一种适用于急倾斜综采放顶煤工作面的过渡液压支架研制与应用.pdf

第3 期 总第1 3 3 期 No ． 3 S UM No ． 1 3 3 机 械 管 理 开 发 ME CHANI CAL MAN AGEME NT AND DEVE L OP MEN T 2 0 1 3 年 6月 J u n ． 2 0 1 3 一 种适用于急倾斜综采放顶煤工作面的 过渡液压支架研制与应用 周 翔 ， 刘玉辉 1 ． 太原理工大学 机械工程学院， 山西太原0 3 0 0 2 4 ； 2 ． 华亭煤业集团有限责任公司 东峡煤矿， 甘肃华亭0 4 6 2 0 4 摘要主要介绍了急倾斜综合机械化放顶煤采煤工作面一种新型过渡液压支架的研制创新点和关键技术， 并进 行了理论分析和实践检验。 关键词 急倾斜 ； 综采放顶煤； 过渡液压支架 中图分类号 T D3 5 5 ．4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 1 3 0 3 0 0 6 6 0 2 1 矿井及工作面基本情况 东峡煤矿是华亭煤业集团有限责任公司的骨干矿 井之一。目 前在矿井东翼南段布置一个大倾角 2 8 。 一 3 8 。 走向长壁倾斜分层综合机械化放顶煤工作面； 北 段布置一个水平分层综采放顶煤工作面。因水平工作 面短 工作面长度3 0 m， 走向长5 0 0 m ， 造成巷道掘进 率高， 工作面搬家频繁。随着矿井开采水平的下移和 西部扩大区的开发， 为了实现矿井高产、 高效和集约化 生产， 东峡煤矿通过优化工作面设计和合理的配套选 型 ， 在充分掌握3 8 。 以下大倾角综采放顶煤开采的基 础上， 在矿井西翼布置一个急倾斜综合机械化放顶煤 工作面， 在平均倾角5 2 。 ， 分层厚度9 ．8 m的煤层条件 下， 实现了综合机械化放顶煤开采， 工作面最高单产达 到5 ．5 万吨／ 月， 最高月推进 8 9 ．5 m。类似这种集急倾 斜、 大放高及特厚易燃多种复杂性于一体的综放开采 技术是 目前 国内外尚未解决的一项技术难题 。 试验工作面3 7 2 2 0 一 l 回采煤6 - 2 中， 煤层为一北东 倾斜的单斜构造， 无陷落柱及火成岩侵人体的影响， 倾 角3 4 。 一 5 8 。 ， 平均5 2。 。煤层结构较为单一， 煤厚较为 稳定 ， 厚度平均 9 ．8 m， 煤层伪顶及直接顶为炭质泥 岩。工作面可采走向1 0 3 6 m， 倾斜长5 9 ．2 m ， 采高2 ．6 m，放顶煤高度7 ． 2 m， 采放比， l 3 。 2 工作面过渡液压支架的研制 过渡支架是本研究的主要 内容 ， 其 目的主要解决 急倾斜条件综采放顶煤开采工作面基本支架与端头支 架的衔接 问题 ， 以及与工作面前 、 后部刮板输送机的配 套 ， 它必须能有效适应顶 、 底板在开采 中的活动规律和 矿压特点， 又能满足工作面煤体放得下、 通得过， 同时 又具有高可靠、 抗扭性以及行人问题。为此， 经过充分 论证 ， 确定了该支架的结构参数及架型。 工作面中配套及支架结构要求， 前、 后刮板输送机 中心距为5 5 3 0 m m， 前 、 后部刮板输送机溜槽中心线 到电机法兰盘纵向尺寸为1 3 7 0 m m， 后部刮板输送机 推移步距为6 3 0 m m， 再留出过渡架与前后刮板输送机 一 定的间隙。经过认真研究配套， 充分考虑急倾斜工 作面的行人 问题， 过渡支架 架型确定为正四连杆架型， 支架 高度为2 0 0 0 ～ 3 0 0 0 m m 。在支护高度2 4 0 0 ～ 2 5 0 0 m m 时， 其尾梁千斤顶与后部刮板输送机最高点留有大于 2 4 0 m m间隙， 其顶梁结构和调架、 防倒及防滑装置采 用与基本支架相同的设计形式。加大推移千斤顶缸 径， 增大推移力。其尾梁设计有与基本架结构相同的 放煤机构， 提高工作面顶煤回收率。正四连杆支撑掩 护式低位放顶煤架型。由伸缩梁、 护帮板、 顶梁 、 底座 和尾梁等部分组成， 尾梁具有放煤作用， 能上下摆动， 小插板能伸缩 ， 便于放煤、 破煤和挡歼；支架侧护板设 计为双侧双活结构， 双侧可同时伸缩， 增大支架的调节 量， 增强适应工作面倾角变化的能力； 加大侧护千斤顶 的缸径 ， 提高支架 的侧护力和调架力； 支架底座上设计 两个调底座千斤顶， 可以随时调整支架底座间距；带伸 缩梁和护帮板的前梁， 有利于支架实现即时支护；支架 满足刮板输送机机头及机尾对支护空间的要求 ， 实现 刮板输送机机头和机尾拉移， 便于工作面两端顶板支 护管理， 实现后部放煤并与中间放煤支架、 端头和端尾 支架良好衔接的需要， 满足大倾角工作面与相关设备 的配套； 支架与放顶煤基本支架快速推进相匹配， 采用 大流量液压系统实现快速移架。支架前立柱与摆杆之 间有6 0 5 m m宽的行人通道， 有效地解决了急倾斜工作 面下段行人问题 ， 保证了工作面行人安全畅通。 