掩护式液压支架

关键词： 采区 回采 支架 长度

掩护式液压支架（精选九篇）

掩护式液压支架 篇1

23113回采面为斜沟矿21采区放顶煤回采面,回采面煤层为一单斜构造,走向南北,倾向西,平均厚度13.8 m,倾角6.8°~10.7°,平均8.9°,回采面走向推进长度3 000 m,倾斜长度242 m。回采面支架主要采用郑州煤矿机械集团公司生产的ZF15000/26/40型掩护式液压支架,在长期的使用过程中,受井下复杂多变的工作环境的影响,支架部分结构件发生变形,进而影响支架整体稳定性,对井下生产作业安全造成严重威胁。但简单地讲,支架全部报废会造成资源的严重浪费,而通过对支架进行针对性改造,则可实现资源的优化利用并大幅缓解矿井资金压力。

1 支架主要问题分析

支架改造前所存在主要问题如下所述:

a)支架底座与顶梁部分结构件存在变形,尤其是底座顶板与顶梁顶板变形明显,使得支架整体存在扭转现象,稳定性大幅降低;

b)立柱缸底部强度不足,损坏情况频发,同时立柱与底座间的连接方式可靠性较低,且连接销轴拆装工序繁琐;

c)支架顶梁侧面防护装置容易发生损坏且维修难度较大;

d)支架推溜及拉架作业耗时长,降低生产效率[1]。

2 支架改造方案设计

2.1 改造思路

针对ZF15000/26/40型掩护式液压支架现存主要问题,组织专业技术人员,在充分利用支架原有完好的掩护梁与前后连杆,对支架底座与顶梁进行重新设计,同时考虑矿井同时大量使用ZT12000/28/40型液压支架,新设计支架底座与顶梁应能同ZT12000/28/40型液压支架通用。此外对支架现有完好立柱进行加强改造并优化侧护板连接结构。

2.2 具体改造方案设计

2.2.1 支架底座与顶梁设计

在充分利用支架原有部件的基础上确保新设计支架底座与顶梁能实现同ZT12000/28/40型液压支架的通用,因此借助数值模拟软件对支架四连杆机构的工作运动状态进行模拟实验,以确定最优设计参数。设计时,参数设定参照ZT12000/28/40型液压支架进行,并针对各构件强度实施校对,以确保新设计支架底座与顶梁在性能上超越原支架[2]。

2.2.2 立柱底缸加强

ZF15000/26/40型掩护式液压支架原立柱底缸结构为球窝式,如图1所示。支架在日常使用中,由于该结构强度较低且立柱拆装难度较大,缸底时常发生损坏。有鉴于此,参照现阶段常用液压支架立柱缸体结构,将其改造为球头式,并将高度增加125 mm,将缸口固定方式更改为卡键式,从而方便拆装的同时使其能够同ZT12000支架立柱互换。改造后结构示意图如图2所示[3],图中d为球头结构直径;SR代表弧形半径。

2.2.3 侧面防护装置改造

由于支架侧面防护装置采用销轴连接方式,在井下恶劣作业环境的长时间影响下,销轴易发生锈蚀,不仅影响支架整体稳定性且在检修时,只能通过破坏性手段进行拆卸,使得检修难度大幅增加。为有效处置这一问题,技术人员通过对作业现场实地环境的分析,并参照其它支架型号侧面防护装置连接结构,对其进行重新设计。改造内容如下所述:a)在侧推强度不变的情况下,将侧推千斤顶活塞端宽度缩小,由原来的102 mm降低为85 mm,同时适度增大厚度;b)侧推千斤顶同导杆的连接孔改造为中心外半径2 mm、深3.5 mm的环形槽;c)使用圆形钢丝挡圈对连接销进行固定[4]。

经过上述改造后,侧推千斤顶的拆装工序大幅缩减,检修作业强度明显降低,同时减小了额外的装置置换费用。结构改进前后对比如图3所示(图3中左侧为原结构,右侧为改造后结构)。

2.2.4 液压系统改造

鉴于原支架存在推溜与拉架耗时过长,导致作业效率偏低的问题,对支架液压系统实施改造:a)阀门流量控制改造。更改用于调控推移千斤顶的片阀,使流量由原先的125 L/min增大至200 L/min,同时中部增加配液板与片阀相连;更改进液截止阀为NZJF16/31.5型,更改回液截止阀为NZJF16/50型;更换过滤装置,由BG2型更换为BG5型;b)千斤顶流量改造。更改原推移千斤顶活塞腔孔径,由原来的D10 mm更改为D13mm[5]。

3 改造后应用效果分析

支架改造完毕后,通过井下回采面实际使用检验,效果良好。每台ZF15000/26/40型掩护式液压支架改造费用11×104元,而支架完全更新1台则需花费22×104元,依照全矿共使用支架220架计算,可节约资金:(22-11)×220=2 420×104元[6]。

4 结语

液压支架作为井下生产作业的必要设备,是矿井设备管理维护的重中之重,也是井下生产投资的主要占比。在长时间的高强度作业中,受恶劣环境影响,液压支架发生各类结构变形或不再适应生产需求极为普遍,简单的更换设备不仅造成资源浪费更会增大企业成本投入。因此,组织专业技术人员,针对性地开展支架改造研究,使其经改造后继续为矿井生产服务,便成为矿井实现经济效益提升和资源高效利用的必由之路。

摘要：为实现资源及成本的优化使用,针对ZF15000/26/40型掩护式液压支架的改造开展探究。在分析支架主要问题的基础上提出相应的改造方案,并对改造后应用效果进行分析。结果表明:支架改造后使用效果良好,在有效保障井下生产顺利进行的同时实现了资源的优化使用与投资成本的大幅节约,经济效益显著。

关键词：掩护式液压支架,改造优化,问题分析,方案设计,效果分析

参考文献

[1]王忠宾,赵啦啦,李舒斌,等.支撑掩护式液压支架的优化设计[J].重庆大学学报,2009(9):1037-1042.

[2]张学东,魏连河.掩护式液压支架平衡千斤顶的优化布置[J].煤矿机械,2013(11):12-14.

[3]李国峰,胡建华,魏栋梁,等.掩护式液压支架顶梁掩护梁铰接点结构优化分析[J].煤矿机械,2011(10):114-115.

