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        放頂煤工作面端頭液壓支架的研究與應(yīng)用

        2020-06-19 08:52:08陳振成
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2020年6期
        關(guān)鍵詞:支架結(jié)構(gòu)

        陳振成

        (冀中能源股份有限公司東龐礦,河北 邢臺 054200)

        0 引言

        東龐礦北井主采9號煤,采用綜采放頂煤采煤工藝,長期以來致力于綜放工作面機(jī)電配套設(shè)備技術(shù)革新研究。近年來,為了改變端頭支護(hù)現(xiàn)狀、提高端頭頂煤回收,在9210工作面首次采用自行設(shè)計簡易端頭放煤支架,從此開始端頭支架的研究,經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)證明,端頭支架能夠確保端頭頂板安全、實(shí)現(xiàn)高效回收端頭頂煤,應(yīng)用效果顯著。后期通過與邢臺機(jī)修廠合作,研制應(yīng)用了ZT4400/18/34型端頭放頂煤支架,并成功應(yīng)用到放頂煤工作面。

        1 ZT4400/18/34型放頂煤端頭液壓支架研制

        1.1 端頭液壓支架結(jié)構(gòu)組成

        端頭支架形式由2架支架并列組成,其主要由頂梁、前梁、伸縮梁、上連桿、前后連桿、底座、頂梁連接桿、移架千斤頂、尾梁、放煤機(jī)構(gòu)以及液壓系統(tǒng)等部分組成。

        1.2 支架各結(jié)構(gòu)的確定

        1.2.1 前梁的確定

        端頭支架前梁采用整體帶伸縮梁結(jié)構(gòu),伸縮梁起到臨時支護(hù)的作用,同時前梁將端頭支架頂梁連為一體,提高了支架的穩(wěn)定性。

        1.2.2 頂梁的確定

        端頭支架由2架支架并列組成,2個頂梁對稱設(shè)計,前部設(shè)置了前梁及千斤頂?shù)倪B接位置,后部設(shè)置了尾梁及千斤頂?shù)奈恢?。頂梁之間通過連桿連為一體,提高了支架的穩(wěn)定性,每個頂梁通過上連桿、前、后連桿、立柱與底座連接,同時支架頂梁設(shè)置了活動側(cè)護(hù)板,以加大支架的護(hù)頂范圍。

        1.2.3 上連桿、前、后連桿的確定

        采用上連桿上部與頂梁鉸接,下部與前、后連桿鉸接,同時上連桿、前連桿、后連桿和底座兩兩相互鉸接形成穩(wěn)定四連桿結(jié)構(gòu),端頭支架的每列支架都設(shè)置了相同的四連桿機(jī)構(gòu),以提高支架的穩(wěn)定性。上連桿、前、后連桿均采用高強(qiáng)度版箱體焊接結(jié)構(gòu),并且設(shè)計時盡量加大連桿斷面,以提高連桿的抗扭性。

        1.2.4 底座的確定

        端頭支架2個底座對稱設(shè)計,其前端設(shè)置支架自移拉移孔,底座與前、后連桿的鉸接型式均為單軸孔鉸接。

        1.2.5 頂梁連接桿的確定

        為了提高支架的穩(wěn)定性,頂梁通過連接桿相連,連桿焊有頂板,可以維護(hù)頂板,防止頂煤垮落。頂梁連接桿采用高強(qiáng)度箱體焊接結(jié)構(gòu),以保證強(qiáng)度。

        1.2.6 放煤機(jī)構(gòu)的確定

        放煤機(jī)構(gòu)采用整體尾梁帶插板結(jié)構(gòu),同時放煤機(jī)構(gòu)前端與兩頂梁相連接,將頂梁連為一體,提高了支架的整體穩(wěn)定性。

        1.2.7 支架液壓系統(tǒng)

        液壓系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)有3點(diǎn)。1)φ25mm主進(jìn)液管,φ32mm主回液管,其余膠管及接頭均為KJ系列,鄰架操作。2)立柱、尾梁采用200 L/min大流量閥,其余為125 L/min。3)立柱及千斤頂密封選用優(yōu)質(zhì)聚氨酯切削密封4、立柱分開操作,以提高支架的適應(yīng)性。

        2 端頭液壓支架技術(shù)特征與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        表1 端頭支架技術(shù)特征參數(shù)表