过渡支架型号为Z F G 5 2 0 0 ／ 2 0 ／ 3 0 ， 过渡架主要技术 参数如下 型 号 Z F G 5 2 0 0 ／ 2 0 ／ 3 0； 型式 支撑 掩 护式 ； 操 作 方式 本架操作 ； 高度 2 0 0 0 ～ 3 0 0 0 m m； 宽度 1 3 6 0 ～ 1 5 6 0 ram； 中心距 1 5 0 0 mm； 工作 阻力 5 2 0 0 k N； 初 撑力 3 9 5 6 k N； 支护强度 2 ． 7 1 MP a ； 对底板平均 比压 2． 2MPa 。 3 与传统过渡支架的比较 传统综采工作面配置过渡支架几乎全部采用结构 稳定的反四连杆机构， 见图1 ， 工作面人员通行时从支 架前立柱绕过， 然后经过支架前立柱与前部刮板输送 机驱动部之间的间隙或者跨过前部刮板输送机走出 进入 工作面， 但急倾斜工作面的倾角都远远超过了 煤的安全角3 5 。 ， 因此前部刮板输送机机道内的块煤、 工作面片帮煤随时都有滚落的可能性， 给工作面人员 进出行走安全造成严重威胁口 。选用改进的正四连杆 收稿 日期 2 0 1 3 一 O 1 1 6 作者简介 8 j 1 9 7 1 一 ， 男， 甘肃华亭人， 工程师， 在读硕士研究生。E - m a i l 5 3 1 2 8 8 7 8 6 q q ．c o rn ． 6 6 第3 期 总第 1 3 3 期 周翔， 等 一种适用于急倾斜综采放顶煤工作面的过渡液压支架研制与应用 机构 ， 见图2 ， 可以使前立柱与摆杆之间形成一个宽 6 0 3 m m的行人通道， 工作面行人便直接从普通支架架 间行人通道通过过渡支架， 从顺槽转载机制作的行人过 桥上走出工作面， 再加上设在前部刮板输送机机头卸载 部位的安全防护链， 人员即可安全的在工作面通行。 图1 反四连杆机构支撑掩护式放顶煤液压支架 4 现场使用效果 该支架从今年元月份在我矿3 7 2 2 0 1 急倾斜综放 工作面投入使用以来 ， 给工作面安全推进特别是工作 面的行人安全创造了良好条件 ， 确保了工作面的安全 生产 。 图2 正四连杆机构支撑掩护式放顶煤液压支架 5 结束语 该支架从根本上解决了急倾斜工作面的行人安全 问题， 确保了急倾斜工作面端头支架和普通支架之间 的过渡， 具有很强的适用性， 可在急倾斜和大倾角综采 工作面全面推广使用。 参考文献 【 1 】 武永平 ， 负东风 ， 张淼丰． 大倾角综采基本问题[ J 】 ． 北京 煤 炭学报， 2 0 0 0 1 0 3 8 4 1 ． 【 2 】 谢俊文， 李俊明， 杨富， 等． 大倾角特厚煤层综放开采及“ 三 机” 配套技术『 J ] ． 煤炭机电， 2 0 0 3 5 4 4 4 7 ． M a n u f a c t u r e a n d Ap p l i c a t i o n o f t h e Tr a n s i t i o n Hy d r a u l i c S u p p o r t Ap p l i e d t o S t e e p Co mp r e h e n s i v e M e c h a n i z e d To p Co a l M i n i n g ZHoU Xi a n g ． LI U Yu - h u i 1 ． Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e o f T a i y u a n T e c h n o l o g y U n i v e r s i t y ， T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ； 2 ． H u a t i n g C o a l Mi n e o f Hu a t i n g C o a l Mi n i n g G r o u p C o r p o r a t i o n L t d ， H u a t i n g 0 4 6 2 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t P r e s e n t t h e k e y t e c h n o l o g i e s a n d i n n o v a t i o n o f a n e w t r a n s i t i o n h y d r a u l i c s u p p o r t a p p l l i e d t o s t e e p c o mp r e h e n s i v e me c h a n i z e d t o p c o a l mi n i n g ． T h e t h e o r e t i c a l a n a l y s i s a n d p r a c t i c e t e s t o f t h i s n e w t r a n s i t i o n h y d r a u l i c s u p p o r t a r e a l s o d i s c u s s e d h e r e ． Ke y wo r d s s t e e p i n c l i n e c o a l s e a m； f u l l y me c h a n i z e d t o p c o al c a v i n g ； t r a n s i t i o n h y d r a u l i c s u r p p o r t S S E S S S S E ．