极薄煤层安全高效自动化刨煤机无人工作面支护技术及装备研究.pdf

式中s1锁片与内圈接触面积。 根据强度条件σb≤［σb］，进行挤压强度校核。 4结语 新型离心式逆止托辊在逆止过程中6个锁片 可以同时逆止， 增大了逆止过程的可靠性与安全 性，缩短了逆止行程，提高了托辊响应速度。 这种新 型逆止托辊可以根据输送机所需逆止力的大小进 行全程布置，尤其在大倾角上运输送机中同逆止器 和断带抓捕器配合可有效降低输送机逆转和断带 等造成的影响，保证生产运输的安全性。 参考文献 ［1］于岩，李维坚.输送机械设计［M］.徐州中国矿业大学出版社， 1998. ［2］王战洲,王文斌.阻止上运带式输送机逆转和断带下滑的方法［J］. 煤矿机电，2000（1）14－16. ［3］陈文海，张媛，孙斌武，等.新型带式输送机用逆止托辊的研制与 应用［J］.煤矿机械，2011,32（5）129-131. 作者简介 周满山（1971-），浙江诸暨人，山东科技大学机械电 子工程学院教授，北京理工大学、车辆与机械工程专业、博士， 主要 从事矿山机械与自动化专业的教学、科研与实践工作，电子信箱 0fengyunkaiqi0. 责任编辑侯淑华收稿日期2012－04－28 ≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤ 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.33 No.08 Aug. 2012 第33卷第08期 2012年08月 0引言 随着科学技术进步、装备水平的发展，以及国 家对矿山资源加大管理力度， 我国对薄和极薄煤 层的开采已经引起广泛的关注。 过去， 由于煤层 薄，作业空间小，开采效率低，工人劳动强度大，安 全事故多，工作环境恶劣，经济效益低下等原因， 极薄煤层开采处于低水平状态， 造成资源的极大 浪费。 研究极薄煤层工作面开采技术、开发适应性 好、生产效率高的装备，既是大量薄煤层宝贵资源 回收的需要， 又是极薄煤层成套装备开采安全生 产的需要。 1项目主要研究内容 （1）极薄煤层全自动化工作面设备配套、成套 支护设备选型与参数确定。 选择刨煤机，其机身比 较矮，能适应低采高，同时由于刨煤机不需要从液 压支架顶梁下面通过，与采煤机相比，需要的过机 空间更小。 使得极薄煤层支架支护高度可以接近极 限。 极薄煤层成套支护设备研制为极薄煤层开采提 供了技术支持和保障； （2）采用整架弹塑性理论有限元分析、多工况 模拟支架整架井下受力状况； （3）以1000 MPa级高强度钢材为主体材料进 极薄煤层安全高效自动化刨煤机无人工作面支护 技术及装备研究 张守祥 （中煤北京煤矿机械有限责任公司， 北京102400） 摘要 对我国极薄煤层开采现状进行了简单分析， 提出了进行薄和极薄煤层自动化开采的 必要性和可行性，从多方面探讨了全自动化刨煤机工作面开采技术和设备研究的内容；开发研究 了薄和极薄煤层开采的自动化液压支架和端头支架；最后简单介绍了矿山薄煤层成功应用的实际 情况。 关键词 极薄煤层； 开采技术； 刨煤机； 液压支架； 端头支护； 电液控制 中图分类号TD421.6 文献标志码B文章编号1003 － 0794（2012）08 － 0148 － 02 Design of Electro-hydraulic Controlled Hydraulic Face End Supports for Fully Automatic Plow Mining Face in Extremely Thin Coal Seam ZHANG Shou-xiang （China Coal Beijing Coal Mining Machinery Co., Ltd., Beijing 102400，China） AbstractThe author has analyzed actuality of mining face in extremely thin coal seam,put forward necessary and feasibility,carried on study about compatibility of longwall face equipment for fully automatic plow mining face in extremely thin coal seam, analyzed different types PRT, designed new type face end supports according to different compatibility equipment. In brief conditions of automatic control system of support in thin seam have been introduced. Key wordsextremely thin coal seam；compatibility technology；plow；support；face end supports； electro-hydraulic controlled 148 行超薄结构的设计； （4）1 000 MPa级高强结构件的焊接、 制造技 术； （5）高可靠性、高工作阻力、大伸缩比立柱的研 制； （6）具有调斜作用的复合推移机构的设计研制， 适应刨煤机工作面要求； （7）支架液压系统及元件开发与国外“一控三” 电控系统技术的配套研究； （8）工作面端头配套与自动化支护技术研究。 