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        莒山煤礦3號煤層綜放工作面乳化液泵站分析

        2020-07-09 06:15:34韓康康
        煤礦機電 2020年3期
        關鍵詞:泵站支架

        韓康康

        (山西蘭花集團 莒山煤礦有限公司, 山西 晉城 048027)

        0 引言

        乳化液泵是為綜采工作面液壓支架提供壓力的關鍵裝備,其泵站壓力和流量直接決定工作面支架的初撐力,而工作面支架初撐力對支架工作阻力和支護效果有重要影響[1-4]。研究表明,當支架初撐力較小時,來壓期間支架支護阻力也相應較小,容易造成煤壁片幫、工作面頂板冒落及頂板臺階下沉而損壞支架等事故,對工作面安全生產(chǎn)造成嚴重影響。因此,乳化液泵站的選擇對工作面安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。本文以莒山煤礦3號煤層f3101工作面為工程背景,根據(jù)工作面液壓支架實際選型情況對乳化液泵站主要技術參數(shù)進行分析,并確定了合理的乳化液泵站參數(shù),以保證工作面液壓支架所需的正常供液要求。

        1 工作面液壓支架主要技術參數(shù)

        莒山煤礦的f3101工作面設計長度為150 m,其工作面所采煤層為山西組下部3號煤層,煤層厚5.50~8.15 m,平均厚6.18 m。采用綜采放頂煤工藝回采,其中采為2.00~2.5 m,放為3.50~5.65 m,端頭不放煤。工作面采用100架ZF4800/17/28型四柱支撐掩護式放頂煤液壓支架,主要技術參數(shù)如下:

        支架高度/m

        1.7~2.8

        工作阻力/kN

        4 800(41.3 MPa)

        初撐力/kN

        3 660(31.5 MPa)

        中心距/mm

        1 500

        立柱內(nèi)徑/mm

        φ200

        支護強度/MPa

        0.64~0.71

        支架中心距/mm

        1 500

        支架控制方式

        手動控制

        基于上述液壓支架的技術參數(shù)及使用情況,乳化液泵站主要技術參數(shù)應滿足工作面100架正常用液要求。

        2 乳化液泵站壓力分析

        1) 根據(jù)液壓支架初撐力要求分析。乳化液泵站壓力為:

        (1)

        (2)

        式中:α為立柱傾斜角度取5 °;

        (3)

        式中:PL為確定的拉架力,N,取235 kN;D1為推拉油缸缸徑,m,取0.10 m。

        3) 根據(jù)液壓支架采用的推拉方式確定推溜力,乳化液泵站壓力P?b為:

        (4)

        式中:PT為確定的推溜力,N,取163 kN;d為推拉油缸活塞桿直徑,m,取0.065 m。

        代入各參數(shù)計算得P?b=30.88 MPa。

        取上述計算的壓力最大者,考慮壓力損失,得到乳化液泵站壓力為:

        (5)

        式中:K為壓力損失系數(shù),取1.01。

        將K=1.01代入式(5),得Pb=31.19 MPa,即乳化液泵站壓力不低于31.19 MPa。

        3 乳化液泵站流量分析

        乳化液泵站流量應滿足液壓支架移架速度不小于采煤機的牽引速度,保證工作面安全生產(chǎn)和正常接續(xù),即:

        v≥vq

        (6)

        式中:vq為采煤機工作牽引速度,m/min;v為支架的移架速度,按式(7)計算。

        (7)

        式中:A為一臺支架支護寬度,一般為2.4 m;t為移架時間,t=t1+t2,t1為降架、移架、升降的動作時間,即供液時間,與移架千斤頂、立柱、調架千斤頂?shù)母讖胶托谐碳叭榛罕谜镜牧髁坑嘘P。t1按式(8)計算,t2為操作調整時間,取0.2 min/架。

        (8)

        即有:

        (9)

        4 乳化液泵站選型

        乳化液泵站內(nèi)設備布置方式為2泵1箱,其中1用1備。經(jīng)分析計算可知,泵站壓力不低于31.19 MPa,流量不低于312.4 L/min,工作面使用的BRW400/31.5型乳化液泵可滿足安全生產(chǎn)要求。BRW400/31.5型乳化液泵主要技術參數(shù)如表1所示。

        表1 乳化液泵技術參數(shù)

        5 應用效果

        BRW400/31.5型乳化液泵已用于f3101綜放工作面,在工作面回采期間液壓支架初撐力基本達到規(guī)定的要求,來壓期間支架整體工作效果良好,未出現(xiàn)大范圍片幫壓架和冒頂事故,充分表明乳化液泵站壓力及流量可滿足工作面支架的正常工作要求。

        6 結論

        針對莒山礦f3101綜放工作面液壓支架的實際型號和技術參數(shù),通過理論計算分析了乳化液泵站的壓力和流量,在此基礎上確定了乳化液泵站的主要技術參數(shù),給出了選型方案, 并進行了工程實踐,為工作面液壓支架正常作業(yè)和安全生產(chǎn)提供了技術保障。

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