[4]张闯,杨琳琳.掩护式液压支架的优化设计[J].煤矿支护,2014(2):47-48.

[5]王新元.支撑掩护式支架改造成掩护式支架的方法[J].煤炭技术,2007(3):23-24.

掩护式液压支架 篇2

PC7I转子式混凝土喷射机技术规格书

编 制 人：

机电部长：

机电矿长：

贵州能发高山矿业有限公司

2018年9月17日

贵州能发高山矿业有限公司 PC7I转子式混凝土喷射机技术规格书

一、适用条件

1、海拔不超过1500m：

2、环境温度：-10 ～ +40℃

3、空气相对湿度不超过95%（+25℃时）。

4、在有甲烷混合气体和煤尘，且有爆炸危险的环境中。

5、无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体和蒸汽。

6、无滴水的地方。

7、电源电压的波形近似于正弦波。

8、三相电源电压近似对称。

二、设备项目

1、设备名称：转子式混凝土喷射机

2、设备型号：PC7I

3、设备数量：贰台

三、主要技术参数

1、生产能力：7m3/h

2、输送距离（潮喷）：水平200m、垂直50m

3、最大骨料粒径：φ20mm

4、输送管内径：φ63mm

5、工作压力：0.4～0.6MPa

6、耗风量：10～15m3/min

7、上料高度：1180m

8、转子转速：12r/min

9、适合混合料水灰比：＞0.2

10、速凝粉剂掺量：3-8%。

11、电机功率：7.5KW

12、电机电压等级:0.66/1.14KV

13、机器轨距：600mm 注：以上技术参数仅供厂家参考，厂商设备与上述参数不符，应标出双方进行商讨，满足我矿使用要求。

四、主要技术要求

1、订货设备设计、制造、验收、安装等要符合国家、机械行业有关标准和规定。

2、设备出卖方应提供技术成熟先进，质量稳定，保护齐全，且使用安全可靠的产品。

3、喷浆机采用独特的直通式转子，每个圆孔中部内衬，用不粘结材料合成的橡胶料腔，确保机器处理湿料的能力。

4、转子衬板采用高耐磨合金工具钢材料制造。

5、喷浆机结构应合理，各运行部件要设有防护装置，使用寿命长，效率高，检修方便。设备及其组件应具有足够的强度和刚度。

6、配套电机采用南阳防爆或佳木斯或西北骏马厂家。

五、产品应遵循的标准

5.1应遵循的主要现行标准 《煤矿安全规程》 2016

GB3836.1 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求 5.2 如有最新版本的规范标准，则应按最新版本执行

5.3 设备出卖方可采用高于或等同于上述标准的国家及行业标准

六、技术资料的提供

6.1 设备出卖方在设备交货时提交下述与产品完全一致产品运行及使用有关的图纸及技术文件一式二份: 全套的安装使用说明书、产品合格证明书、防爆合格证、煤安标志证、生产许可证、产品外形尺寸图、运输尺寸图、产品拆卸一览表、装箱单、铭牌图或铭牌标志图及备件一览表等。

6.2 出厂试验记录:详细记录相关规范书所规定出厂试验项目中的全部试验结果，产品的检验和试验报告,质量保证书。

七、安装、调试、试运行

1、待设备出卖方中标后，在签订合同或技术协议时在确定具体的交货日期。

2、设备产品抵达现场，开箱前由设备使用方提前3天通知设备出卖方，设备出卖方应届时派人参加开箱验收，并进行安装、调试、人员培训等技术指导。

3、设备运抵调试现场以后，设备出卖方应派能胜任的安装技术人员进行组织指导安装工作。安装时，设备出卖方派人免费指导安装、调试。

4、安装、调试完成并具备试运行条件以后，设备出卖方技术人员先进行现场运行演示，同时对设备使用方人员进行现场培训。

八、质量保证及售后服务

8.1 质量保证

8.1.1 设备出卖方应保证制造中所有工艺、材料等（包括设备出卖

方的外购件在内）均应符合现行相关标准的规定。若设备使用方根据运行经验指定设备出卖方提供某种外购件，设备出卖方应积极配合，如有异议应在1周内以书面形式通知设备使用方。

8.1.2 附属及配套设备必须满足本协议的有关规定及厂标和行业标准的要求，并提供试验报告和产品合格证。

8.2 售后服务

8.2.1 产品质保期一年，一年内因产品质量出现问题，设备出卖方应在接到通知2小时内作出明确答复，24小时内派熟练的技术人员赶到使用现场，免费更换配件和维修。终生为使用人提供产品大修的技术指导，必要时亲临现场。

8.2.2 设备出卖方派技术人员免费到设备使用方现场指导安装、调试、现场试验等，三个月内的试生产服务，并对维修和操作人员进行技术培训。

8.2.3 设备出厂前，设备出卖方为设备使用方有关人员在出卖方工厂免费进行技术培训，免费提供食宿和技术资料，保证矿方人员达到熟练操作和能够独立维护、维修。

九、其它要求

1、设备出卖方按设备总价格的3%提供免费随机配件，随机配件明细由设备使用方与设备出卖方商定。

2、设备出卖方负责把设备运送到贵州能发高山矿业有限公司工业场地，出卖方承担所有费用。

掩护式液压支架 篇3

关键词：综采放顶煤；超前支护式液压支架；综放工作面；煤炭开采；顶梁支护技术 文献标识码：A

中图分类号：TD823 文章编号：1009-2374（2015）22-0160-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.079

串草圪旦煤矿位于鄂尔多斯市准格尔旗西南部，主采煤层为6#煤层，煤层厚度为12～15m，沿底掘进，巷道采用锚网支护矩形断面，走向长壁综采放顶煤开采。该矿6203、6204、6206、6207和6106、6107六个综放工作面上下出口支护形式基本上采用单体液压支柱配合金属铰接顶梁做为超前支护。单体液压支柱配合金属铰接顶梁超前支护操作工序繁琐，员工劳动强度大，支护安全系数不高，有时候会由于超前条件困难，严重影响工作面的快速推进。2014年6月，该矿在南部采区6104工作面首次安装超前支护式液压支架，用于工作面上下出口20m范围的超前支护。该工作面投产以来，取得了良好的效果，实现了安全高效回采，最高日产15000吨，创出了该矿建矿投产以来综放工作面开采的最好水平。

