范子國

(河北天擇重型機械有限公司， 河北 邯鄲 056200)

0 引言

煤炭工業(yè)是國民經濟重要的基礎產業(yè)。根據煤厚分類，薄煤層采高為0.5～1.3 m，我國的薄煤層資源豐富，薄煤層所占儲量為總采儲量的17.5%[1]。薄煤層分布面廣、煤質好，但薄煤層采煤生產效率低。山西臨縣華燁煤業(yè)有限公司為了有效利用這些薄煤層煤炭資源，延長礦井的服務年限，提高采煤效率，用薄煤綜采采煤方式代替了原來的普采采煤方式。 該工作面配套設備為：中間支架ZY3300/7.5/15，過渡支架ZY4000/14/26,采煤機MG210/485-PWD,刮板輸送機SGZ630/220,中部三機配套圖見圖1所示。

該工作面基本情況為：煤層厚度1.0～1.2 m；工作面長度150 m ；工作面傾角≤9°；采煤工藝一次采全高；頂板條件較好 ，支護方式采用了滯后支護方式。一般循環(huán)方式為割煤-推溜-移架，特點是支架滯后時間較長，梁端距大，支架頂梁較短，適用于穩(wěn)定、完整的頂板。

液壓支架主要技術特征：

支架型號 ZY3300/7.5/15

支撐高度/mm 750～1 500

支架寬度/mm 1 450

支架中心距/mm 1 500

支架初撐力/kN 2 618(P=31.5 MPa)

工作阻力/kN 3 300(P=39.7 MPa)

圖1 中部三機配套

支護強度/MPa 0.42～0.48(f=0.2)

底板比壓(前端)/MPa 1.74～1.76(f=0.2)

移架步距/mm 800

泵站壓力/MPa 31.5

運輸尺寸(長×寬×高)/(mm×mm×mm)

4 500×1 450×750

操縱方式 鄰架控制

1 存在的問題

該套薄煤綜采設備在初期采煤過程中，使用效果較好，采煤效率比以前普采采煤方式相比有了很大提高。隨著采煤工作面的推進，工作面頂板情況發(fā)生了較大的變化，局部頂板較軟，容易破碎垮落，這給支架支護帶來了很大困難，而且存在安全隱患,通過充分協(xié)商溝通后決定將原滯后支護方式改為及時支護方式,即工作循環(huán)方式為割煤-移架-推溜，這樣頂板暴露時間短、梁端距小、支護效果好、安全性高。采用及時支護方式的最好方案需要重新進行支架設計制作，經雙方協(xié)商，要盡量在原支架基礎上進行改造，既能達到目的，又能減小對生產的影響，還能減小投資。

2 改造設計原則

及時支護方式改造方案的設計原則，就是要求采煤機及刮板輸送機、液壓支架主體不作改動，僅對液壓支架進行局部改造，主要目的減小梁端距。根據上述原則要求，有兩個途徑，一是加長頂梁部分，加大支護長度；二是使底座部分變短，刮板輸送機后移，相當于變相加長了頂梁長度。如果頂梁長度太長，支架受力就不合理；而減小底座長度，在結構上及操作上都不現(xiàn)實。經反復研究分析，最后決定減小推桿前部長度，這樣從操作上容易實現(xiàn)。因此，最終確定從兩方面進行改造,即一方面加長頂梁長度，另一方面縮短推桿長度，從而實現(xiàn)及時支護操作方式。

3 具體改造措施

1) 加長頂梁措施。由于本批支架正在井下應用，不能把頂梁拆下運到地面改造，故決定在地面制作加長套，加長套制作完成后運到井下，然后安裝到頂梁前端。這樣對加長套設計制作的要求比較高，一是要求加長套整體強度高，二是要求加長套重量輕，三是要求加長套設計制作間隙適當，能滿足不同頂梁裝配的需要。加長套安裝到頂梁上后，組裝后效果為頂梁前部加長300 mm；為滿足強度要求，加長套設計總長700 mm，插入頂梁后重合量400 mm；為滿足加長套強度高及重量輕的要求，加長套重要部位鋼板采用高強度鋼板，上板厚度20 mm，筋板厚度12 mm，下板厚度16 mm，下板比上板短100 mm，并且在下板上開豁口，不僅能在焊接時增加焊縫長度，而且還能減輕質量，即在上板開8個直徑50 mm圓孔,增加與頂梁焊接量。具體結構如圖2所示。

圖2 加長頂梁

2) 縮短推桿長度，主要是重新制作新推桿。新推桿在原推桿基礎上前端需縮短350 mm，前端彎板處寬度需變窄20 mm，避免推桿收回到底座內后與底座左右擋塊干涉，見圖3所示。

圖3 縮短推桿長度

4 實際應用情況

按上述方案進行了圖紙設計，制作了頂梁加長套及短推桿。頂梁加長套及新制作的短推桿運到礦方后，礦方組織人員將頂梁加長套安裝于頂梁前端，將原推桿拆下，換上新制作的短推桿，這就完成了及時支護方式裝備的改造。頂梁加長套及新推桿安裝完成后，減小了梁端距，支護效果得到了提升，加快了工作面推進速度，人員的安全也得到了有效保障。改造后中部三機配套如圖4所示。

圖4 改造后中部三機配套圖

5 結論

通過對ZY3300/7.5/15薄煤層液壓支架的及時支護方式改造設計，既克服了原支架梁端距大的不足之處，又沒有改變原支架的主體結構，具有投資小、改造速度快、見效快、安全性強等特點，經井下實際應用效果顯著，不僅保證了安全生產，而且提高了生產效率，也對其他類似情況有一定的借鑒意義。