高端液压支架研制与使用技术条件分析.pdf

综 述 高端液压支架研制与使用技术条件分析 王彪谋 煤炭科学研究总院 开采设计研究分院, 北京 100013 [摘 要 ] 国内外现代化矿井工作面液压支架发展趋势是高工作阻力、高可靠性的两柱掩护式 高端液压支架。高端支架技术先进, 结构比较简单, 工作阻力高, 可靠性高。高端支架使用场合一般 为煤层赋存较稳定, 工作面原煤年产量要求高, 配套设备能力大、可靠性高的现代化工作面。 [关键词 ] 高端; 液压支架; 研制; 使用条件 [中图分类号 ] TD3554 1 [文献标识码 ] A [文章编号 ]1006-6225 200805-0001 -02 Development ofH igh -end Powered Support and Analysis of Application Condition WANG Biao-mou CoalM ining powered support ; development ;application condition [收稿日期 ] 2008- 05- 23 [作者简介 ] 王彪谋 1963- , 男, 甘肃民勤人, 研究员, 一直从事综采工作面总体配套和液压支架设计研究工作, 现任开采装备技术研 究所副所长。 目前,国内外现代化矿井高产高效工作面液压 支架的实际使用情况和发展趋势是高工作阻力、高 可靠性的两柱掩护式高端液压支架。 2003年以来, 我国通过消化吸收国际先进液压支架技术, 成功研 制替代进口液压支架, 为了区别普通综采支架, 而 对这类技术先进的高工作阻力、高可靠性液压支架 统称为高端支架。 1 高端支架特点 高端支架架型一般为两柱掩护式支架, 技术先 进, 结构比较简单,工作阻力高, 可靠性高,配套 设备能力大, 工作面原煤年产量要求高。支架采用 整体顶梁结构,立柱内缸径为 320 500mm,结 构件主要采用 b 700 800 MPa高强度钢板焊接, 控制系统采用大流量电液控制或手动控制。支架符 合煤炭行业标准 MT312 -2000 液压支架通用技术 条件 和欧洲标准要求,支架主体结构耐久性试 验在 3万次以上, 整体耐久性试验约 5万次。 2 高端支架研制过程 为了改变国内高端支架长期依赖进口的局面, 降低支架及配件采购成本, 2003年晋城煤业集团公 司提出了研制高端液压支架替代进口的研发项目, 由天地科技股份有限公司开采所事业部煤炭科 学研究总院北京开采所 负责论证,并设计了 ZY8640/255/55型二柱掩护式大采高电液控制液 压支架,郑州厂和北京厂负责制造, 配置天玛电液 系统, 在晋城寺河煤矿试用获得成功。 该支架是在通过吸收进口支架优点的基础上, 结合我国国情材料、工艺、管理 设计的,具 有梁端曲线变化小、合力及支护强度稳定、具备了 可靠的抬底机构、支架结构简单、附件及辅助动作 少等优点, 主要部件采用 b 800MPa高强度钢板 焊接, 焊缝强度高, 且配备了自动化程度高的电液 控制系统。样机已分别通过了国家检测中心的 5万 次型式试验,其性能指标均达到或接近了进口支架 标准。该支架的研制成功,标志着我国已经具备了 设计和生产具有国际先进水平的大采高、大工作阻 力掩护式液压支架的能力。 2004年,神东公司委托天地科技股份有限公 司开采所事业部组织技术骨干到神东公司各矿井下 调研, 收集配套设备资料,联合有关制造厂对进口 设备进行细致的消化吸收研究。在此基础上神华集 团提出了进口液压支架本土化的研发项目,由天地 科技股份有限公司开采所事业部负责可行性论证, 以进口支架主要技术参数和基本结构为设计基础, 设计了替代进口的二柱掩护式大采高电液控制液压 支架, 编制了支架招标技术规格书。 2005年郑州 1 第 13卷 第 5期总第 84期 2008年 10月 煤 矿 开 采 Coalm ining Technology Vo113 No 5 SeriesNo84 October 2008 厂和北京厂负责高度为 45m 和 55m 支架的研制 工作。通过研制和井下现场试验,专家集思广益, 总结先进的设计理念, 吸取仿制的教训,不断完善 设计和工艺管理, 使高端支架研制技术进一步成 熟, 支架性能、结构、用材、重量基本趋于合理。 