超高水充填分体式液压支架的研制.pdf

1超高水充填液压支架的设计思路 充填液压支架是一种新型的煤矿井下超高水 充填开采工作面支护设备，可用于维护采煤和充填 工作面顶板，为采煤机、输送机、压实结构和工作人 员提供安全的工作空间，并能推动工作面刮板输送 机向煤壁方向移动， 同时还可以前部输送机为支 点，实现液压支架的自移，从而配合综合机械化采 煤和超高水充填工艺的实现，用同一支护系统解决 了采煤和超高水充填工作面的支护问题，简化了充 填开采工艺，提高设备的效能。 对于整体式液压支架而言，前部带伸缩和后部 带伸缩只能实现2个步距的开采和充填，支架中间 加伸缩梁因柱帽位置和强度的影响， 结构上不允 许，一台支架同时实现充填和采煤的分离很困难。 基于上述设计思想，本充填支架的基本结构分 为前后2部分， 前部分支架实现顶板与煤壁支护， 后部分支架实现充填与顶板支护，支架前部分满足 正常的综合机械化开采，后部分支架实现采空区超 高水充填，同时满足充填和采煤协调作业。 前、后分 体式支架的中间采用液压缸连接，实现前部分支架 走3个步距进行1次充填或者采煤与充填同时进 行作业，提高工作效率。 2超高水充填液压支架结构设计 超高水充填液压支架必须满足以下性能要求 （1）超高水充填液压支架必须具备合理的调高 范围； （2）超高水充填液压支架为采煤及行人提供足 够的工作空间； （3）超高水充填液压支架针对邢东煤矿煤层赋 存条件，满足其现在和今后发展的要求； （4）超高水充填液压支架满足邢东煤矿所提出 的技术性能要求,解决支架充填作业、对顶底板的适 应性、稳定性和对顶板的管理； （5）超高水充填液压支架运用计算机设计手段 对四连杆机构进行参数优化、受力分析和结构强度 有限元分析，使支架计算精确，设计优化，在保证可 靠性条件下，改善支架受力状况，提高支架支护能 力，尽量减轻支架重量； （6）超高水充填液压支架通过结构优化，提高 支架的稳定性和抗扭能力。 基于上述设计思路，超高水充填液压支架具备 如下特点 （1）支架采用前后置型式，前后支架稳定机构 均采用四连杆机构。 前架采用三柱支撑掩护式型 式，后架采用两柱掩护式型式，如图1所示； 图1前支架与后支架型式 （2）支架采用双侧活动侧护板，侧护板适当加 宽，后支架的侧护板为防护需要,特别进行了加宽； （3）前后架连杆交错布置，保证支架设计结构 紧凑，减小顶梁支护长度； （4）前部支架设计准160 mm倒装推移千斤顶， 保证前架移架推溜的正常作业； （5）后架拉架千斤顶采用安装刚性保护套结构， 以免活塞杆损坏； （6）前架采用2段式固定连接整体顶梁结构， 超高水充填分体式液压支架的研制 时统军 （冀中能源股份有限公司 邢东矿， 河北 邢台054000） 摘要 对超高水充填分体式液压支架进行研究，阐述超高水充填液压支架的设计思路，进行 结构设计，介绍了超高水充填液压支架特点，进行了工业性试验。 关键词 液压支架； 超高水； 分体式 中图分类号TD355文献标志码B 文章编号1003 － 0794（2013）05 － 0193－ 02 Research and Development of Ultrahigh Water Filling Dividing Type Hydraulic Support SHI Tong－jun （Jizhong Energy Co., Ltd., Xingdong Coal Mine，Xingtai 054000，China） Abstract This paper researches ultrahigh water filling dividing type hydraulic support，expounds its design way and structure design，introduce characteristic of ultrahigh water filling dividing type hydraulic support，makes industrialness experiment. Key words hydraulic support；ultrahigh water；dividing type 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.34No.05 May. 2013 第34卷第05期 2013年05月 193 前端设计两级护帮； （7）前架上连杆为H形宽连杆。 