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        中煤大屯公司簡(jiǎn)易端頭支架研制與應(yīng)用

        2020-11-08 12:48:06庫(kù)永亮
        工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2020年20期
        關(guān)鍵詞:煤礦支架設(shè)備

        庫(kù)永亮

        (中煤北京煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司,北京 102400)

        1 引言

        我國(guó)能源資源富煤貧油。煤炭在我國(guó)具有儲(chǔ)量豐富、開采成本低、分布最廣泛等特點(diǎn),一直被視為我國(guó)戰(zhàn)略上最安全、最可靠的能源,在我國(guó)能源工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。根據(jù)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求,以建設(shè)“資源節(jié)約型,環(huán)境友好型”的社會(huì)為宗旨,煤炭工業(yè)面臨著歷史性的挑戰(zhàn)與機(jī)遇,實(shí)現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化,已成為新時(shí)期我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展的方向[1~5]。

        煤礦井下支護(hù)問題始終是困擾煤炭高產(chǎn)高效、安全生產(chǎn)的重要問題。因此,以液壓支架為主要開采設(shè)備的綜合機(jī)械化的發(fā)展是煤礦生產(chǎn)發(fā)展史的一次重大革命,從根本上改善勞動(dòng)條件,改善工作面安全條件,提高采煤產(chǎn)量和效率,使煤炭生產(chǎn)面貌徹底改觀[6]。

        2 課題來源

        綜采工作面使用端頭支架支護(hù)工作面出口頂板,隨著工作面向前推移,能夠輔助推移前、后部刮板輸送機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī),做到相互交替移架及時(shí)支護(hù),實(shí)現(xiàn)綜放面連續(xù)生產(chǎn),增加了煤炭資源回收,提高了推進(jìn)速度。使用端頭支架是煤礦進(jìn)一步提高采煤裝備水平,提高工作面2道支護(hù)質(zhì)量,加快高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的一項(xiàng)重要舉措[7]。

        中煤大屯煤電公司所屬的4個(gè)煤礦前期使用的端頭支架多為 ZT18560/18/32 型等大型端頭支架(見圖 1)。該類端頭支架采用左右架形式,質(zhì)量及尺寸均較大,龐大的底座掩護(hù)梁及連桿組構(gòu)成了端頭支架的大部分質(zhì)量,也占用了端頭巷道的大部分空間。而且此類支架一經(jīng)設(shè)計(jì)制造,只能與固定型號(hào)的工作面支架、轉(zhuǎn)載機(jī)及刮板機(jī)相配套,互換性差,適用范圍受到限制。特別是當(dāng)巷道采動(dòng)影響變化大時(shí),必須擴(kuò)巷才能使支架前移[8,9]。

        中煤大屯公司的現(xiàn)有部分煤層工作面傾角較大,約為 30°。端頭支架和過渡支架之間容易形成擠壓,影響采煤效率[10]。

        因此,加大簡(jiǎn)易端頭液壓支架的研制力度,以滿足中煤大屯煤電公司不同采煤工作面的要求,提高綜采效率,成為當(dāng)前的一項(xiàng)重要工作。

        圖1 ZT18560/ 18/32型端頭支架

        3 簡(jiǎn)易端頭支架的參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        因 ZT18560/18/32 型端頭支架在中煤大屯煤電公司各礦已得到充分的推廣使用,為了減少新型支架設(shè)計(jì)難度及適應(yīng)井下工人操作習(xí)慣,在充分吸取 ZT18560/18/32 型端頭支架的各項(xiàng)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn),保證端頭支架的可靠性的前提下,確定簡(jiǎn)易端頭支架型號(hào)為 ZT6960/18/32 型(見圖 2)。

        圖2 ZT6960/ 18/32型端頭支架

        3.1 ZT6960/ 18/32型端頭支架的主要技術(shù)參數(shù)

        ZT6960/18/32 型端頭支架的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

        3.2 立柱、千斤頂規(guī)格參數(shù)

        立柱、千斤頂規(guī)格參數(shù)如表2 所示。

        表1 ZT6960/ 18/32型端頭支架的主要技術(shù)參數(shù)

        表2 立柱、千斤頂規(guī)格參數(shù)

        3.3 簡(jiǎn)易端頭支架技術(shù)特點(diǎn)

        簡(jiǎn)易端頭支架技術(shù)特點(diǎn)包括:(1)簡(jiǎn)易端頭支架支護(hù)區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)載機(jī)下幫側(cè),工作面煤壁老塘側(cè)。(2)端頭支架可與多種工作面設(shè)備配套使用。拉移點(diǎn)可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)槽位置變動(dòng),但要避開卸載點(diǎn),必要時(shí)可設(shè)加長(zhǎng)連接桿。(3)端頭支架底座寬 度不大于 700mm。 拉 移 千 斤 頂 采 用 一 個(gè) 千 斤 頂 , 行 程900mm。(4)端頭支架可適應(yīng)左右工作面。(5)推移油缸上方設(shè)置行走踏板,腳踏板上焊接防滑螺紋鋼[11~15]。

        4 ZT6960/ 18/32型端頭支架與 ZT18560/ 18/32 型端頭支架對(duì)比

        ZT6960/18/32 型端頭支架與 ZT18560/18/32 型端頭支架對(duì)比如表3所示。

        4.1 尺寸減小

        ZT18560/18/32 端頭支架為2架一組,其寬度為 3525~4025mm;改造后的 ZT6960/18/32 簡(jiǎn)易端頭支架為一架一組,其寬度不超過 700mm。通過改造,大大減少了端頭支架占用的端頭巷道空間,增大了工作面端頭處行人空間,作業(yè)場(chǎng)所更加寬敞安全。