2006年, 煤炭科学研究总院为了申报承担国 家发改委重大科研项目 年产 60 M t综采成套装 备研制 工作,北京开采所负责完成了该项目工 作面总体配套和 ZY10000/26/55型二柱掩护式大 采高强力液压支架全套图纸设计, 支架样机分别通 过了我国煤炭 MT312 -2000标准和欧洲标准型式试 验, 液压支架的各项性能指标达到国际先进水平, 产品用于陕西黄陵矿区。在该项目中, 研制成功了 国内最大的 400mm 内径大缸径双伸缩立柱等液压 元件,对强力支架结构采用高强度焊接结构钢板, 焊接性、焊接工艺优化、焊缝承载特性等技术进行 了研究, 并负责起草了高端液压支架国家技术标 准。 3 高端支架板材和液压元件的选用 支架的性能和造价与支架选用板材强度等级有 很大关系。以往在普通支架设计中主要选用 s 350 MPa的 16 Mn钢板,近年来随着科学技术的发 展, 与 16 Mn钢板价格接近的 s 450 MPa的 Q460 钢板成为支架主体,某些支架的关键部位采用 b 700 MPa的 Q550高强度钢板, 约占 20 30 。 高端液压支架所用板材的强度等级尤其应慎 重。对于工作阻力在 6000 8000kN 的支架,建议 选用 b 700 MPa的 Q550高强度钢板为主体, 性 价比较好;当工作阻力大于 8000kN 的支架,建议 选用 b 800 MPa的 Q690高强度钢板为主体, 可 保证支架良好性能。 液压系统选用 400L /m in以上大流量, 阀体阀 芯采用不锈钢材料,立柱千斤顶密封件采用进口优 质聚胺脂材料车削加工而成或采用进口件, 以保证 支架整体可靠性。 4 高端支架使用情况 德国、美国一直发展两柱掩护式支架, 长壁工 作面全部采用两柱掩护式支架, 澳大利亚、南非等 一些传统上主要采用四柱支撑掩护式支架的国家也 已全部改用两柱掩护式支架。我国大型现代化矿区 如神东、万利、鄂尔多斯矿区、大同、晋城、鲁能 河曲、阳泉、西山屯南、晋兴能源、霍州、陕西黄 陵、陕煤北、铁法、兖州、枣庄、淮北、淮南、开 滦、平顶山等矿区均选用了两柱掩护式高端支架。 放顶煤支架多为四柱支架,结构比较复杂,整 体可靠性受到影响,高端支架相对较小。兖矿 ZFY6800型、 ZF6800型,平朔安家岭 ZF8000型, 大同塔 山 ZF10000 型、 ZF13000 型,甘 肃华 亭 ZF12000H型四柱放顶煤等支架技术先进,支护强 度大, 配套设备大, 工作面产量高, 基本符合高端 支架的特点,因此也可称之为高端支架。 5 选用高端液压支架的基本条件 我国地域辽阔,煤层赋存及开采条件相差很 大,矿井生产能力规划、煤矿开采单位体制和经济 实力不同, 导致对高端液压支架选用的局限性。从 科学发展观的角度出发, 当符合以下条件时, 建议 使用高端液压支架 1 煤层赋存较稳定,工作面走向长,设备 搬家次数少; 2 工作面年产量要求高, 配套设备能力大、 可靠性高; 3 大采高工作面、矿压显现明显的薄煤层、 中厚煤层和特厚煤层工作面; 4 新建大型现代化矿井或配置电液控制系 统的自动化工作面; 5 支架能整体或解体入井,满足入井、搬 运条件; 6 用户购置设备资金相对充裕。 [参考文献 ] [ 1] 王国法 液压支架技术现状与发展展望[ A] 北京开采所 地下开采现代技术理论与实践新进展[ C] 北京 煤炭工业 出版社,2007 [ 2] MT312 -2000液压支架通用技术条件[ S] 北京 中国标准出 版社,2000 [ 3] 王国法, 等 液压支架技术[M ] 北京 煤炭工业出版社, 1999[责任编辑 邹正立 ] 国家将重点推广涉煤四项节能技术 国家发改委日前公布了 国家重点节能技术推广目录 第一批 。目录涉及煤炭、电力、钢铁、有色金属、石油石 化、化工、建材、机械、纺织 9个行业, 共 50项高效节能技术。公布该目录旨在加快重点节能技术的推广普及, 引导企业 采用先进的节能新工艺、新技术和新设备, 大幅度提高能源利用效率。其中涉及煤炭行业的有 低浓度瓦斯发电技术、矸 石电厂低真空供热技术、选煤厂高效低能耗脱水设备以及矿山提升机变频调速节电技术。 2 总第 84期煤 矿 开 采2008年第 5期