1 工作面概况

6104工作面位于矿井南翼一水平6煤层，双枣沟向斜南翼，煤层宽缓，褶曲发育。工作面标高897.4～951.9m，与地表最近距离为98m。该工作面走向2100m，倾斜长150m，煤厚12.8m，煤层倾角平均5°。煤层抗压强度6.9MPa。中等稳定顶板，周期来压步距为10～15m。上下顺槽采用锚网支护，矩形断面5.0m×3.7m。采用走向长壁综合机械化采煤法，放顶煤回采工艺开采。

2 工作面液压支架配置

本工作面配置80架ZF13000/22/42型基本支架、7架ZFG13000/24/40型过渡支架，共87架液压支架，对工作面顶板实行支护管理。工作面上出口配置一组ZT27600/24/40超前支架，其初撑力23280kN（31.5MPa）、工作阻力27600kN（37.35MPa）。工作面下出口配置一组ZFT27200/24/40端头支架，其初撑力20264kN（31.5MPa）、工作阻力27200kN（42.27MPa）。紧靠端头支架往外配置一组ZT18400/24/40超前支架，其初撑力15520kN（31.5MPa）、工作阻力18400kN（37.35MPa）。

3 超前支架操作程序

上下出口超前支架均为两柱掩护式，左右架的顶梁内外侧均设置护顶板。左右对称，能够适应左右工作面使用。

上出口超前支架采用前推后拉形式实现支架互相推拉行走，共布置4根推移千斤顶。正常情况时，前后架均处于支撑状态，架间的推移油缸处于收回状态。当支架需要前移时，先将前架降下来，然后利用推移油缸将前架推出，推到位后升架达到初撑力要求；接着降后架，收回推移油缸，将后架往前拉到一个步距后，再升后架达到初撑力要求。

下出口超前支架为转载机中置式布置形式。超前支架左右两侧各布置2根推移千斤顶，推移千斤顶通过推移连接头与转载机连接，以转载机为支点实现行走，同时辅助转载机自移。正常情况时，支架处于支撑状态，推移油缸处于收回状态。在转载机向前推移时，推移油缸活柱被拉出，在转载机完成推移后，对超前支架进行降架、移架、升架，完成一次推移过程。在顶板条件不好的情况下，可以实施带压移架，起到有效控制顶板的作用。

4 应用效果

和传统的采煤工作面上下出口以单体液压支柱配合金属铰接顶梁进行支护相比，超前支护式液压支架具有明显的优越性，取得了良好的应用效果。

4.1 整体支护强度大幅度提高，安全系数提升

超前支架整体性好、工作阻力大、支护强度高，能够有效地控制巷道的变形。前架和后架顶梁之间的距离不超过0.2m，护顶整体性效果明显。通过对锚网巷道围岩变形量观测进行比较，采用单体液压支柱配合金属铰接顶梁进行支护时，顺槽两帮移近量最大为167mm，顶底移近量最大为58mm；遇到周期来压时，单体柱还容易导致插蜡现象，造成回撤替代困难。采用超前支架支护时，顺槽两帮移近量最大为64mm，顶底移近量最大为31mm。由此可见，采用超前支架后，工作面顺槽在采动引起的超前支承压力影响作用下，其围岩变形量很小，巷道处于稳定状态，杜绝了顶板事故。特别是在采面初放和周期来压时，支护效果尤为突出。

4.2 简化了操作工序，有利于实现高产高效

超前支架代替了传统的单体液压支柱和金属铰接顶梁支护方式，是超前支护形式变革的重大突破。超前支架操作便捷快速可靠，通过支架操作阀组，实现了综放工作面超前支护的机械化和自动化，提高了劳动效率，有利于实现综放工作面的快速推进。

4.3 减少了回采工作面的用工，降低了生产成本

采用单体柱铰接顶梁支护形式，按照每天三个采支工做超前支护计算，每年至少需要支付36万元的工资；再加上单体柱、铰接顶梁的损坏，还有坑木消耗，无疑增加了生产成本。超前支架的推广应用，彻底解决了上述问题，不仅节约了员工工资成本，还大大降低了支护材料的消耗。

4.4 增大了上出口的空间，便于人员行走、设备拆运和维修

超前支架上下帮两根立柱之间距离达到了1.8m，比单体柱铰接顶梁支护宽度增加了1m。在采煤工作面需要拆运更换设备时，不用提前做运输条件，直接就可以顺畅通过，大大提高了拆运效率，缩短了检修时间，为提高开机率创造了有利条件。

5 存在问题与建议

5.1 推移千斤顶易损

在回采过程中发现，超前支架推移千斤顶与支架底座绞接，左右间隙小，只能在轴向垂直面上旋转，而在移架时，不可能完全保持在一条直线上，推移时很容易造成推移千斤顶铰接头损坏。推采三个月的时间，共更换了三个推移千斤顶。建议将连接头改为万向铰接。

5.2 支架整体尺寸、重量大，不利于运输安装

由于矿井外围辅助运输条件的局限性、锚网巷道条件的差异性，超前支架在运输前，个别部件需要解体，然后运到现场以后再行组装，影响安装效率。应该考虑适当采用高强度钢板，降低支架整体重量，提高运输的安全性；另外，应考虑适当调整整体外形尺寸，最好能做到不解体运输。

6 结语

超前支架的使用，保证了上下出口的支护安全，简化了生产工序，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，实现了综放工作面超前支护的机械化和自动化，取得了巨大的经济效益和社会效益，为同类矿井条件采用超前支架支护提供了借鉴。

参考文献

[1] 徐亚民.付村煤矿综放工作面回采巷道超前支架支护实践[J].煤炭科学技术，2010，38（7）.

[2] 叶文华.综采工作面顺槽超前支护液压支架在补连塔煤矿的应用[J].陕西煤炭，2006，25（2）.