        表3 2種端頭支架對(duì)比

        4.2 質(zhì)量減輕

        ZT6960/18/32 簡(jiǎn) 易 端 頭 支 架 質(zhì) 量 為 23.5t, 相 較 于ZT18560/18/32 端頭支架質(zhì)量的 93t,質(zhì)量大大降低,對(duì)于井下運(yùn)輸及安裝更為簡(jiǎn)便安全。

        4.3 勞動(dòng)強(qiáng)度降低

        因 ZT18560/18/32 端頭支架為2架一組,共有16根立柱,液壓系統(tǒng)較為復(fù)雜,操作工作強(qiáng)度較大;而 ZT6960/18/32 簡(jiǎn)易端頭支架為一架一組,僅有6根立柱共同作用,液壓系統(tǒng)更為簡(jiǎn)便,操作更為簡(jiǎn)單。推移動(dòng)作更為方便,且減少了臥底工作量,工序優(yōu)化,大大降低了支架工勞動(dòng)強(qiáng)度[16]。

        4.4 支護(hù)強(qiáng)度提高

        在保證端頭支架支護(hù)面積符合要求的同時(shí),優(yōu)化支架支護(hù)立柱數(shù)量,減少端頭支架工作阻力,將支護(hù)強(qiáng)度由原先的0.41MPa 提高至 1.4MPa,大大提高了端頭支架的安全可靠性。

        4.5 配套設(shè)備適應(yīng)性增強(qiáng)

        ZT18560/18/32 端頭支架一經(jīng)設(shè)計(jì)完成,與其配套的中間支架 ZF6200/16/28 及過渡支架 ZFG7200/18.5/32 型號(hào)均已固定,且配套使用的刮板機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)等相關(guān)設(shè)備也已固定,設(shè)備配套型號(hào)選擇性較差,缺少必要的設(shè)備互換性,適用范圍受到限制。而 ZT6960/18/32 簡(jiǎn)易端頭支架,與其配套的相關(guān)設(shè)備型號(hào)具有更為靈活的選擇性,避免了使用范圍的改變導(dǎo)致的重復(fù)設(shè)計(jì)時(shí)存在的相關(guān)浪費(fèi)問題,從根本上節(jié)約了成本[17]。

        5 ZT6960/ 18/32型簡(jiǎn)易端頭支架的制造驗(yàn)收

        2017年3月,依據(jù) GB 25974.1—2010《煤礦用液壓支架第1部分:通用技術(shù)條件》液壓支架通用技術(shù)條件設(shè)計(jì)生產(chǎn)的首套簡(jiǎn)易端頭支架在北煤機(jī)制造完成,并通過了相關(guān)型式試驗(yàn)。北煤機(jī)公司邀請(qǐng)大屯煤電公司、設(shè)備管理中心以及姚橋煤礦相關(guān)人員進(jìn)行了設(shè)備驗(yàn)收,圓滿完成了驗(yàn)收任務(wù)。

        6 簡(jiǎn)易端頭支架的應(yīng)用

        ZT6960/18/32 型簡(jiǎn)易端頭支架在姚橋礦7705綜放工作面調(diào)試正常后在工作面端頭支護(hù)方面發(fā)揮了巨大作用。端頭支架試用以來,使用優(yōu)點(diǎn)及效果明顯,反映良好。具體表現(xiàn)為:

        1)相較之前使用的 ZT18560/18/32 等型的大型端頭支架,簡(jiǎn)易端頭支架尺寸及質(zhì)量均大大降低,增大了行人空間,作業(yè)場(chǎng)所環(huán)境得以改善[18]。

        2)支護(hù)強(qiáng)度增大、出口支護(hù)及時(shí),支護(hù)效果好,保證頂板完整,端頭支架的安全可靠性顯著提高,安全系數(shù)增大[19,20]。

        3)簡(jiǎn)易端頭支架設(shè)備配套選型更為靈活,提高了不同工作面設(shè)備互換型[21]。

        7 經(jīng)濟(jì)效益

        ZT6960/18/32 型簡(jiǎn)易端頭支架成功應(yīng)用,其經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在以下2點(diǎn):

        1)減少端頭支架設(shè)備投入:簡(jiǎn)易端頭支架 ZT6960/18/32價(jià)格為378350元/臺(tái),而1臺(tái) ZT18560/18/32 大型端頭支架價(jià)格為1497300元,端頭支架可節(jié)省成本 1497300-378350=1118950 元/臺(tái)。根據(jù)大屯煤電公司所屬煤礦端頭支架具體使用情況,每年使用端頭支架不低于5臺(tái),所以每年僅端頭支架可減少成本 1118950×5=5594750 元。

        2)因 ZT6960/18/32 型簡(jiǎn)易端頭支架,拉移動(dòng)作更為簡(jiǎn)便,職工臥底工作量大大降低,可減少臥底工人6人/d。

        8 結(jié)語

        簡(jiǎn)易端頭支架能夠較好地適應(yīng)大屯煤電公司所屬煤礦現(xiàn)有綜采工作面。對(duì)煤礦來說,減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了采煤效率。對(duì)公司來說減少了采購(gòu)成本,增加了公司的利潤(rùn)。

        簡(jiǎn)易端頭支架可應(yīng)用于大屯煤電公司周邊的礦井,對(duì)于其他類似的綜采工作面,都可以參考應(yīng)用。

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