整体顶梁组合悬移液压支架在＂三软＂煤层中应用.pdf

江西煤炭科技 J I ANGXI COAL S CI E NCE TE CHNOLoGY 2 0 1 3年 第 l期 NO．1 2 O1 3 整傩 顶梁组舍悬程液压支架在“ 三软“ 煤 层巾应用 王建伟 ， 杜朝 阳。 1 ． 国投煤炭郑州能源开发有限公司 ， 郑州 登封 4 5 2 4 7 0； 2 ． 河南理工大学能源学院 ， 郑州 焦作 4 5 4 0 0 3 摘 要 介绍 了整体 顶梁组合悬移 液压支架在“ 三软” 煤层煤矿 中使用后起 到的效果及带来 的经 济效 益 ， 指 出了应用过程 中 存在的问题 ， 提 出了一些应对措施 。 关键词 “ 三软” 煤层 ； 悬移液压支架 ； 经济效益 中圈分类号 T D 3 5 5 ． 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 2 5 7 2 2 O 1 3 O 1 0 0 4 8 0 2 Ap p l i c a t i o n o f M o v a b l e Hy d r a u l i c S u p p o r t wi t h I n t e g r a l Co m b i n e d Be a m i n “ T hr e e S o f t ” Co a l S e a m W a n g J i a n we i ， Du Zh a o y a n g ‘ 1 ． S DI C Zh e n g z h ou En e r g y S o u r c e s De v e l o p me n t Co． Lt d ．，De n gf e n g，He n a n 4 5 2 4 7 0 2 ．S c h o o l of En e r g y，He n a n Un i v e r s i t y o f Sc i e n c e a n d Te c hn o l o g y，J i a o z u o，He n a n 45 4 0 0 3 Ab s t r a c t Th e p a p e r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n a n d e c o n o mi c e f f e c t s o f mo v a b l e h y d r a ul i c s u p p o r t wi t h i n t e g r a l c o mb i n e d b e a m i n“t h r e e s o f t ”c o a l s e a m a n d p r e s e n t s t h e e x i s t i n g p r o b l e ms i n t h e p r o c e s s o f a p p l i c a t i o n a n d t h e c o u n t e r me a s u r e s by a n a l ys i s o f a p p l i c a t i o n r e s ul t s a n d e c o n o mi c e f f e c t s ． Ke y wo r d“ t hr e e s o f t ” c o a l s e a m ；mo v a b l e h y d r a ul i c s u p p or t ；e c o n o mi c e f f e c t 我国有许多矿区 以豫西 为代 表 和矿井 开采“ 三 软” 条 件下 的煤层 。“ 三 软”煤层 开采过 程中常遇 到煤 层 中 的 支 架插底 、 底 鼓 、 片帮 、 冒顶和支 架推进难 ， 工人 劳动 强度 大 等等 问题 。为此 许多 “ 三软” 矿井 引进 了整体顶 梁 组合 悬移液压 支架 。现 以 国投教 学矿 1 5 0 3 1工作 面 z H1 6 O O ／ 1 6 ／ 2 4 Z整体顶梁组合悬移液压支架为例 ， 对试用后所 起到 效果 以及所遇到 的问题进行分析研究 。 