作者简介：李小沫（1971-），男，内蒙古开滦投资有限公司生产技术部采煤工程师。

支撑掩护式液压支架的选型思路 篇4

1) 支撑能力大, 顶梁受力状态好, 切顶性能强;

2) 具有掩护梁, 能有效地将工作区和采空区分开, 防止矸石窜入;

3) 支架稳定性较好, 有较大的工作空间, 便于通风和行人;

4) 结构比较复杂, 钢材用量多, 造价高。

1 液压支架基本结构部件的选型

1.1 顶梁的结构形式与选择

支架常用顶梁形式有三种:整体顶梁、铰接顶梁和楔形结构顶梁。其中铰接顶梁的前端称为前梁, 后段为主梁, 一般简称顶梁。

整体顶梁具有结构简单, 可靠性好等特点。为改善接顶效果和补偿焊接变形, 整体顶梁前端 (800~1000mm) 一般上翘1~3°。

铰接式顶梁在前梁千斤顶的推拉下, 可以上下摆动、对不平顶板的适应性强。铰接式顶梁的支撑面积大, 对断面及其顶板的支撑切顶性能好, 因而适用于顶板中等稳定以下的支撑掩护式支架。

1.2 护帮装置形式的选择

护帮板是提高液压支架适应性的一种常用装置。

护帮板的形式有: (1) 简单铰接式; (2) 四连杆式。

简单铰接式和四连杆式挑起力矩与千斤顶推力之比R:简单铰接式一般为70~80mm, 四连杆式一般为150~250mm, 后者是前者的2~3倍。由此可见, 四连杆式护帮板是提高支架适应性的有效装置。但是, 四连杆式机构的连杆受结构限制, 容易损坏。

1.3 支架侧护板形式的选择

支架侧护板装置一般由侧护板、弹簧筒、侧推千斤顶、导向杆和连接销轴等组成。支架常用的活动侧护板形式有直角式和折页式两种。

1) 直角式

直角式侧护板又分为直角式单侧活动板和直角式双侧可调的活动侧护板。

适用条件:几乎所有的支撑掩护式支架都可采用;既可用于顶梁, 也可用于掩护梁。

2) 折页式

适用条件:主要用于顶板比较稳定或坚硬顶板条件的支撑掩护式支架, 只能用于顶梁。

1.4 底座

液压支架常用的底座形式有三种, 即整体刚性底座, 底分式刚性底座和铰接式分体底座。

1) 整体刚性底座

整体刚性底座, 其中档前部一般有一高低为50~100mm小箱形结构, 中档后部上方为箱形结构, 推移千斤顶一般安装在箱形体之下。一般用于软底板条件下工作面支架。

2) 底分式刚性底座

底分式刚性底座是中分式的, 中档推移机构直接落在煤层底板上, 前立柱柱窝前有过桥, 中档后部上方为箱形结构。但底分式刚性底座的接触面积小, 增大了对底板的比压。

3) 铰接分体式底座

铰接分体式底座分为左右相对独立的两部分, 对底板不平的适应性好, 减少了底座的扭转和偏载载荷, 但支架的整体刚性有所下降。

1.5 推移装置的形式选择

推移杆的常用形式有正拉式短推移杆和倒拉式长推移杆两种。

1) 短推移杆

短推移杆是由钢板组焊接而成的箱型结构件, 结构简单可靠, 重量轻, 被广泛采用。

2) 长推移杆

长推移杆常用形式有框架式、整体箱式和铰接式。

一般框架式长推移杆由前后两端组成, 前段为箱式结构, 后段为双杆式结构和导向块。框架式长推移杆适用于中型以下的支架。

整体箱式长推移杆, 一般是由钢板组焊接而成的整体箱式结构件, 它的结构简单、可靠性好, 防止支架和输送机下滑的性能好。

铰接式长推移杆一般由前后两段箱式结构组成, 中间通过十字连接头铰接, 可以上下左右摆动。它解决了整体箱式长推移杆不便更换的缺点, 兼有短推移杆和长推移杆的双重特点。

2 主要参数设计

2.1 支架的最大高度和最小高度

支架高度的确定原则, 应根据所采煤层的厚度, 采取范围内地质条件的变化等因素来确定, 其最大 (H m) 与最小 (H n) 高度为:

式中:hm——煤层最大高度;

hn——煤层最小高度;

s1——考虑伪顶、煤皮冒落后仍有可能靠初撑力所需要的支撑高度一般取2 0 0-3 0 0 m m;

s2——顶板周期来压时的最大下沉量、移架使支架的下降量和顶梁上、底座下的浮矸、煤层厚度之和, 一般取250-350mm;

a——移架时支架的最小可伸缩量, 一般取5 0 m m;

σa——浮矸石、浮煤层厚度, 一般取50mm。

若支架最大采高为2400mm, 最小采高为1600mm, 由上算得Hm=2600mm, Hn=1400mm。

支架的伸缩比是最大高度与最小高度之比值, 即:

K s值的大小反映了支架对煤层厚度变化的适应能力, 其值越大, 说明支架适应煤层厚度变化的能力越强, 采用单伸缩立柱, Ks值一般为1.6左右。为了降低造价, 此处选择带机械加长杆的单伸缩立柱, 其伸缩比可打到2.5, 满足要求。

2.2 梁端距b和顶梁长度的确定

梁端距取决于采高, 为了防止采煤机与支架相碰, 一般采高为1.3~3.5m, 取b=0.2~0.35m;采高为3.5~5.0m, 取b=0.3~0.45。这里取b=0.3m。

顶梁长度受支架形式、配套采煤机械截深 (滚筒宽度) 、刮板输送机尺寸、配套关系及立柱缸径、通道要求、底座长度、支护方式等因素的制约。

顶梁长度= (配套尺寸+底座长度+L1cosβ1) - (L1cosα1+300+e) +掩护梁与顶梁铰点至顶梁后端点之距 (m m) 。

式中:配套尺寸——包括采煤机、运输机、支护方式等相关尺寸, 采用即时支护方式时, 顶梁长度增加一个步距, 一般为600mm;

e——支架由高到低顶梁前端点最大变化距离;

