滑移顶梁液压支架配采煤机在三软煤层中的应用.pdf

2 0 1 1 年第2 期 中州煤炭 总第 1 8 2 期 滑移顶梁液压支架配采煤机在三软煤层中的应用 石教 武 ， 周 永超 ， 钱 景耀 ， 韩冬 雪 郑 煤 集 团公 司 米 村煤 矿 ， 河 南 新 密4 5 2 3 9 4 摘要 米村煤矿在煤柱工作面应用 滑移顶梁液压支架配采煤机过程中， 针对设备配套、 生产环节、 生产工艺等 方面 出现的问题， 采取 了一系列技 术对策 ， 经实践检验 ， 生产组 织趋 于正常 ， 安全 生产状况 、 工作环境 得到较 大改善。通过对滑移顶梁液压支架配采煤机在三软 不稳定煤层 中的适应性研究， 探 索出了一套科学、 合理 的 适合三软不稳定煤 层的“ 三机 ” 配套参数及 回采技术。 关键 词 三软煤层； 滑移 顶梁液压支架 ； 采煤机； 机采工 艺 中图分类号 T D 8 2 3 ． 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3～ 0 5 0 6 2 O 1 1 0 2 0 0 5 4 0 3 米村 煤矿 2 6煤 柱 工 作 面进 巷 期 间受 地 质 条件 影 响 ， 采 面布 置 形 状 不 规 则 ， 若 采 用 传 统 的综 采 工 艺 ， 工作 面增减 液 压支 架 困难 ， 占用 时 间长 、 搬 迁不 容易 ， 综 采优 势难 以发挥 。而机 采 对 地质 条 件 适应 性 比综采 强 ， 可 随时延 长安装 、 缩 短拆除 ； 另外 ， 机采 工 艺使采 煤工 作面实 现 了机 械化 ， 设备 投资少 ， 设备 价 格便 宜 ， 因此 回采采 用 机采 工 艺 。但 是 因“ 三 机 ” 匹配失误 ， 采 面 出现输 送机 推移 速度慢 、 支架 护顶不 及时造成煤壁片帮、 支架压死、 输送机翁死等现象 ， 机械化采煤预想效果受到严重影响。因此 ， 必须针 对 ” 三机 “ 配套生 产环节 、 生产 工艺 等 方 面 出现 的 问 题 ， 对配套 设备 适 当进 行 改 造 ， 同 时改 进 工程 管 理 ， 以充分 发挥机 采优势 ， 实现 采面安 全生 产 。 1工作 面 概 况 1 地质条件。2 6煤柱工作面采用走向长壁炮 采放 顶煤 法进 行 回采 ， 全 部 垮 落法 控 制 顶板 。煤 层 倾 角 8 。 ～1 3 。 ， 煤厚 1 ． 0～ 6 ． 0 1 T I ， 平 均厚 3 ． 4 IT ／ ， 可采 储 量 0 ． 9 1 Mt 。工作 面两巷 沿采 空区边 缘掘巷 ， 属 于 典 型 的“ 孤 岛采 面 ” ， 回采范 围 内有 始终 沿走 向的 2 6 轨 道 运 输 巷 、 2 6胶 带 运 输 巷 和 其 他 已 回采 面 的 车 场 、 联巷及废弃的变电所 、 压风机房等 l 9条老巷 ， 共 计 6 5 4 0 i n 。 2 工作面 支护形式 。2 6煤 柱工作 面 支护 采用 Z H 2 0 0 0 ／ 2 0 ／ 2 8 Z A 支架 ， 每架 4根支柱 。 3 “ 三机 ” 匹配 。MG 1 7 0 ／ 4 1 0 - WD型交 流 电牵 收稿 日期 2 0 1 01 1 0 8 作者简介 石教武 1 9 8 0 一 ， 男 ， 河南南 阳人 ， 助理工程 师 ， 2 0 0 6年 毕业于郑州工业安全职业学院 ， 现从事技术管理工作 。 5 4 - 引双滚 筒采煤 机破煤 ， 采煤 机 滚筒 直径 1 ． 4 m； 工作 面 内前后 铺设 了 2部 S G Z 6 3 0 ／ 2 6 4中双链 刮 板输 送 机， 运输巷铺设了 1 部 S G B ／ 7 3 0 ／ 7 5型转载机、 2部 S D J 一 1 0 0 0 ／ 2 7 5 S胶带 输送 机 、 1部 K 4给煤机 ， 运输 能力 6 0 0 t ／ h。 4 回采工艺 流程 。注 水一 割煤一 伸 出伸缩 梁 护 顶一移 前后 2部输送 机一 移架一 放顶煤 一移 托梁 一清理碎 煤 、 整 理工 程 。 2配套设 备改造 2 ． 