1 悬移支架相 关技 术参数及结构特性 z H1 6 O O ／ 1 6 ／ 2 4 Z整体顶梁组合悬移液压支架 ， 长度为 2 8 0 0 3 6 0 0 mm， 架宽为 9 6 0 mm， 支架 高度 为 1 6 0 0 2 4 0 0 mm， 支架行走 步距 为 8 0 0 mm， 每 架 四柱 。最 大控 顶距 为 3 6 0 0 mm， 最小控顶距 为 2 8 0 0 mm， 支 架 中心距 1 0 0 0 士2 O mm。工 作阻力 1 6 0 0 k N， 初 撑力 1 2 0 0 k N， 支护强度 0 ． 6 1 5 M Pa 。 悬移支架主要结构特性 1 顶梁体前端加装伸缩梁 ， 伸缩梁长度 8 0 0 mm， 并预 留放煤 口。伸缩 梁可对 工作 空 间及初 露顶板 进行有 效 的 支护 ， 伸缩灵活 ， 支撑安全可靠 ， 可有效防止片帮冒顶。 2 每根柱子各一 组单 向阀 ， 如有 漏液现象不会 造成 2 根柱子 同时卸压 。 3 中穿孔 吊挂式 柱 鞋 铸 件 ， 直径 3 6 0 mm， 每架 4 个 。 4 保护 阀组装置是在操作 阀组前加装 挡板 ， 以防止放 炮时崩坏 操作 阀组 ， 支架 前 端 预 留吊挂 防炮 帘装 置 的位 4 8 置 。 5 顶梁架与架之间留设 安装胶皮带 的位置 ， 并 可用螺 丝 固定 ， 以防架间隙漏煤。 6 后部挡 矸 板 采 用 H 型 ， 规格 4 4 5 mm8 0 0 mm、 7 2 0 mm8 9 0 mm， 防止移架时矸石从侧面涌人工作 面 ； 每 架支架 的挡矸板下方预留 4个 吊挂挡矸链 的位置 。 7 架间隙喷雾 装置 ， 每架支 架安装 降尘和洒水 阀组 管 路接 口及降尘钢管 ， 便 于 自行 布置 喷雾 系统 ， 在支 架移 动 时 ， 喷雾装置 主要对 准架间隙漏煤 ， 喷雾 降尘 。 8 集控装置是利用悬 移支架上 的液压系统 进行设 置 、 操作 ， 该装置把各部件的使 用全部科 技化 ， 从控 制支架前 、 后支柱 的升降到整体悬梁支架的移 动 ， 从 伸缩梁 的使用 到 拖梁的整体移 动 ， 全 部设 置成 把手开 关 。轻 轻一 扳 ， 安 全 控制悬移支架 ， 大大减小了职工的劳动强 度。 9 移溜器 的推广 应用 。该 矿原 采煤 工作在 实施 移 溜 工艺时一般采用单 体液压 支柱实施操 作 ， 利用单体 液压 支 柱操作容易出现损 坏溜 槽 、 滑 落伤 人事 故 、 移 溜不 稳定 等 不安全因素。现采 用的移 溜器是 利用液压 动力 ， 在每隔 2 O m设置一个 ， 布 置在 老塘侧 ， 固定 在 溜槽 的外沿侧 。使 用 该移溜器避免 了损 坏溜 槽 、 伤 人 、 移 溜不 稳定 等 问题 的发 生 。 2支架支护 能力计算 2 ． 1 顶板的冒落高度 H A／ d 一8 2 ／ 1 ． 4 1 一 5 m 式 中 H为顶板一次 冒落高度 ， m； A为平均采 高 2 m； a为 岩石初始碎 涨系数 ， 取 l _ 4； B为修 正系数 ， 取 1 。 2 ． 2 顶板 压力计 算 P H L Q r k 一 5 1 3 O 3 ． 62． 6 1 ． 2 7 3 0 0 ． 8 t 式 中 P为顶板压力 ； H为顶板一 次 冒落 高度 ， m； L为工 作 面长度 ， 取 1 3 0 m； n为 工作 面最大 控顶距 ； r为岩石密 度 ， 2 ． 6 t ／ m。 ； k为 动压 系数 ， 取 1 ． 2 。 2 ． 3 每部支 架承 受能力 P 1 一 P ／ N 一 7 3 0 0 ． 8 ／ 1 3 0 5 6 ． 1 6 t 5 5 0 ． 3 6 8 k N 式 中 P 。为每部支架 承受 的压 力 ； P为工 作面全 部 顶板压 力 ； N为工作 面支架数 。 Z H1 6 o 0 ／ 1 6 ／ 2 4 Z型整体 顶 梁组 合悬 移液 压支 架 工作 阻力 1 6 0 0 k N P 。 ， 所 以该支架满 足工作 面的支护要求。 3 支架使 用过程 中 出现 的 问题及解 决办法 1 支 架在推进过程 中由于底板不平 出现左右 晃动 ， 这 种情况会 出现咬架 现象。对于这个 问题 ， 可 以采用 提前在 支架 间隙中夹垫板 的方法 ， 使支架在推进过程 中 自行 改变 方 向， 调整 间隙。 2 托梁 与顶 梁 间距 小 ， 对 提架 和落 架 的操 作有 一定 的影响 ， 而且使 提巷 落巷幅度有 限 ， 对地质条件复 杂 的采 场适应能力较低 ， 导致 采场采渣较多 。对于这个 问题可 以 在采煤过 程 中尽 可 能保 持 沿 底 回采 ， 并 且及 时 调整 推 进 度 ， 保证工作面垂直 于上巷 ， 托梁 成一直线 。 3 整体顶梁组合悬 移 液压支 架后支 柱上 厂家设计 的 挡板对采空 区窜矸 现象起 到了很 好效果 ， 但是造成 了放煤 口放煤 的困难 。对 此 可以把原 挡板设 计 成 网 口比较 大 的 网状结构 ， 对 于三软煤层可起到很好 的挡矸放煤效果 。 4 三软煤层 中由于底板 的不 稳定 ， 支 架的支柱会 出现 不直的现象 ， 解决这 问题可 以拉线定柱窝和移架步距 。 4 支 架使 用 效 果 1 支架稳定性好 支架通过 托梁 系统联 为一个 整体 ， 支架 稳定性显著提高 ， 顶板控制 也得到很 大改善 。由于所 有支 架是联为一个整体且支柱均通 过销轴 与顶梁联结 ， 即 使某 架未支撑好或 出现顶空 ， 通过其 它相邻支架 的相互 作 用 ， 使 其不歪扭 、 不倾倒 ， 从而避免 了采场 歪架、 倒 架现 象 ， 安全 效果好 。 2 整体顶梁液压悬 移支架空 顶面积 小 ， 空顶 时 间短 ， 能实 现及 时支护 ， 易于控制顶板。 3 支架 的液压 系统 实现密 闭循环 ，使乳化 油 的消耗 量大 大减小 了，一定程度上减少 了工人的劳动量。 4 液压系统集 中控制操作简单 ， 实现统 一供 给闭路循 环 ， 减少 了乳化液的消耗 ， 降低 了费用 ， 减 少 了对作 业环境 及地下水 的污染 。 5 该 支架试用后 ， 采场试 用 的消耗 材 料大大减 少 ， 椽 子 、 荆芭 、 坑 木等软材 料的使用量 也大大 减少 ， 这些都 直接 减少 吨煤采 出的费用 。 技术经济指标对 比见表 1 。 表 l 单体液压支柱配 c 型钢 梁支护与悬移支架经济指标对 比 5 结 语 随着 社会 的发展 与科学 技术 的进 步 ， 在我 国中小煤矿 的生产 中先后 出现 了节 式支 架 、 滑移 顶梁 支架 、 悬 移顶 梁 支架等 。悬移顶 梁组 合液 压 支架 是通 过对 以上几 种简 易 液压支架 的对 比分析 ， 结 合各 自不 同的优缺点 而研究设 计 的一种新型 简易液 压 支架 。该 支架 具有 体积 小 ， 质量 轻 ， 移架工序简 单 ， 移架 速 度快 等 优点 ， 适 合 于“ 三 软” 煤层 的 开采 ， 有一定发展空间 。 液压支架 的设计和实践． 中国煤炭 ， 1 9 9 5 6 2 8 3 2 ． C 2 3耿献文．矿 山压力测控技术 [ M]．徐州 中国矿业大 学出版 社 ，2 0 0 2 ． C 3 3姜福 兴主编． 矿 山压 力 与岩 层 控制 M ． 煤 炭 工业 出版社 ， 2 0 04， 6 ． 作者简介 王建 伟 1 9 6 9 一 ， 男 ， 河南 登封人 ， 1 9 9 2年毕业 于郑 州 煤炭工业学校采煤专业 ， 助 理工程 师 ， 现 在国投煤 炭郑州 能源 开 发有限公司从事安全生产技术管理工作 ， 注册安全工程师 。 参考文献 收稿 日期 2 O 1 2 1 2 1 7 [ 1 ]李春玉 ， 张海戈 ， 王 志勤 ， 等 ． 三软煤 层放 顶煤 的矿压 特点及 编辑 叶忠群 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