α1、β1——支架在最高位置时, 分别为后连杆和掩护梁与水平面的夹角。

2.3 支架的中心距和宽度

支架中心距一般等于工作面一节溜槽长度。为适应中小煤矿工作面快速搬家的要求, 中心距可采用1.2 5 m。

支架宽度的确定应考虑支架的运输、安装和调架等要求。通常最小宽度取9 0 0~930mm, 最大宽度取1070~1100mm。

2.4 底座长度

支撑掩护式支架的底座长度一般为4倍的步距, 即为2.4m。

2.5 底座宽度

支架底座宽度一般为1.1~1.2m。为提高横向稳定性和减少对底板比压, 厚煤层支架可加大到1.3m左右。

2.6 立柱位置的确定

支撑掩护式支架立柱一般为4根, 立柱间人行道宽度不小于7 0 0 m m, 根据结构要求呈倾斜或直立布置。一般立柱在最高工作位置时, 立柱轴线与顶梁垂线的夹角小于1 0°, 由于夹角较小, 有效支撑能力较大。

掩护式液压支架 篇5

关键词：支撑掩护,液压支架,应用

1 传统支撑掩护式液压支架的主要优点及限制条件

1.1 传统支撑掩护式液压支架的主要优点

现在随着科技的快速发展, 支撑掩护式液压支架针对各种层次的煤层有有相应的支架设计, 在对相对较薄的煤层进行开采时, 一般选用ZY4000/10/23型号的掩护式液压支架, 对于中厚型煤层的选型则一般选用ZY6400/18/38型号的液压支架。通过上述论述可以看出, 我国对于不同层次的煤层都有相对成熟的技术, 这也使得煤矿企业能够快速的发展。而且在支架的设计中, 都有作为平衡作用的千斤顶, 增加了支架的可靠性, 从而对于顶板的动态变化有较强的适应能力。对于支架来说, 其采用液压的形式, 使得其额定阻力大, 能够对顶板以及顶板的冲击形成稳定的支护作用。而且由于支架选用的是立体空间内部构造, 这也就使得整个支架的重量小, 其纵向尺寸小, 使得支架的稳定性相对较好, 从而使得其搬动、移动都较为方便。同时, 由于支架具有大流量移动的特点, 其移动速度快, 这也就使得其工效高。

1.2 传统支撑掩护式液压支架的限制条件

首先, 对于支撑掩护式液压机构来说, 其体积庞大, 这也就导致了其移动的不灵活性, 从而导致了该支架结构仅仅只能对一层煤矿进行开采。对于整个支架来说, 由于这个结构要构成一个立体空间, 这也就使得其工作的高度空间不大, 一般支架的要求是在1.9m~3.3m之间, 同时, 由于其支撑面积大, 这也就使得其工作的空间要有类似于地面的平整度, 以保持支架的稳定性。当然, 由于其本身的重量大, 这也就使得整个支架要在坡度较小的工作面进行安装, 一般来说, 为了符合其安全性能要求, 在没有放倒、防滑装置时不能超过15°。

2 ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的设计背景

ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架是ZZ4000/17/35型液压支架更新换代产品。ZZ4000/17/35型液压支架, 原型号为BC400-17/35液压支架, 是北京煤机厂八十年代初设计的产品, 在西山煤电集团9个生产矿井都使用过, 目前在用支架2000多架。但在使用中发现以下问题:1) ZZ4000/17/35型液压支架为八十年代设计产品, 设计理念已落后, 设计依据的标准低;2) 最新本型支架为1994年生产制造, 早就超过了服役期限;3) 由于液压支架投入年限长, 许多配套设备已淘汰。基于以上问题, 设计制造了ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架, 以取代ZZ4000/17/35型液压支架, 满足现代化矿井生产要求 (见图1) 。

3 ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的技术优势

针对ZZ4000/17/35型液压支架的问题, 做出如下改进:

1) 根据最新结构件设计理念和方法, 使支架的各结构件强度增加, 可靠性、安全性提高;

2) 结构件各铰接孔与铰接销轴的配合精度大大提高, 使支架的动作准确、平稳;

3) 改进支架流量和管路等液压系统, 选用大流量阀类, 提高移架速度, 使支架更快的完成了降柱-移架-升柱动作, 加大了支架的适应性;

4) 增加喷雾灭尘装置、数字式压力表监测装置和灭火器装置, 使支架更加满足现在化矿井生产要求。

4 ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的技术要求及结构形式

4.1 技术要求

1) ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架顶梁采用钢板拼焊箱形变断面结构。四条主筋形成整个顶梁外形, 顶梁相对较长, 可提供足够的行人空间;

2) 顶梁前端铰接前梁, 前梁在前梁千斤顶的推拉下, 前梁可上下摆动, 对不平顶板的适应性强;

3) 前梁铰接护帮板, 护帮板起到及时支护顶板作用, 护帮板可翻转, 对比较破碎的顶煤或岩石进行及时支护, 对煤壁起到防止片帮作用;

4) 底座为整体式底座, 四条主筋形成左右两个立柱安装空间, 中间通过前端大过桥、后部箱形结构连为一体, 具有很高的强度和刚度;

5) 在推移杆和连接头中间增加小推杆, 满足了新的三机配套要求, 实现液压支架的双配套。

4.2 主要技术参数

型式:四柱掩护式液压支架;高度 (最低/最高) :1700/3500mm;宽度 (最小/最大) :1430/1600mm;中心距:1500mm;初撑力 (P=31.5MPa) :4364KN;工作阻力 (P=37.3MPa) :5200KN;对底板比压:1.03 MPa~1.99MPa;支护强度:0.73 MPa~0.81MPa;泵站压力:31.5MPa;操作方式:本架手动控制

4.3 主要配套设备及适用条件

该液压之间需要配套MG400/920型或MG250/600型电牵引采煤机、SGZ800/800型或SGZ764/630型中双链刮板输送机。适用条件为:1) 用于单一煤层开采工作面;2) 适用工作面采高范围为1.9m~3.3m;3) 符合或类似于本工作面地质条件;4) 在不使用防倒、防滑装置情况下不大于15°。

5 ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的创新点

ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的技术创新点主要有以下4点:1) 在推移杆和连接头中间增加了小推杆, 满足了新的三机配套要求, 实现了液压支架的双配套;2) 主要结构件采用Q550低合金高强度板材, 提高支架强度, 降低支架重量;3) 阀类流量大, 移架速度快;4) 推移装置采用倒装千斤顶, 长推杆结构, 推移油缸控制回路设单向锁, 防止运输机倒拉。

6 应用ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的效益分析

ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架是取代ZZ4000/17/35型液压支架的更新换代的产品, 更好地满足了现代化矿井生产要求。目前西山煤电已制造该型号的支架4套, 每套141架, 实现创新效益1.1亿元以上。

