盧肖琳

（同煤集團(tuán)機(jī)電裝備力泰有限責(zé)任公司，山西 大同 037003）

ZF15000/27.5/42型支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架是目前特大型煤礦放頂煤開(kāi)采的主要支架型號(hào)。同煤集團(tuán)同忻煤礦在使用過(guò)程中，遇到了擋板脫落、耳板開(kāi)裂和尾梁千斤頂漏液等故障，影響了生產(chǎn)，對(duì)作業(yè)人員的安全產(chǎn)生了威脅。針對(duì)這一情況，同煤集團(tuán)機(jī)電裝備力泰有限責(zé)任公司多次派技術(shù)人員跟蹤調(diào)研，通過(guò)了解井下具體作業(yè)情況，對(duì)解決這些問(wèn)題提出了具體方案，并取得了一定的效果。

1 概述

1.1 ZF15000/27.5/42支架參數(shù)

該支架主要由護(hù)幫板、側(cè)護(hù)板、連桿、伸縮梁、托梁、前梁、頂梁、掩護(hù)梁、尾梁、插板、底座等金屬結(jié)構(gòu)件，連接銷(xiāo)軸、連接頭等連接件以及各類(lèi)控制元件等部分組成[1，2]。主要參數(shù)如下表1所示。

采用該支架進(jìn)行放頂煤開(kāi)采具有一定的優(yōu)勢(shì)。（1）ZF15000/27.5/42放頂煤支架高效可靠，后部輸送機(jī)過(guò)煤高度高，提高了運(yùn)輸大塊煤的能力；尾梁向上向下回轉(zhuǎn)角度大，提高了破碎大塊煤的能力，改善了放煤效果；尾梁—插板部分選擇小尾梁—插板和V型槽結(jié)構(gòu)，確保了運(yùn)動(dòng)的靈活性[3]。（2）垮落的頂煤通過(guò)尾梁后部到達(dá)后輸送機(jī)，確保了工作人員和后輸送機(jī)工作空間的安全性。

表1 ZF15000/27.5/42放頂煤支架主要參數(shù)

ZF15000/27.5/42液壓支架尾梁上部和掩護(hù)梁鉸接在一起，利用兩個(gè)尾梁千斤頂支撐。當(dāng)支架前移，垮落的頂煤和頂板會(huì)直接作用在尾梁上，因此，尾梁是實(shí)現(xiàn)支架掩護(hù)和放頂煤的重要部件之一。尾梁是由鋼板焊接而成的完整箱型結(jié)構(gòu)，前部有插板千斤頂耳座，后部有尾梁千斤頂耳座，內(nèi)部還留有插板位置。其尾梁千斤頂?shù)闹饕獏?shù)如下表2所示，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

表2 ZF15000/27.5/42液壓支架尾梁千斤頂主要參數(shù)

圖1 ZF15000/27.5/42液壓支架尾梁千斤頂機(jī)構(gòu)示意圖

1.2 同忻煤礦放頂煤工序

（1）初次放頂煤方法

采用“多輪分層順序”放頂煤開(kāi)采，位置是從3#支架到123#支架，相鄰兩個(gè)放煤工相互間距離為6～7架支架。因?yàn)轫敯宄跗趬毫^小，破碎度較低，所以不易冒落，因此放煤時(shí)需要多次擺動(dòng)后尾梁而且重復(fù)折返，直到放煤效果達(dá)到最佳情況。當(dāng)工作面頂煤能夠全部自然垮落時(shí)，開(kāi)始正常循環(huán)放煤操作。

（2）正常放頂煤方法

正常放煤按照“一刀一放”循環(huán)作業(yè)，方式依然采用“多輪分層順序”，相鄰兩個(gè)放煤工相互間距離為6～7架支架，通過(guò)循環(huán)作業(yè)將頂煤放凈為止，直到見(jiàn)矸關(guān)門(mén)。

2 ZF15000/27.5/42液壓支架存在問(wèn)題分析

2.1 四連桿銷(xiāo)軸擋板脫落

ZF15000/27.5/42液壓支架在使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)四連桿的銷(xiāo)軸擋板有時(shí)會(huì)發(fā)生脫落現(xiàn)象。如果擋板發(fā)生脫落，四連桿銷(xiāo)軸就會(huì)進(jìn)入頂梁或者掩護(hù)梁的空隙位置，既不容易取出又容易造成支架運(yùn)行故障。