        3 端頭液壓支架的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        端頭液壓支架的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有7點(diǎn)。1)支架結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,每個結(jié)構(gòu)件均滿足井下運(yùn)輸條件。2)端頭支架由兩列支架并排組成,每架臺支架都有獨(dú)立的四連桿機(jī)構(gòu),以提高支架的穩(wěn)定性和抗扭性;頂梁通過前梁、連接桿及尾梁連為一體,進(jìn)一步提高了支架的穩(wěn)定性。3)支架采用鉸接頂梁帶伸縮梁型式,提高了支架對頂板的適應(yīng)性,同時為前刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭提供了安全空間。4)放煤機(jī)構(gòu)采用大尾梁帶插板結(jié)構(gòu),不僅實(shí)現(xiàn)了端頭區(qū)域頂煤的回收,而且能將轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾完全掩護(hù)住,保證了設(shè)備的安全。5)兩頂梁外側(cè)均設(shè)有活動側(cè)護(hù)板,保證了與過渡支架的密封性,同時加大了支架的護(hù)頂范圍。6)兩底座間距離為 1 330 mm,保證轉(zhuǎn)載機(jī)順利通過。7)端頭支架前端設(shè)有拉移孔,通過大鏈、連接頭與轉(zhuǎn)載機(jī)拉移千斤頂連接,實(shí)現(xiàn)端頭支架的自移,從而與工作面推進(jìn)速度相適應(yīng),提高生產(chǎn)效率。

        如圖1 所示,端頭支架與過渡支架并排布置,為了適應(yīng)開采工藝,設(shè)備移動順序?yàn)椋和魄傲铩^渡支架——拉端頭支架——拉后溜——拉轉(zhuǎn)載機(jī)。

        圖1 ZT4400/18/34型綜放工作面端頭液壓支架與配套設(shè)備示意圖

        4 ZT4400/18/34型綜放工作面端頭液壓支架現(xiàn)場應(yīng)用分析

        4.1 工作面概況

        端頭液壓支架成功應(yīng)用到9202C、9205外工作面。工作面煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,沉積穩(wěn)定,由92及93煤層合成,平均6.9 m。煤層平均傾角為15.5°。工作面皮帶巷沿底板掘進(jìn),斷面規(guī)格為4.5m×2.7m(寬×高)。

        4.2 配套設(shè)備

        端頭液壓支架技術(shù)的具體特征見表2。

        表2 ZT4400/18/34端頭支架技術(shù)特征參數(shù)表

        4.3 工作面采煤工藝

        工作面采用走向長壁后退式綜采放頂煤、全部垮落法控制頂板采煤法。設(shè)計平均采高為2.4 m,采放比為1∶1.57。工藝順序:采煤機(jī)端頭斜切進(jìn)刀→割煤→移架→推前溜→放頂煤→拉后溜[1]。

        4.4 支架應(yīng)用情況分析

        在9202C、9205外工作面皮帶巷下端頭布置一臺ZT4400/18/34型端頭支架,通過現(xiàn)場應(yīng)用與簡易放煤支架、單體交接梁支護(hù)端頭具有以下優(yōu)點(diǎn)。

        4.4.1 實(shí)現(xiàn)了對端頭區(qū)域的高強(qiáng)度安全支護(hù)

        ZT4400/18/32d端頭支架由2架支架并列為一組的支架結(jié)構(gòu),且頂梁通過整體頂梁、連接桿及整體尾梁連接為一體,不僅提高了支架的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)了對頂板的支護(hù),提高端頭區(qū)域的安全性,減少單體支護(hù)材料投入,每班操作人員由4人減少2人。

        4.4.2 實(shí)現(xiàn)了端頭區(qū)域的安全高效頂煤回收

        采用大尾梁帶插板結(jié)構(gòu)的放煤機(jī)構(gòu),增大了放煤空間,充分利用裝載機(jī)將落下的煤運(yùn)出;在不放煤時,可將插板伸出,能很好地將轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾掩護(hù)住,避免后部垮落的煤、矸對轉(zhuǎn)載機(jī)的機(jī)尾沖擊。據(jù)統(tǒng)計,該工作面多回收煤炭資源1萬多噸,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

        4.4.3 端頭支架實(shí)現(xiàn)放煤,減少了資源損失,利于工作面防滅火管理

        端頭支架增設(shè)放煤機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)端頭頂板隨采隨垮落,不需要采取人工強(qiáng)制放頂、人工壘墻擋風(fēng)堵漏風(fēng)等措施,節(jié)約材料投入,減少工作面防滅火人員及漏風(fēng)量,降低“一通三防”管理難度,提高安全生產(chǎn)的可靠性[2]。

        4.4.4 縮短了循環(huán)作業(yè)時間,加快了工作面推進(jìn)度。

        采用端頭機(jī)械化,職工的勞動強(qiáng)度降低,操作速度加快,大大縮短了工作面循環(huán)作業(yè)時間,提高了開機(jī)率,加快了工作面推進(jìn)速度,提高了工作面生產(chǎn)效率,為實(shí)現(xiàn)安全高效采煤工作面奠定了基礎(chǔ)。

        5 結(jié)語

        ZT4400/18/34型端頭支架結(jié)構(gòu)簡單,操作靈活、安全可靠。布置在前、后刮板運(yùn)輸機(jī)之間,大大縮短了與工作面過渡支架的滯后距離,減少了端頭空頂區(qū)域空間,提高了端頭頂煤回收率,增強(qiáng)端頭的頂板支護(hù)強(qiáng)度,減少端頭頂板事故發(fā)生,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。為今后綜放工作面端頭支架全面推廣和使用提供寶貴的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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