7 推广应用情况及前景

ZZ4000/17/35型液压支架适合西山煤电集团各个生产矿井的煤层条件, 已经广泛适用。但同时要看到:在液压支架工作过程中, 其外载往往具有不确定性, 这使得支架在不同的时刻其运载的重量可能不同, 但是当前的支撑掩护式液压支架的设计还没有明确的应对措施, 从而无法保证支架在运行过程中的安全与性能。同时, 在工作阻力的研究方面对于现代科技的应用程度还不算太高, 对于初撑力的研究带有一定的随意性与主观性, 使得安全系数大大降低。因此, 在笔者看来, 支撑掩护式液压支架在未来一段时间内, 其重点将会在对支架外载情况的改良方面、现代科技的运用方面以及对于初撑力的规范方面, 从而提升整个支架的整体性能, 为企业赢得更大的效益空间。

参考文献

[1]李艳霞.ZY3000/10/20掩护式液压支架改进设计研究[J].河北科技大学学报, 2010 (6) .

[2]屈庆贺, 陈岭, 宫志, 王恒志.ZY6400掩护式支架在鲍店煤矿3_下煤层工作面的应用与研究[J].中国煤炭学会, 2010 (12) .

掩护式液压支架 篇6

1 支架重心位置确定的重要性

支架抗倾倒稳定性受力分析情况如图1所示。支架在自重G、顶板压力P、底板反力N、上下邻架作用力F1、F2的作用下处于平衡状态, 取O点为中心的合力矩, 则有:

式中, H为支架采高;β为煤层倾角;B为底座宽度;hg为支架重心高度。

从式 (1) 可以看出, 支架采高越低、底座越宽、重心越低, 移架过程中支架的上邻架对支架的压力越小, 支架越稳定, 适应的倾角与来压强度将越大。当支架处于自由临界状态时, 则有:

由式 (2) 可知, 在自由状态下, 支架倾倒与支架重量无关, 但与支架的重心位置有关。综上所述, 合理确定液压支架的重心位置对预防液压支架的倾倒有着重要意义。

2 掩护式液压支架重心位置确定

2.1 重心坐标计算公式

支架重心分析情况如图2所示, 设掩护式液压支架有n个零件, 各零件的重量为Vi, 重心坐标为 (xi, yi, zi) , 由理论力学知识可知, 掩护式液压支架的重心位置为:

理论上支架的重心可采用式 (3) 进行求解。在液压支架设计阶段, 求解出支架的重心位置, 可以很好地验证支架的抗倾倒稳定性。

2.2 基于Pro/E的掩护式液压支架重心位置曲线

随着计算机技术的发展, 在工程设计领域越来越多地采用虚拟样机进行设计, 而其中的三维建模软件可以方便地求解出物体的重心[2,3]。本文采用Pro/E作为三维设计工具, 设计出掩护式液压支架的三维模型, 然后根据液压支架高度的变化计算出液压支架重心坐标, 最后绘制出液压支架重心的轨迹曲线。可以根据轨迹曲线图校核掩护式液压支架的抗倾倒特性。

本文选取ZY7600/18/38掩护式液压支架作为研究对象, 该支架的工作阻力为7 600 k N, 最低高度1.8 m, 最高高度3.8 m, 设支架质量 (净) 25.2 t, 工作面倾角为15°, 底座宽度为1.63 m, 支架三维模型如图3所示。

在上述模型基础上对液压支架进行运动仿真, 可求得在各运动高度时支架重心的位置, 然后绘制重心曲线, 不同支架高度下重心位置见表1。

根据表1绘制出的液压支架重心铅垂位置曲线如图4所示, 根据此曲线可以计算支架的抗倾倒性能, 验证要设计的支架是否符合性能要求。如当单个液压支架在最高高度且不接顶时, 将相关参数代入式 (2) 可得:

m

由式 (4) 可知, 该型液压支架在工作面倾角为15°且自由状态移架时不会倾倒, 满足抗倾倒性能的要求。但是, 由式 (4) 可推导出, 当工作面倾角大于21°时, 该型号液压支架不再满足抗倾倒性能的要求, 支架移架时必须采取抗倾倒措施, 如安装防倒千斤顶或采取擦顶移架。

3 结语

支架在倾斜工作面移动时, 重心位置是否合理将决定支架的横向稳定性。由于工作面的倾角不可改变, 所以在设计支架时需要验算支架在倾斜工作面是否需要防倒防滑装置。本算例的应用可以指导相关计算, 经过计算确定支架在倾斜工作面不需要防倒防滑装置时, 支架生产企业可以向矿方提出依据, 以降低煤矿企业生产成本。

摘要：通过对掩护式液压支架三维模型重心位置的研究, 绘制了要设计的ZY7600/18/38型掩护式液压支架的重心轨迹曲线, 同时对重心曲线进行分析, 认为该液压支架能够满足抗倾倒稳定性的要求。该研究对掩护式液压支架设计提供了参考。

关键词：液压支架,重心,稳定性

参考文献

[1]林忠明, 陈忠辉, 谢俊文, 等.大倾角综放开采液压支架稳定性分析与控制措施[J].煤炭学报, 2004 (6) :264-268.

[2]徐亚军, 朱永占, 孙淑娟.基于虚拟样机技术的液压支架重心轨迹曲线的研究[J].煤矿开采, 2004 (9) :4-6.