2.2 耳板開(kāi)裂

ZF15000/27.5/42液壓支架在使用過(guò)程中，還出現(xiàn)了前梁與前梁千斤頂連接的耳板出現(xiàn)開(kāi)焊、開(kāi)裂和脫落的現(xiàn)象，造成液壓支架使用過(guò)程中存在安全隱患。

2.3 尾梁千斤頂漏液

尾梁千斤頂?shù)膿p壞主要表現(xiàn)為漏液，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)漏液的主要原因有以下兩方面：（1）在放頂煤過(guò)程中，液壓支架尾梁千斤頂反復(fù)動(dòng)作，其尾梁千斤頂?shù)幕钊麠U向液壓支架外側(cè)伸出時(shí)易遭受到液壓支架外側(cè)掉落的煤塊、石塊等的撞擊而導(dǎo)致其鍍鉻表面被碰傷、砸傷。（2）當(dāng)尾梁千斤頂?shù)幕钊麠U在收回時(shí)，其被碰傷部位就會(huì)劃傷千斤頂?shù)拿芊馊Γ瑥亩刮擦呵Ы镯敯l(fā)生漏液。

3 ZF15000/27.5/42液壓支架改造方案

3.1 四連桿銷(xiāo)軸擋板改造

經(jīng)過(guò)對(duì)ZF15000/27.5/42液壓支架結(jié)構(gòu)的仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)如果直接改造四連桿的銷(xiāo)軸擋板，需要揭開(kāi)頂梁和掩護(hù)梁的面板，也就會(huì)對(duì)支架整體造成破壞，可能使其強(qiáng)度受到影響。通過(guò)反復(fù)的設(shè)計(jì)和分析，最終制定了改造方案（如圖2所繪）：先用27SiMn無(wú)縫管1（Φ89×18）與未脫落的擋板焊在一起，該尺寸的無(wú)縫管正好可以達(dá)到完美焊接，然后把無(wú)縫管和堵板焊接在一起，再把堵板焊接在擋板上，最后把擋板和頂梁或者掩護(hù)梁盡量焊接。該方案不會(huì)破壞支架結(jié)構(gòu)，又能讓擋板和無(wú)縫管形成整體，確保了焊接質(zhì)量。實(shí)踐證明，能夠起到預(yù)期的效果。

圖2 四連桿銷(xiāo)軸擋板改造示意圖

3.2 耳板開(kāi)裂改造

對(duì)待耳板開(kāi)裂，則需要把前梁和前梁千斤頂耳板造成伸根結(jié)構(gòu)，增加焊縫數(shù)量，提高焊接強(qiáng)度。另外，用焊接加強(qiáng)筋板來(lái)提高連接強(qiáng)度。

3.3 尾梁千斤頂?shù)母脑?/h3>

排除尾梁故障的主要方法是防止尾梁千斤頂?shù)幕钊麠U在伸出期間遭受煤塊、石塊等的撞擊。

通過(guò)綜合考慮同忻煤礦生產(chǎn)工藝及ZF15000/27.5/42型支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作性能，結(jié)合相關(guān)資料[4，5]，研究得出以下解決方案：改變液壓支架原有尾梁千斤頂?shù)陌惭b方式，將尾梁千斤頂?shù)幕钊麠U靠向液壓支架內(nèi)側(cè)安裝，缸體靠向液壓支架外側(cè)安裝。這樣就使活塞桿在伸出期間遠(yuǎn)離煤塊、石塊等下落飛濺時(shí)的碰撞。同時(shí)，為了增加尾梁強(qiáng)度，載氣背板上焊接一塊厚貼板，以此保護(hù)背板并增加抗擊沖擊的能力。

4 改造應(yīng)用效果

改裝后的液壓支架應(yīng)用于同煤集團(tuán)同忻煤礦井下綜采工作面，出現(xiàn)的問(wèn)題已經(jīng)解決。通過(guò)改造，節(jié)省了維修和更換配件的資金。以尾梁千斤頂為例，單根千斤頂市場(chǎng)價(jià)格約6800元，對(duì)180多根尾梁進(jìn)行改造，就可節(jié)約費(fèi)用約100多萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)同忻煤礦放頂煤工藝所用的ZF15000/27.5/42型液壓支架在使用過(guò)程中的一些故障進(jìn)行了分析，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤與研究，分析了故障的主要原因，提出了改造方法。經(jīng)過(guò)改造的支架，在使用過(guò)程中沒(méi)有再出現(xiàn)原來(lái)的故障，改造效果良好，同時(shí)也節(jié)約了維修和更換配件的資金。