1推溜 器 由于设 备 配套 失误 ， 滑移 顶 梁液 压 支架 前后 支 柱 间距 1 ． 4 8 m， 后部输 送机 宽 8 3 0 mr n ， 前 后 部输 送 机间距 1 ． 0 5 IT I ， 原配 推溜 器长 1 ． 3 5 n q 、 行 程 0 ． 8 1T I 、 活塞 1 0 0 mm， 造 成前 后部输 送 机推 移 步距 与 采煤 机截割步距 0 ， 6 m不匹配。当采煤机割煤后支架伸 缩梁伸出后支架控顶距不够 ， 造成煤壁空顶、 片帮 、 支 架梁头 端面距 超过 3 4 0 n l m， 人员 清煤 时易片 帮伤 人 ， 另外 ， 推溜 器缸径 小 、 推 力不 足 ， 需采 用注 液枪供 液， 造成机道清煤量、 劳动强度大及管线凌乱， 操作 不方便。采取 的对策 ①更换全长 1 ． 0 5 m、 行程为 0 ． 6 1 1 1 、 活塞 1 2 5 m m的推溜器 ， 采用操作阀控制液 压管路直 接供 液 ； ② 将 后 部输 送 机 原有 的封 底 板截 割 掉 2 0 0 fi l m， 解 决 了输 送机 推移 步距与采 煤机 截割 步距不 匹配 问题 ， 有效 控制 了煤墙 空顶 和片 帮问题 ， 同时满足 了推 溜器 的力量要 求 。 2 ． 2 支 架 1 原 设计 的支架 支 柱缸 体 与 活塞 杆伸 缩 量不 成比例 ， 支柱缸体长 ， 活塞杆短， 在保证采高 2 ． 5 m 时 ， 支柱 伸 缩量 只有 2 0 0 mm， 移架 时 支架 提 升高 度 2 0 1 1年第 2期 石教 武等 滑移 顶梁 液压 支 架配 采煤机 在 三软煤 层 中的应用 总第 1 8 2期 受到 较大 限制 ， 浮煤 浮矸 易埋 压支 柱 ， 特别是 舍 帮侧 支柱 ， 移架 前需 大量 地清煤 落 底 ， 并 且 经常 出现 支架 压死现 象 。采 取 的对 策 将 原 1 ． 8 m 支 柱 底 座 “ 空 套 ” 截 割 了 2 5 0 m m， 更 换后 在有 效解 决 支架 易压死 、 移 架速 度慢 等 问题 的 同 时 ， 解 决 了人 员 清 挖 支 柱 工 程 量大 的 问题 。 2 由于 支架前 立 柱 在设 计 的 基 础上 位 置 后 移 了 8 0 m m， 造成 该 支架 整体 支撑点 不 平衡 支架 前部 受力 大 ， 支 架 受 力 失 稳 ， 出 现 顶 梁 栽 头 ， 工 程 质 量 难 以保证 。采 取 的对 策 在 支 架 顶 梁 前 端 焊 接支 撑 座 ， 打 单体 液压 支柱 ， 防止 了支架栽 头 现象 。 3 端 头支架 与 中 间支 架交 接处 挡 矸 板 间 隙过 大易窜 矸 ， 移 端头 支架 时舍 帮 窜矸 易埋 压支柱 ， 人 员 操作 不 安全 、 影响 支架 拉移 。采 取 的对策 重 新设 计 挡 矸板 尺寸 ， 使端 头 支 架 与 基 本 支架 交 接 处 挡 矸 板 交接 ， 避 免窜矸 现 象 。 4 原 滑移 顶梁 液 压支 架 在 拉 架 时极 易 出现 托 梁后 移 ， 支 架拉 不 到 位 ， 存 在 煤 矸 易 冒落 安 全 隐患 。 采取 的对 策 在 推 移 千斤 顶 的液 压 回路 中 安装 了一 个 闭锁 液 控单 向锁 装 置 。 5 原支 架在 操作 时 ， 1 个 操作 阀手 柄 同 时控 制 2根 支柱 升降 ， 人员 作 业 时需 2人 扶 柱 ， 1人 操 作 手 柄 ， 占用人员且操作不方便 。采取的对策 在原有操 作 阀组 上增加 1 个 操作 阀 ， 实现 了支 柱独 立 升降 ， 每 场减 少 了 1 名 人 员 的额 外 投 入 ， 同 时缩 短 了作 业 时 间 。 6 工 作 面 呈 单 斜 构 造 ， 局 部 煤 底 板 起 伏 变 化 明显 ， 采 面 沿 底 回采 期 间 ， 易 造 成 支 架 咬架 、 挤 架 。 采取 的对 策 设 计安 装 了调架 油缸 ， 用 于在 生产 过程 中调 整支架 水 平 方 向 的走 向 ， 有 效 消 除 了挤 架 、 咬 架 、 托梁弯 、 支架不正等现象。 