2配套设备 极薄煤层工作面配套设备主要有 液压支架 （基本架、过渡架、端头架）、刨煤机、刨头运行轨道、 转载机、破碎机和乳化液泵站等。 如表1所示。 表1极薄煤层工作面配套设备 极薄煤层液压支架如图1所示。 图1极薄煤层液压支架 1.顶梁2.顶梁侧护板3.掩护梁4.前连杆5.后连杆6.底座 7.平衡千斤顶8.电液控制系统9.安全行人空间10.推移装置 11.刨煤机 极薄煤层液压支架参数见表2。 表2极薄煤层液压支架参数 3创新点 （1）最小开采高度，实现重大突破 本项目所研制的成套支护设备在现有研究成 果的基础上，支架支护高度实现新的突破支架最 小高度0.6 m，最大高度1.65 m，实现了支架工作阻 力在4 800 kN条件下对最小厚度0.8 m煤层的开 采。 经国内外技术查新研制的成套支护设备为国 内外全自动化刨煤机无人工作面适用的最小开采 高度，处于国际领先技术水平。 项目获得国家发明 专利； （2）采用整架弹塑性理论有限元分析、多工 况模拟了支架整架井下受力状况；总结并得出以 1 000 MPa级高强度钢材为主体材料进行 “超薄梁 结构”设计的理念和方法； （3）1 000 MPa级高强“超薄梁” 结构件的焊接 工艺、制造技术； （4）极薄煤层支架关键液压元件大伸缩比内 循环立柱的研究与开发已获得国家专利； （5）工作面端头配套技术及自动化支护研究解 决了极薄煤层工作面与顺槽高度大落差条件下围岩 支护技术； 解决了交叉侧卸机头与工作面刨煤机刨 削作业协调推进技术； 工作面上下端排头与中部支 架实现自动化协调控制。 4应用情况 该项目研制的全自动化刨煤机工作面成套支护 设备于2008年3月6日在铁法煤业集团公司小青 矿安装调试，2008年4月1日正式生产，至2008年 11月31日，实际共生产176 d，推进1 258 m。 首采 面最低采高0.8 m，最大采高1.5 m，平均采高1.05～ 1.3 m。 极薄煤层工作面最高日产6 000 t，平均日产 3 997.72 t，最高月产110 000 t，平均月产100 500 t， 小青矿已累计生产原煤70.36万t。 该套设备实现了 极薄煤层年产100～120万t目标。 2008年12月26日， 中国煤炭工业协会在北京 组织召开了“极薄煤层高产高效自动化刨煤机无人 工作面支护技术及设备研究”项目鉴定会，该项目 填补了我国极薄煤层安全、高效无人工作面支护设 备的空白，总体技术为国内首创，极薄煤层支护技 术和装备达到国际领先水平。 参考文献 ［1］钱建钢.高产高效刨煤机综合机械化采煤设备及技术［M］.北京 煤炭工业出版社，2008. ［2］李小国，张守祥.国产高端综采支护技术及设备的发展现状［J］. 矿山机械，2009（13）14－18. ［3］张守祥.薄煤层全自动化配刨煤机工作面端头支架设计研究［J］. 煤矿机械，2008，29（1）1-3. 作者简介 张守祥 （1966-）， 北京人，教授级高级工程师，从事 液压支架的设计开发工作，出版专著1本，发表论文20余篇，电话 010-81369581，电子信箱bmjzsx. 责任编辑侯淑华收稿日期2012－04－16 第33卷第08期Vol.33No.08极薄煤层安全高效自动化刨煤机无人工作面支护技术及装备研究 张守祥 液压支架 刨煤机 刨头运行轨道 转载机 破碎机 乳化液泵站 BMJ BMJ BMJ 进口德国 进口德国 国产 国产 国产 基本架ZY4800/06/16.5D二柱掩护式液支架 过渡架ZYG5200/08/18D二柱掩护式液压支架 端头架ZT6200/18/28D四柱支撑掩护式液压支架 GH5.7N PF3/822 SZZ 764/160 PEM 6501 000 GRB 400/31.5 型号配套单位项目 项目 型式 支护高度/mm 额定工作阻力/kN 初撑力/kN 支护强度 对底比压/MPa 支架中心距/mm 推移步距/千斤顶行程/mm 支架宽度/mm 运输的外形尺寸长宽高/mm 总重量/t 内容 二柱掩护式 600～1 650 4 800（p45.2 MPa） 3 345（p31.5MPa） 截割前0.56～0.72 MPa（支护高度0.8～1.5 m） 截割后0.4～0.58 MPa（支护高度0.8～1.3 m） 最大2.3平均1.4 1 500 600/750 1 440～1 600 5 1001 440600 11.6 1234 5 67891011 345308362 6001 650 345308362 1 360834 400 700 B 149