S S S S S ￡ E ． S 曼． S E ．S S ￡ s S E ．s E ．s E ．s ￡ ． s 上接第6 5页 图示 2 表达的是其中锥套连接的形式之一 ， 管架 支撑装置由管架 1 、 滑动斜套 2 、 夹紧螺栓3 、 静止斜套 4 、 压盖 1 5 、 轴承6 、 轴承盖7 、 支撑架本体8 、 隔套9 、 链 条 l 0 、 链轮 1 1 、 键1 2 、 压盖 l 3 及连接轴 1 4 组成。管架 1 与连接轴 1 4 采用间配合， 可相互转动； 静止斜套4 与滑 动斜套2 及呈圆分布的张紧螺栓 3 组成的张紧器对称 分在管架凹槽内； 根据检测要求调整管架1 位置， 然后 拧紧夹紧螺栓3 ， 张紧器在滑动斜套2 的作用下产生径 向张力 ， 压迫管架 1 凸缘发生弹性变形 ， 与连接轴 l 4 夹 紧固定 。 图示 3 表达 了锥套连接的另一形式 ， 与上述方式 不同在于管架 1 6 内孔带锥度， 与带锥度的连接轴 l 6 相 配合， 管架 1 位置精确调整到位后， 调节连接轴 l 6 上的 锁紧螺母 1 7 ， 管架 l 6 轴向位移， 在锥面的张紧力作用 下管架 1 6 被夹紧固定。 4 效果 改进后， 可调管架支撑装置制造简单， 调整精度高， 通过经纬仪定位， 调节V 型管道支架角度， 钢管支架中 心位置的直线度全长范围小于O ．5 m m， 大大提高了管 架装置的调整精度 ， 值得在同类管道横向输送机构中 推广及应用 。 参考文献 [ 1 ] 莫振东． 炼化装置中大型散装锅炉钢架的制作及吊装[ J 】 ． 石油化工建设 ， 2 0 0 5 ， 2 7 3 1 9 2 1 ． 『 2 】 王金陵． 设备改造【 J 1 ． 环境技术， 2 0 0 3 ， 2 1 3 6 - 7 ． T h e A d j u s t a b l e P i p e R a c k S u p p o r t De v i c e S t r u c t u r a l I mp r o v e me n t s L I L i a n g - h o n g ， Z HO U S h a o - r o n f 1 ． Wu h a n I r o n a n d S t e e l G r o u p C o mp a n y I n s t i t u t e ， C h i n a ； 2 ． Wu h a n I r o n a n d S t e e l I n d u s t r y C o r p o r a t i o n ， Wu h a n 4 3 0 0 8 0 ， C h i n a Ab s t r a c t S t e e l p i p e t h e h o r i z o n t a l t r a n s p o r t a i r c r a f t i n p i p e s u p p o r t i n g d e v i c e l o c a t i o n a c c u r a c y p r o b l e ms e x i s t i n t h e p r o c e s s o f u s i n g a p p r o 。 p r i a t e me a s u r e s f o r s t r u c t u r a l o p t i mi z a t i o n a n d t r a n s f o r ma t i o n ， t o i m p r o v e t h e a c c u r a c y o f p o s i t i o n a d j u s t m e n t ， t h i s d e v i c e i s v e r y p r a c t i c a l a n d c o n v e n i e n t ． Ke y wo r d s p i p e r a c k s u p p o rt i n g d e v i c e ； s t ruc t u r a l i m p r o v e m e n t s ； a d j u s t a b l e ． 67