m。该综采机组由液压支架、刨运机、液压与电气控制系统及辅助系统构成。目前, JBB-Ⅰ急倾斜薄煤层刨运综采机组样机已在太平煤矿25115工作面进行了工业性试验, 并取得了阶段性成果。但该产品尚有待经过进一步的开发试制和积累更多的应用经验。

2.5 总述

由于川煤集团攀枝花煤业 (集团) 公司太平煤矿煤层生产条件与万顺煤矿近似, 设计认为JBB系列急倾斜薄煤层刨运综采机组产品经过产品鉴定、技术成熟后, 可以考虑在万顺煤矿井下推广使用, 可使万顺煤矿在急倾斜煤层机械化开采中迈上新的台阶。但鉴于目前万顺煤矿在一采区生产中使用伪倾斜柔性掩护支架采煤法已经数年, 积累了丰富的经验。因此, 本次设计在二采区C1、C5煤层开采时, 仍沿用万顺煤矿目前使用的伪斜柔性掩护支架采煤法。

3 伪倾斜柔性掩护支架法采煤工艺

回采工艺包括:打眼、放炮落煤, 溜槽铺设, 支架安装, 下放、回收等工序。采煤工作面布置方式如图1所示[4]。

(1) 落煤方式, 工作面采用打眼放炮采煤工艺。

(2) 运输方式, 工作面按倾角30°布置, 沿工作面倾斜方向铺设铁皮溜槽自溜运煤。

(3) 掩护支架制作与安装。目前, 掩护支架的形式主要由多边形钢梁及钢丝绳构成。国内部分煤矿通过技术改进, 研制出液压掩护支架[5], 应用技术和使用效果还有待进一步检验。该矿井掩护支架采用11#矿用工字钢, 分别制成“7”字形和“[”字形支架, 其中“7”字形支架用于C1、C3煤层工作面, “[”字形支架用于C5煤层工作面。将掩护支架运至工作面回风顺槽, 并平行排列于回采地沟上方, 3~5根/m;钢梁排放后使用2~3根直径22~43.5 mm的钢丝绳, 通过钢夹板和螺栓将钢梁连接成柔性支架主体;在支架主体上方铺设二层竹笆片或排柴, 用竹压条和铁丝固定。

(4) 掩护支架支护工艺。首先从采区边界开切眼位置以外5 m处, 将区段回风顺槽扩大到设计规定的断面, 随扩巷之后, 应及时卧底沟、组装“[”字形柔性掩护支架, 掩护支架安装一段距离后, 将回风顺槽平巷支架拆除, 使上方煤柱冒落, 在掩护支架上面形成2~3 m厚的矸石垫层以保护掩护支架。支架安装长度超过15 m后即可调整下放, 使支架尾端逐步调斜下放, 调整至与水平面成30°夹角。为保持工作面采煤作业空间, 掩护支架下方用单体液压支柱支顶支架钢梁, 此过程完成后即进入准备回采阶段。

回风顺槽“[”字形柔性掩护支架布置如图2所示。

回采阶段工作面保持30°的伪斜角沿煤层走向推进, 直到工作面收尾线架头下放位置为止。采煤工作在支架掩护下进行, 用掩护支架隔离采空区, 采用全部陷落法管理顶板。此阶段除工作面掩护支架在进行正常采煤作业向前平移外, 同时要在区段回风顺槽不断接长掩护支架;在工作面下方支架放平位置不断拆除掩护支架, 通过溜煤小眼将拆除的掩护支架不断下放至区段运输顺槽装入材料车, 并经轨道上山运往同一回采工作面上方回风顺槽后, 组装接长工作面上段掩护支架[6]。运输顺槽“[”字形柔性掩护支架布置如图3所示。

当工作面推进到区段终采线之前, 在靠近工作面一侧掘进两条收尾上山眼, 两眼相距10 m, 并沿倾斜每隔20~25 m用联络平巷连通。掩护支架架头沿区段回风顺槽安装到收尾眼处, 不再继续接长, 然后利用收尾眼将支架逐渐下放, 并拆除架头一段多余的支架, 最后使支架放平到超前平巷底板, 再将护架全部拆除, 即完成回采收尾阶段。回采收尾阶段如图4所示。

4 结论

万顺煤矿通过本次改扩建, 利用柔性掩护支架采煤法, 矿井生产能力由原来的15万t/a增加到45万t/a, 再一次成功地证明了柔性掩护支架采煤法适用于急倾斜煤层。未来随着科技的发展, 不断完善和改进这种采煤工艺, 提高机械化程度, 将使目前限制生产效率的问题逐步解决。因此, 在选择急倾斜煤层采煤方法时, 伪斜柔性掩护支架采煤法可作为一种安全、可靠的采煤方法优先考虑。

参考文献

[1]谢东海, 冯涛, 赵伏军.我国急倾斜煤层开采现状及发展趋势[J].科技信息, 2007 (14) :211-213.

[2]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1999.

[3]钱鸣高, 王庆康.采煤工艺学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1992.

[4]韩德军.伪斜柔性掩护支架采煤法[J].中州煤炭, 2009. (5) :51-52.

