宋新喜

(同煤國(guó)電同忻煤礦，山西 大同 037001)

0 引言

大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司下屬有多個(gè)可采儲(chǔ)量豐富，煤層厚度普遍在10～20 m左右的千萬(wàn)噸級(jí)礦井，這些礦井擁有非常先進(jìn)的開采技術(shù)、完善的設(shè)備配置，是現(xiàn)代化的特大型礦井。對(duì)于高效高產(chǎn)的特大型礦井來(lái)說(shuō)，工作面液壓支架的合理性和可靠性是非常重要的一個(gè)因素[1-3]。ZF15000/27.5/42型放頂煤液壓支架支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到15 000 kN，強(qiáng)度為1.46 MPa，能夠很好的應(yīng)用于特厚煤層放頂煤開采工作面。同忻煤礦8207工作面配備使用了該型號(hào)的液壓支架。

但是，在使用過(guò)程中尾梁千斤頂頻繁出現(xiàn)故障，并發(fā)生損壞嚴(yán)重的現(xiàn)象。針對(duì)這一情況，通過(guò)多次調(diào)研和跟蹤，了解一線實(shí)際情況，對(duì)ZF15000/27.5/42液壓支架尾梁改造方法進(jìn)行了研究。

1 8207工作面情況概述

同忻煤礦是同煤集團(tuán)2006年建設(shè)的現(xiàn)代化特大型煤礦，8207工作面煤層賦存約486萬(wàn)t，主采煤層是石炭系3#～5#煤層。工作面主要參數(shù)見(jiàn)表1。

8207工作面采用單一走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化低位放頂煤開采的采煤方法，為了對(duì)頂煤進(jìn)行安全有效回收，初期采用多輪分層順序放煤，頂煤完全垮落以后，再按一刀一放多輪分層順序放煤，頂板管理方式為自然垮落。如有大塊煤卡在放煤口導(dǎo)致放煤效果受到不良影響時(shí)，則需要反復(fù)動(dòng)作液壓支架尾梁，或者利用插板，對(duì)大塊煤進(jìn)行破碎；如果頂板存在大塊矸石的話，則需要及時(shí)伸出后尾梁插板，關(guān)閉放煤口，停止放煤工作，避免矸石混入煤中。

表1 8207工作面主要參數(shù)

1.1 初次放頂煤方法

采用“多輪分層順序”放頂煤開采，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[4]。當(dāng)工作面頂煤能夠全部自然垮落時(shí)，開始正常循環(huán)放煤操作。

1.2 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。

2 ZF15000/27.5/42型支架尾梁損壞分析

2.1 ZF15000/27.5/42型支架特點(diǎn)

ZF15000/27.5/42型支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架主要由護(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，連接銷軸、連接頭等連接件以及各類控制元件等部分組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要參數(shù)見(jiàn)表2。

圖1 ZF15000/27.5/42液壓支架結(jié)構(gòu)示意圖

采用該支架進(jìn)行放頂煤開采具有一定的優(yōu)點(diǎn)。首先，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。其次，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。

2.2 ZF15000/27.5/42型支架尾梁損壞原因

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[5]。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)慕Y(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，主要參數(shù)見(jiàn)表3。

通過(guò)對(duì)多次深入現(xiàn)場(chǎng)一線，觀察和跟蹤支架情況，發(fā)現(xiàn)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?yàn)椋菏紫?，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；其次，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?，從而使尾梁千斤頂發(fā)生漏液。

表3 ZF15000/27.5/42液壓支架尾梁千斤頂主要參數(shù)

3 ZF15000/27.5/42型支架尾梁改造方法

3.1 尾梁改造方案

通過(guò)對(duì)尾梁千斤頂發(fā)生漏液現(xiàn)象原因的分析，就可以進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)研究。排除該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，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。也就是將尾梁千斤頂?shù)幕钊麠U靠向液壓支架內(nèi)側(cè)安裝、尾梁千斤頂?shù)母左w靠向液壓支架外側(cè)安裝。這樣就使尾梁千斤頂?shù)幕钊麠U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)，為了提高尾梁的強(qiáng)度從而增強(qiáng)其抗砸能力，還在尾梁背板上整體焊接了，起到保護(hù)和抗沖擊的厚貼板。另外，為了確保焊接效果，還在貼板上割開多個(gè)U形槽，槽孔示意圖如圖3所示。

圖3 貼板U形槽孔示意圖

3.2 改造注意事項(xiàng)

為了保證改造工作的順利完成，還對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行了分析論證，驗(yàn)證了方案的可行性。

尾梁千斤頂：其缸體靠向液壓支架外側(cè)，當(dāng)活塞桿逐漸伸出時(shí)，尾梁千斤頂?shù)母左w會(huì)不斷接近尾梁，在活塞桿伸出過(guò)程中，缸體表面將有可能與支架尾梁發(fā)生干涉。為此，通過(guò)對(duì)ZF15000/27.5/42型支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架尾梁千斤頂?shù)膭?dòng)作原理進(jìn)行分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作、經(jīng)測(cè)算后，確定液壓支架尾梁千斤頂在工作行程范圍內(nèi)缸體不會(huì)與支架尾梁發(fā)生干涉。因此該顧慮被打消。

尾梁千斤頂進(jìn)回液管的改裝：原千斤頂缸體上的進(jìn)、回液口將發(fā)生前移。同時(shí)，隨著活塞桿的伸出，尾梁千斤頂缸體繼續(xù)向前移動(dòng)，進(jìn)、回液口將進(jìn)一步前移。因此，改造設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)改裝后的實(shí)際需要加長(zhǎng)尾梁千斤頂進(jìn)、回液膠管的長(zhǎng)度。

4 改造應(yīng)用效果

4.1 使用效果

經(jīng)過(guò)改裝后的尾梁千斤頂安裝于同煤國(guó)電同忻煤礦有限公司井下綜采工作面ZF15000/27.5/42型支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架上，通過(guò)試用后發(fā)現(xiàn)，使用效果良好，徹底消除了放頂煤液壓支架尾梁千斤頂生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中的漏液現(xiàn)象。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

在改造時(shí)，已有183根支架尾梁千斤頂出現(xiàn)故障、損壞嚴(yán)重現(xiàn)象。而每根尾梁千斤頂?shù)氖袌?chǎng)價(jià)格為6 895元，若按同煤國(guó)電同忻煤礦有限公司每年1 000萬(wàn)t原煤產(chǎn)量計(jì)算，則壞掉的尾梁千斤頂將會(huì)給公司每年造成直接經(jīng)濟(jì)損失420多萬(wàn)元。而該項(xiàng)目成功完成，徹底避免了損失。

5 結(jié)論

(1)對(duì)同忻煤礦放頂煤工藝所用的ZF 15000/27.5/42型液壓支架尾梁千斤頂漏液故障進(jìn)行了分析，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤與研究，分析了漏液故障的主要原因，針對(duì)該原因提出了改造方法。

(2)經(jīng)過(guò)改造的支架，在使用過(guò)程中沒(méi)有再出現(xiàn)漏液故障。根據(jù)計(jì)算可知，這一改造可以節(jié)省設(shè)備維修更換費(fèi)用420萬(wàn)元。