前架前连杆为 Y形连杆，与底座内主肋及中耳板铰接； （8）立柱缸底固定方式采用压板结构； （9）前架抬底机构布置在底座过桥前端，抬底 千斤顶采用套筒固定方式； （10）前底座后部盖板均与主肋平齐，两内主肋 间设计弧形弯板，外主肋外侧加工坡口，防止移架 时刮伤高水输送管； （11）后架采用2根准160 mm平衡千斤顶，千斤 顶布置在上连杆两侧，连杆上的固定座采用大耳板 箱体结构； （12）后架上连杆铰接孔处挡板座与主肋设计 为一体，既加大了上连杆宽度，又减少了挡板座突 出与前架连杆干涉的问题； （13）后底座后端采用伸缩挡板机构，挡板可摆 动，摆角在10以内，与后探梁形成一个封闭空间， 防止充填高水流入支架前部，伸缩挡板结构侧面设 置伸缩密封装置； （14）后底座前端采用箱式过桥； （15）后底座后部设计为圆弧过渡结构，支架前 移后，为充填部分形成拱形结构，防止上端充填物 跨落。 底座后部设计活动挡板，防止后部充填物涌 入架内，便于架内矸石排出，底座中设计斜面导向 板，方便连架千斤顶安装； （16）挂袋的挂钩开口朝后,拉移支架时能使挂 绳自动脱钩； （17）顶板上考虑挂网（菱形网），支架顶板处各 棱边设计圆弧过渡； （18）前后架均设置底调千斤顶，便于调整支架 状态； （19）顶梁侧推千斤顶设置单向锁，与降架联动； （20）机头第3架与第4架及机尾第2架与第3 架之间制作可靠的密封装置； （21）支架预留防倒防滑连接位置； （22）前后架间伸缩梁特殊结构设计，伸缩梁与 顶梁内主肋配合缺口采用倒喇叭口，保证伸缩梁缺 口处不塞矸。 前后架伸缩梁采用链条软连接，方便 伸缩梁协同运动。 3工业性试验效果 超高水材料充填固体料用量少，形成的固结体 水含量可达95以上， 且水可直接使用矿井水，来 源可靠，同时也降低了矿井排水费用，是一种可行 的方法。 为此，邢东矿率先采用了超高水充填式采 煤方法。 由于该充填工艺尚处于摸索阶段以及工人操 作尚不熟练等因素，初期充填效率偏低，针对此问 题， 邢东矿对超高水充填整个流程进行了改造，使 多方面的问题得到了解决，尤其是充填支架本体与 邢东矿井的适应性方面以及支架工操作的熟练程 度上都做了较大改进，对支架的一些不合理地方 进行了改造。 充填速度由1 d一循环到2 d三循环， 最 后 达 到1 d二 循 环 速 度 ，原 煤 产 量 最 高 达 到 1 900 t/d，达到5万t/30 d以上水平。 达到了较好的 使用效果。 4结语 通过邢东矿的现场工业性试验效果表明，充填 分体式液压支架可以很好地满足充填开采的需要。 其中，充填最高1 900 t/d原煤，月产量5万t，这表 明充填开采的工作面也能够达到较好的经济效益。 参考文献 ［1］杜计平，孟宪锐．采矿学［M］.徐州中国矿业大学出版社，2009． ［2］马树元，李报，李桂新，等．高德矿增大水砂充填供水能力的研究 ［J］.阜新矿业学院学报，1991，10225－29． ［3］缪协兴，张吉雄．矸石充填采煤中的矿压显现规律分析［J］.采矿 与安全工程学报，2007，244379－382． ［4］胡炳南， 郭爱国．矸石充填材料压缩仿真实验研究 ［J］.煤炭学报， 2009，3481 076－1 080． ［5］刘锐，吕志贤．煤矸石与粉煤灰混合物气力充填的实验研究［J］. 科技情报开发与经济,2010，201174－176． ［6］赵才智，周华强，柏建彪，等．膏体充填材料强度影响因素分析 ［J］.辽宁工程技术大学学报，2006，25 6904－906． ［7］崔增娣，孙恒虎．煤矸石凝石似膏体充填材料的制备及其性能［J］.煤 炭学报，2010，356896－899． ［8］丁玉,冯光明，王成真.超高水充填材料基本性能试验研究［J］.煤 炭学报，2011，36（7）1087－1 092. 作者简介 时统军（1962-），河北宣化人，硕士，高级工程师，现 从事煤矿机电技术和管理工作，电子信箱shtj_xd. 责任编辑侯淑华收稿日期2012－12－10 本 刊 声 明 煤矿机械杂志连续6次被认定为中文核心期刊，黑龙江省优秀期刊，列入剑桥科学文摘、文摘杂 志来源期刊。 本刊已从2010年9月7日开始只加入“中国知网”，并在此网上可以优先数字出版，不再加入 “万方数据网”和“重庆维普网”，作者稿酬由杂志社一次付清。 本杂志社属自负盈亏单位，在本刊发表文章收 发表费，同时也付给作者稿酬，如有不同意上面所述者，请来函说明，本杂志社将适当处理。 投稿必须通过电 子信箱发来，投稿只能用Word排双栏版并请仔细阅读，字数在3 0005 000字为宜。投稿之前，请查看 网址投稿须知，在第一作者简介文末留下联系电话、电子信箱。 2013年本刊仍为国家标准A4开本，296页，定价每册15元，全年12册180元，订阅者可到当地邮局订 阅，也可来函索取征订单，欢迎订阅、投稿。 2013年本刊发布广告价格如下（老客户老价格，新客户执行新价格，多登优惠）（元／版） 封面（彩色）10 000 封底（彩色）9 000 插页（彩色半版）3 500 封二（彩色）8 000 封三（彩色）7 500 内页（黑白）2 400 插页（彩页）7 000 插页（黑白）4 000 内页（半版）1 200 000000000000000000000000000000000000000000000 第34卷第05期Vol.34No.05超高水充填分体式液压支架的研制时统军 194