掩护式液压支架 篇7

1 支架在最高位置时 (见图1)

在AAOB中

(2) 在△OAC中余弦定理:

(3) 在图2中, EF=EG-FG=371-116=255mm

在△OBC中, ∠BOC=β+ (59.644°-9.83°) - (a-y) =37.21°+49.814°-26.18°+11.58°=72.424°

余弦定理:

支架在最高位置时, 其平衡千斤顶长度设计值为650mm, 顶梁处于水平位置, 符合支架设计要求。

按液压支架标准要求, 在最高位置时, 顶梁前端能下俯10°-15°, ∠BOC=72.44-15°=57.424°

此时平衡千斤顶的最短长度, 依余弦定理:

而设计部门设计的平衡千斤顶最短长度650mm比计算出的564mm长了86mm, 不符合液压支架标准要求, 应加以修正。

2 支架在最低位置时 (见图3)

(1) 在△ABO中, OB=1600-199-885=516mm, AB=600-424=176mm, OA=1762+5162=545mm, ∠OAB=arctg=71.166°, ∠AOB=90°-71.166°=18.834°

(2) 在△OAC中, 余弦定理:10012=11982+5452-2×1198×545×cos∠OAC

∴∠OAC=arccos=56°

正弦定理:

(3) 在△DBC中 (图4) , ∠BOC=-3721°+ (82.83°-18.83°) - (26.18°-1l.58°) =37.2l°+64°-14.6°=86.61°

余弦定理:

此值在千斤顶设计行程范围之内 (659 mm-910mm) (4) 支架要求在最低位置时, 顶梁能上仰10°

由余弦定理得:

平衡千斤顶计算出的最长为784mm在设计范围 (650mm—910mm) 内, 符合要求。

(2) 按要求计算出标准范围为 (564mm—784mm) 与设计部门 (650mm—910mm) 有出入, 及时向设计部门反映和沟通。

设计部门接受该方案, 并对平衡千斤顶长度重新进行调整, 由于支架及平衡千斤顶结构等原因, 设计部门把平衡千斤顶长度最后修改为610-830mm, 能满足支架最低位置的要求, 但在最高位置未能满足设计要求而成为性能的永久缺陷, 但也有一定的下俯角度。其下俯角度为, 依余弦定理:6102=3392+6692-2×339×669×cosa

其设计可下俯角度7.24°, 接近10°。已经满足井下实际生产需要。

3 支架在顶梁与掩护梁成水平时, 平衡千斤顶长度计算 (见图4)

即:掩梁OF绕铰接点O旋转到OH位置, 此时顶梁OK与掩梁OH成水平线。

∠BOC相应增大∠HOF

此时顶梁顶部与掩梁背部成直线。

(2) 在△BOC中, 余弦定理:

(3) 经过计算在平衡千斤顶行程范围之内, 以上改动后性能满足该项要求。

注:支架设计要求, 不允许成直线和超直线砍反角度。当成反角度后, 平衡千斤顶容易与顶梁或掩梁干涉, 目前一般采用机械限位装置来解决这一问题, 其方法是把顶梁与掩梁置于几乎成直线时, 量出顶、掩梁的间隙, 补焊相同厚度的钢板, 实现机械限位功能。

4 小结

液压支架掩护梁镗孔加工工艺的研究 篇8

液压支架掩护梁结构如图1所示, 因掩护梁存在较大焊接变形, 需要加工的各孔的加工余量均在10 mm左右, 同时因掩护梁宽度大, 要求掩护梁安装定位准确可靠, 易调整, 少变形。工艺方案定为“预镗—半精镗—精镗”, 其中预镗在前面工序中完成, 半精镗和精镗在掩护梁镗孔专机上完成, 工作循环过程如图2所示。

2专用机床及夹具的设计

液压支架掩护梁是大型焊接结构件, 其主要加工工序为镗孔加工, 但是掩护梁外形尺寸大, 采用普通镗床难以加工, 装夹困难, 效率较低 (单班生产3件) , 制约着产品产量的进一步提高。因此, 加工掩护梁时采用专用机床加工就成为必然的工艺手段和技术措施。

掩护梁镗孔专机的镗削单元配置在掩护梁两侧, 采用两个固定梁和两个可移动梁的机床结构, 可以同时加工两侧四个孔, 具体专机结构布置如图3所示, 主体参数见表1。

掩护梁镗孔专机的镗削头主轴锥度为BT 50 (7∶24) , 镗削头采用机械拉刀装置装卡刀具, 具体参数见表2。

3刀杆及刀具

镗刀的刀杆材质为38CrMoAl, 该刀杆具有减振功能 (考虑到加工孔部位为细长孔状态) , 刀片材质为P类, 涂层材料为氮铝钛 (适合干切) 。被加工孔需要一次半精镗和一次精镗, 两次装卡刀具两次加工才能完成。为了提高效率, 设计了专用刀具, 该刀具刀杆上同时装有两个镗刀头, 使用该刀具后一次进给就可以完成加工, 刀具具体参数如图4所示。

4电气控制

电气系统采用日本三菱PLC系统, 既可整机联动控制, 又能实现单个镗削单元的半自动控制。整机联动为快进、工进、停滞, 设越位保护, 各机顺序启动, 如有单机加工不能实现联动。各单机操纵盒能实现各单机工作循环的控制。该系统还具有自动报警和停机自锁保护功能, 并具有故障诊断和显示功能。

5结论

使用上述专用机床和相应的加工工艺对液压支架掩护梁进行镗削加工, 装夹方便, 调整迅速, 操作时间充裕, 加工品质稳定, 单班生产8件, 生产效率提高显著。

摘要：通过对液压支架掩护梁结构及工艺特点进行分析, 提出了采用专用机床对液压支架掩护梁进行镗孔加工的工艺方法;按液压支架掩护梁工艺特点设计了专用机床以及镗削刀具;验证了专用机床和相应加工工艺的可行性。

关键词：工艺分析,机床,刀具

参考文献

[1]吴国华.金属切削机床[M].北京:机械工业出版社, 2006.

支撑掩护式支架在回采工作面的应用 篇9

1. 支撑掩护式液压支架结构特点

在支撑支架发展之初, 主要是利用构造较为简单的框架式结构, 但是这种支架的最大承受能力有限, 适用范围较为狭窄, 稳定性能较差。迫于生产的需要, 掩护式及支撑掩护式支架才相继出现。支撑掩护式支架很好地弥补了传统支架的缺点。现阶段液压支架按照不同功能可以分为多种类型, 比如按照相互作用效果可以分成掩护式、支撑式及支撑掩护式三大类。本文介绍的支撑掩护式支架主要是按照掩护式支架的构造特点进行升级完善。支撑掩护式支架利用焊接技术将支架的顶梁与前探梁链接为一个整体, 以此来支撑工作面的面板。前探梁配备有千斤顶, 千斤顶的主要作用就是控制探梁的移动。在支撑支架顶部与底部之间配有四根油缸, 油缸采用的都是双作用式, 油缸上的机械杆可以灵活控制支撑架的移动。支撑掩护式支架中的掩护梁材质是高性能钢板, 通过四杆链接结构来实现自身的移动, 采用四杆联动结构有助于提高支架的稳定性, 避免在工作室采空区杂物影响工作面的功能。四杆联动结构有效稳定了支架本身的稳定性及支架工作时的抗干扰能力。支撑掩护式支架的地底部采用箱型结构, 材质也是优质钢板, 底部有四个立柱。底座的前后主要靠连杆链接, 底部前端主要是用来实现千斤顶的移动, 千斤顶连接着输送机, 换句话说就是底部控制着整个支架的移动, 直接影响着工作面上输送机的工作。

