实现ZF12000型液压支架整架运输的可行性分析.pdf

第 4 期 2010 年 4 月 工矿自动化 Industry and M ine Automation No. 4 Apr. 2010 文章编号 1671- 251X 2010 04- 0090- 02 实现 ZF12000 /23 /35H 型液压支架 整架运输的可行性分析 李 慧1, 陈兴江2, 冯维钧2 1. 华亭煤业集团有限责任公司华亭煤矿, 甘肃 华亭 744100; 2. 常州科研试制中心有限公司, 江苏 常州 213002 摘要 结合华亭煤业集团有限责任公司华亭煤矿 840 水平工作面的具体环境, 在分析 ZF12000/ 23/ 35H 型液压支架在坡度段运输时的受力情况后, 得出 ZF12000/ 23/ 35H 型液压支架整架运输的可行性方 案 1 在坡度为 16b的坡段上使用绳纤维蕊 GB1102- 74 绳 6 19 股 1 6 12 钢丝绳提升 ZF12000/ 23/ 35H 型液压支架时, 必须先对支架进行少量的解体以降低支架总重量; 2 对于运输绞车可选择公称抗拉强 度更大一点的钢丝绳; 3 可在一定范围内增大钢丝绳的绳径以提高钢丝绳的安全系数。 关键词 综放工作面; 液压支架; 整架运输; 可行性分析 中图分类号TD355. 4/ 526 文献标识码B 收稿日期 2009- 12- 14 作者简介 李 慧 1974- , 男, 甘肃会宁人, 现任华亭煤业集团 有限责任公司华亭煤矿机电副总工程师。E -mail chenxingjiang58 163. com 0 引言 华亭煤业集团有限责任公司华亭煤矿煤炭地质 储量为 54 440 万 t, 可采储量为 31 305 万 t, 设计生 产能力为 400 万 t/ a, 核定生产能力为 400 万 t/ a, 服 务年限为 60. 4 a。目前井下 840 水平布置有 1 个 综放工作面, 地面标高为 1 458 1 621 m, 井下运输 顺槽标高为 901. 8 1 018. 808 m, 回风顺槽标高为 920. 2 1 034. 835 m, 工作面走向长度为 2 400 m, 水平长度为 200 m, 可采储量为 512. 73 万 t。随着 矿井开采深度的不断增加, 矿压也越来越大, 在该水 平首采工作面使用的 ZF7500/ 22/ 35H 型正四连杆 液压支架由于受到频繁矿压冲击后出现了立柱爆 裂、 立柱柱窝压穿、 立柱活塞杆、 加长杆及支架连杆 断裂等现象, 对工作面推进造成了严重的影响。为 了满足矿井可持续生产的需要, 在该水平第二个工 作面的设备配置中, 华亭煤矿使用 ZF12000/ 23/ 35H 型反四连杆液压支架, 其工作阻力从 7 500 kN 提高到了 12 000 kN, 大大提高了支护强度, 从根本 上消除了由于矿压大而造成的支架损坏现象。但由 于 ZF12000/ 23/ 35H 型 反 四 连 杆 液 压 支 架 比 ZF7500/ 22/ 35H 型正四连杆液压支架体积大, 质量 也由原来的 25 600 kg 增加到 36 640 kg, 因此, 对于 目前井下运输设备仅限于各类绞车作为辅助运输设 备的华亭煤矿来说, 在工作面的搬迁过程中要实现 支架的整体搬迁运输存在一定的困难。现结合华亭 煤矿 840水平工作面的具体情况, 对 ZF7500/ 22/ 35H 型液压支架的整架运输进行可行性分析。 1 工作面搬迁时支架行走路线及提升绞车 从 840 水平第二个工作面停采线到 840 水 平第三个工作面顺槽入口, 支架搬迁要经过 2 个坡 段, 其中第一个坡段坡度为 12b, 坡长为 279 m, 第二个坡段坡度为 16b, 坡长为 26 m。目前井下使 用的提升能力最大的绞车为 SID- 32 双速绞车, 提 升支架时所用的平板车质量为2 700 kg。绞车主要 参数如下 功率 45 kW; 最大牵引力 320 kN; 钢丝绳 绳纤维蕊 GB1102- 74 绳 6 19 股 1 6 12 钢丝绳, 绳径 d 31 mm, 钢丝绳公称抗 拉强 度 为 1 700 MPa, 破 断 拉 力 总 和 ES 608. 5 kN, 钢丝 绳自重 g 338. 3 kg/ 100 m 3 315. 34 kN/ 100 m。 