[5]林在峰.伪倾斜柔性掩护支架采煤法在急倾斜煤层中的应用[J].煤炭与化工, 2014 (2) :44-47.

柔性掩护液压支架论文 篇7

1 国外支架技术发展水平及应用

20世纪80年代以来, 世界主要采煤国家积极开发和应用新技术, 致力于高性能、高可靠性的新一代重型液压支架的研制。两柱掩护式液压支架普遍采用电液控制, 推移千斤顶装有位移传感器, 采煤机装有红外线传感装置, 立柱缸径超过400 mm。随着长壁工作面长度的不断增加, 为适应快速移架需要, 国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站, 其额定压力40～50 MPa, 额定流量400～500 L/min, 可实现工作面成组或成排快速移架, 移架速度6～8 s/架。

美国的高产高效工作面采用两柱掩护式支架, 使用寿命8～10 a, 可用率95%～98%。支架平均工作阻力6 470 kN (最大为9 800 kN) , 支架宽度普遍增大, 中心距达到1.75 m, 并向2 m 发展。增大架宽, 有利于减少工作面架数、缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。国外支架目前最大支护高度为6.0 m, 仅有2套试用过, 目前已不再使用, 工作阻力在7 000～12 000 kN, 支架单架降、移、升循环时间小于10 s, 寿命试验最高达50 000次。

2 国产支架技术发展水平及应用

两柱掩护式液压支架架型相对简单, 易于实现电液控制, 2001年开始, 国内首先在薄煤层液压支架上采用电液控制技术, 代表产品有郑煤机为晋城煤业集团研制的ZY4400/9/21型薄煤层刨煤机工作面电液控制液压支架。2002年起, 郑州煤矿机械集团公司等企业在引进先进技术的基础上, 研制了国产首套5.5 m大采高液压支架, 最高日产25 000 t。2005年起, 研发厚煤层一次采全高超高 (6.0 m以上) 液压支架, 解决了大采高液压支架稳定性、防片帮等关键技术, 为晋城煤业集团研制了世界上首套高度超过6.0 m (支护高度6.2 m) 的液压支架。2007年再创纪录, 为神华集团研制的目前世界上最高的ZY10800/28/63液压支架, 支护高度6.3 m, 支架综采工作面可实现年产量1 000万t以上。2007年, 支护高度达到6.5 m的液压支架样机已经产出。目前, 正在研制7 m高的液压支架。国内外6 m以上两柱掩护式支架对比情况见表1。

长期以来, 两柱掩护式液压支架的应用局限于低工作阻力、破碎顶板煤层的开采。近年来, 随着对国外先进技术的引进、消化和吸收, 两柱掩护式液压支架的研究和使用有了较快的发展, 工作阻力大大提高, 适应的地质条件范围也日益广泛。

(1) 缓倾斜厚煤层一次采全高支架。

ZY系列大采高支架支护高度2.8～6.5 m, 工作阻力3 000～15 000 kN。支架结构特点:各铰接孔间隙小, 制造精度高, 支架稳定性好, 支架侧推力大, 充分考虑防倒防滑, 有调架机构, 有两级护帮机构, 最大护帮高度达到2.8 m。部分支架采用整体顶梁带伸缩梁, 能及时支护和防片帮, 多为本架操作。代表性产品主要有世界首套支护高度超过6 m (6.2 m) 的ZY9400/28/62支架和目前中国神华在用的支护高度6.3 m的ZY10800/28/63液压支架。

(2) 缓倾斜薄煤层液压支架。

缓倾斜薄煤层液压支架适应倾角为8～ 20°的煤层。由于薄煤层支架对其空间有严格要求, 所以整体顶梁尽可能薄且较长;推杆中长;支架前部有宽度不小于500 mm的过人空间, 从而保证行人安全;邻架操作, 适应煤层厚度在0.55～2.10 m;采用刚性分体底座, 有利于排浮煤。支架采用PM4电液控制系统, 配套国产400 L/min大流量双供液系统。主要代表性产品有ZY4400/9/21薄煤层支架和ZY2600/8.5/17薄煤层支架等。

3 发展趋势

两柱掩护式液压支架经过30 a的发展, 取得了显著成绩。未来几年, 我国ZY系列液压支架将向技术含量高、钢板强度高、移架速度快 (6～8 s/架) 和研发具有自主知识产权的电液控制系统方向努力。另外, 将普遍采用额定压力为40 MPa、额定流量为400 L/min的高压大流量乳化液泵站, 以适应快速移架的需要。系统采用环形或双向供液, 保证支架有足够的压力达到初撑力, 保证支架接顶位置准确。对有破碎带和断层的工作面将加大支架的移架力, 尽量采用整体可靠推杆和抬底座机构, 并减少千斤顶的数量。ZY两柱掩护式液压支架的比重将大大增加, 缸径将增至500 mm, 最大支护阻力超过16 800 kN, 最大支护高度6.5～7.0 m。目前, 两柱掩护式液压支架正在向设计模块化、操作自动化、监测可视化的方向发展。

参考文献