2. 工作面板的特性

支撑掩护式支架主要应用在煤矿开采的实际生产中, 为了实际操作方便, 一般将煤层自下而上划分为顶板、直接顶板及底部顶板。最上边的顶板部位土质较为松软, 通常都是泥岩等。厚度适中, 对于支撑掩护式支架的工作不会产生较大的影响。位于中间部位的直接顶部强度较顶部有一定的提升, 组成部分主要是砂岩等硬度较大的岩石。虽然自身有着一定的强度但是不能抵抗住开采机器的压力。在开采初期直接顶会由于缺乏对自身的支撑力而与老顶分离, 造成直接顶部的脱落下沉。位于最下端的老顶与其他部位相比强度明显增强, 整体结构比较坚硬, 悬臂能力比较强, 直接顶部的下沉会影响其悬臂强度, 如果悬臂一味加长势必会造成悬臂无法承受而断裂, 反而会给开采现场的压力增大, 给施工带来不便。综合开采工作面各个层次的特性, 可以得出控制开采现场的压力, 避免出现冒顶现象, 严格控制顶部与直接顶及老顶的分离间距。在实际生产中, 离层现象首先发生在强度不同的介质面结合处或者是强度较差的层面, 即下部岩层强度大于上部, 则一般不会出现离层现象。在开采过程中, 顶板岩层在自身重力的作用下会自然弯曲, 如果下部岩层缺乏支撑力产生分离, 则会导致上部弯曲程度加大, 所以在开采时必须充分合理安排支架的位置, 将支架的作用最大化, 禁止出现工作面冒顶现象出现。

二、支撑掩护式支架的优点及不足

1. 现阶段液压支架主要有双支柱掩护式与四支柱两种支架结构。

因为支架的支柱数不相同, 导致不同支架与煤层的相互作用力也不尽相同。两个支柱的支撑掩护式支架在工作时支柱较四个支柱的支架更向煤层岩壁倾斜, 支柱产生的支撑力的水平分力能够保证支架前端支撑的直接顶部处于高压状态, 有效实现了直接顶部的稳定性。

2. 反观四个支柱的支撑掩护式支架, 由于其具备四个支柱, 在工作时相对于煤层岩壁处于背向倾斜的角度, 其支撑力产生的水平分量由于角度相背而互相抵消, 因此无法提供像两根支柱的支撑掩护式支架的水平分力。

掩护式支架在承受力较为明显的直接顶中的保护效果比较好, 其水平分力在一定程度上阻止了直接顶部的弯曲下沉, 提高了煤层整体的稳定性。

3. 支撑掩护式最大的优势就在于其工作时在非水平方向产生的支撑力与煤层岩壁间的距离较大, 较大的距离能够更好实现对于煤层岩壁的保护效果。

支撑掩护式液压支架将自身产生的支撑力最大效率的作用在支撑受力点, 再者支撑掩护式支架对于顶板及底板的接触性能较其他支架更好, 接触面积更充分, 接触面受力更均匀, 较大的接触面积有效降低了接触面产生的压力。支撑掩护式支架支柱的对称分布从一定程度上弥补了支架结构产生的保护漏洞, 提高了支护的效果。支架的后半段产生的支撑力能够使顶梁发生一定角度的旋转移位, 从而减少底部与顶部之间的接触面积使顶部与地面之间的空间, 造成支架产生的支撑效果降低。虽然支撑掩护式支架有着众多的优点, 但现阶段也存在着的一定不足之处。掩护式支架与顶部、底部的接触面积较小造成接触面压力过大, 并且接触面压力过大不仅会对开采环境造成一定程度的影响还会对支撑掩护式支架自身结构造成一定程度的损害。实际生产活动为之后的结构优化设计提供了方向, 由于支架本身存在一定的限度, 当支架本身的接触压力超过自身所能承受的最大压力时, 就必须改进液压支架结构, 满足实际生产需要。

三、支撑掩护式支架的合理运用

1支撑掩护式支架的合理运用有助于充分发挥液压支架自身功能的最大化, 降低支架承受的压力, 扩大支架的工作范围。提高支架的使用效率。在摘要部分说过, 支撑掩护式支架主要功能就是支撑, 避免开采现场出现顶板冒落及下沉的现象, 有效控制顶部的完整性及有效充裕的回采工作空间。只有了解了支撑掩护式支架的工作原理, 合理使用支架, 才能保证支架工作性能最大化实现。相反, 不仅会造成施工现场事故频发, 还会对支架本身造成一定程度损害。

2支架工作状态的合理实现, 取决于支架与煤层顶板的距离及倾斜度的合理设定。在支架工作过程中, 顶部应与前探梁充分接触, 有效保证支架与煤层岩壁之间的工作面积。支撑掩护式支架在前梁与顶板件链接处实现支撑作用, 支架自身的前后都与板层脱离, 顶板被分为两大部分, 其中一部分是工作线到落杆石受力点之间, 另一部分是工作线到煤层岩壁之间的空间。这种支撑方式容易受到离层、岩石突然掉落的影响, 支架本身存在着极大的不稳定性。另外常见的错误安置方式就是将支架的前端与顶部工作线相接触, 支架其余部分与顶部脱离, 这样的操作方式会造成支架的承受力减小, 无法实现支撑顶部的功能, 而且容易造成煤层岩壁到支撑受力点的距离过大, 出现煤层断裂的危险, 还会造成老顶与直接顶的分离, 增大开采现场的压强。只有按照正确的操作方式进行支架安置, 才能有效缩短工作时间, 提高煤矿开采效率, 保证开采现场的安全性, 在一定程度上降低煤矿开采的施工成本。支撑掩护式支架的日常维护工作也是保证实现支撑掩护式液压支架工作效率最大化的必要方式。

结束语