2 液压支架在坡度段运输时的受力分析 ZF12000/ 23/ 35H 型液压支架在倾角为 H的斜 坡上提升运输时的受力分析如图 1 所示。 图 1 ZF12000/ 23/ 35H 型液压支架在倾角为 H的 斜坡上提升运输时的受力分析 图1 中, M 36 640 kg, 为 ZF12000/ 23/ 35H 型 液压支质量; m 2 700 kg, 为平板车质量, 则提升物 体总质量 M m 39 340 kg, 将提升物体总重量 分解到斜面平行方向的力为M m gsin H , 斜面垂 直方向的力为 M m gcos H 。A 点受斜坡平行方 向的张力为M m gsin H 、 轨道对平板车运行摩擦 阻力 f1M m gcos H及钢丝绳沿底板托辊阻力 f2mplgsin H三力之和。 钢丝绳承受最大静载荷处为 A 点, 考虑一定的安全系数可得出下式 ma Qp/ [ M msin H f1cos H g mplsin H f2cos H g] 1 式中 ma为钢丝绳安全系数, 5煤矿安全规程6 规定提物时不小于 6. 5; Qp为钢丝绳破断拉力总 和; f1为平板车运行摩擦阻力系数, 平板车为滚动 轴承时取 0. 015, 为滑动轴承时取 0. 02; mp为每米 钢丝绳质量; l 为钢丝绳由 A 点到平板车之间的距 离; f2为钢丝绳在底板托辊移动阻力系数, 钢丝绳 全部支承在托辊上时取 0. 15 0. 20, 局部支承在托 辊上时取 0. 25 0. 4。 3 运输液压支架时钢丝绳的安全系数分析 在第一坡度段提升液压支架时钢丝绳的安全系 数为 ma Qp/ [ M msin H f1cos H g mplsin H f2cos H g] 608 500/ [ 39 340 sin 12b 0. 015cos 12b 9. 8 3. 383 279 sin 12 b 0. 25cos 12b 9. 8] 6. 7 6. 5, 满足5煤矿安全规程6的要求。 上述计算中钢丝绳在底板托辊移动, 阻力系数 取为 0. 25。若钢丝绳与托辊局部接触, 在阻力系数 稍大的情况下, 钢丝绳安全系数勉强满足要求。 在第二坡度段提升液压支架时钢丝绳的安全系 数为 ma Qp/ [ M m sin H f1cos H g mpl sin H f2cos H g] 608 500/ [ 39 340 sin 16 b 0. 015cos 16 b 9. 8 3. 383 26 sin 16b 0. 25cos 16 b 9. 8] 5. 4 6. 5, 不满足5煤矿安全规程6的要求。 以上钢丝绳安全系数的计算因钢丝绳的选用标 准不同造成钢丝绳破断拉力总和不同, 因而计算出 的钢丝绳安全系数也不同, 因此, 在分析计算时一定 要注意所选择的钢丝绳类型。 4 结论 通过对 ZF12000/ 23/ 35H 型液压支架在以上 2 个坡度段整架运输时绞车钢丝绳安全系数的分析 计算, 可得出如下结论 1 在坡度为 16b的坡 段上使用 绳纤维蕊 GB1102- 74 绳 6 19 股 1 6 12 钢丝绳提升 ZF12000/ 23/ 35H 型液压支架时, 必须先对该支架 进行少量的解体, 使其总重量降低后才能达到5煤矿 安全规程6所要求的标准。 2 对于运输绞车可选择公称抗拉强度更大 一点的钢 丝 绳, 比 如 将 文 中公 称 抗 拉 强度 为 1 700 MPa的钢丝绳更换为 1 770 MPa 的钢丝绳, 这样就可以实现在 16b坡度上的整架运输。 3 增大钢丝绳的绳径可以增大钢丝绳的全部 破断拉力总合, 从而提高钢丝绳的安全系数。但是 绞车滚筒直径与钢丝绳直径的比值必须在一定的范 围之内 16 20 , 所以钢丝绳绳径的增大受一定范 围限制。 参考文献 [1] 陈维健. 矿井运输及提升设备[ M] . 徐州 中国矿业 大学出版社, 2007. [2] 冶金工业部信息标准研究院标准研究部. 钢丝及钢丝 绳标准汇编[S]. 北京 中国标准出版社, 1997. [3] 杨振复, 罗恩波. 放顶煤开采技术与放顶煤液压支架 [ M] . 北京 煤炭工业出版社, 1995. [4] 姜汉军. 矿井辅助运输设备[ M ]. 徐州 中国矿业大学 出版社, 2008. 912010 年第 4 期李 慧等 实现 ZF12000/ 23/ 35H 型液压支架整架运输的可行性分析