7 端头 支 架 操 作 阀位 置过 低 ， 压 力 较 大 时 易 造成 操作 阀挤 压 ， 人 员 无法操 作 。采 取 的对策 将操 作 阀连接 板截 割 1 2 0 m m， 上 移安 装位 置 。 8 原 设计 的 2 5 mm 回液 管 路 ， 易 出现 管 路 产生 “ 负压 ” 、 支 架 供 液 不 足 ， 无 法 及 时 移 架 。采 取 的对 策 更换 成 Q3 2 m m 回液 管路 ， 保证 回液畅通 。 2 ． 3采煤机 1 采煤 机没 有装 煤 板 ， 滚 简 装煤 效 果 差 ， 采 煤 机 过后 ， 煤壁 经 常 出现 浮煤 堆 积 ， 特 别 是 煤 矸 混 合 时 ， 人员 劳动 强度 较大 ， 往 往人 员在 煤壁 清煤 时用 时 长 、 不安全 、 工效低。采取 的对策 自行设计加装了 上下滚筒弧形装煤板 ， 有效避免 了人员煤壁攉煤 及 作业 时片 帮伤人 不 安 全 隐 患 的 发 生 ， 实 现 了正 规 循 环 ， 班产最 高 突破 1 3 8 0 t ， 人员作 业 时间 缩短 1 ． 5 h 。 2 采煤 机与输 送机匹配安装后 ， 机身下过煤 高度只有 3 5 0 m m， 易出现机身位置堵煤 、 堵矸 ， 影响 设备正常运行及产量组织 。采取 的对策 加高采煤 机 支腿 和输 送 机 齿 轨 高 度 加 高 7 0 mm 。 米 村 矿 利 用大 修 时间更 换 了 采煤 机 支 腿 和输 送 机 齿轨 ， 更 换后 采煤 机机 身过 煤 高度达 到 了 4 2 0 m m， 根据 生产 情况 ， 可 满足 生产 的需 要 。 3 采煤机调高油缸前端导 向套的防尘密封和 鼓形密封易破损漏油。采取 的对策 增大 、 调高油缸 护板高度 ， 延长设备使用寿命 ， 降低 日常维护量 。 4 采煤 机 左 端 头 操 作 站 处 ， 采 煤 机 电 缆 易 被 输 送机 拉 出的 杂物 戗 破 。采 取 的对 策 安 装 了采 煤 机 操作 站护 板 ， 有 效 保护 了 电缆 ， 杜绝 了 由于采煤 机 电缆破 损造 成 的机 电事故 。 5 采 煤 机拖 拉链 固定 于 中 间箱 体 液控 部 左 上 端 ， 旋 转 角度 只有 9 0 。 ， 电缆 折叠 困难 ， 易 损 坏 电缆 。 采取 的对 策 重新 设计 加工 托拉 链转 动装 置 ， 使其旋 转角 度达 到 1 8 0 。 ， 操 作方 便 ， 减少 电缆 故 障率 。 3工程管理改进 1 工作面煤墙片帮的管理改进 。① 打锚杆支 护 。工 作 面首选 长度 为 1 ． 8 m、 2 j 8 0 mm左 右 、 材 质 为杨 木 的小 径木 作 为 锚 杆材 料 ， 采 用风 钻 配 合 防 突 钻杆 打 眼 ， 眼孔 呈单排 眼 ， 钻孔 紧贴 支架 顶梁 下方 布 置 ， 眼 间距 1 ． 0 m， 眼 深 2 ． 0 m， 上 仰 角 为 l 0 。 。使用 时选 用 的木锚 杆 和钻孑 L 孔径 相符 ， 木 锚杆 下 到眼底 ， 外剩余 钻 孑 L 部 分不 大 于 1 0 0 mm。经 过试用 ， 发 现效 果 不好 ， 主要原 因是 采用 的木锚杆 直 径较 大 ， 材 质强 度较 高 ， 不 容易 折 断 ， 起 不 到 锚 固 和护 顶 作 用 ； 后 更 改 为长 1 ． 8 m、 材 质 为杉 木和 杨 木 的锚 杆 ， 锚杆 规 格 前半 部 分 为 3 6 mm、 后 半 部 分 为 4 2 mm， 钻 孔 间 距 、 垂距 各 0 ． 5 m， 呈 三花 眼布 置 ， 对煤 层 进 行 加 固 。 ②两 巷深 孔 注水 。利用 注浆 钻 机 超 前 切 巷 5 0 i n对 上下超前棚段每隔 5 m打深 8 0 m的注水孔 ， 按照煤 层倾角布置钻孑 L 角度 ， 日常加强注水量、 注水时问管 理 ， 以单孔注水量 2 9 m 左右为宜。③采 面按照作 业 规程 规定 的 注水孔 设 计 ， 加 强煤 壁 浅孔 注水管 理 。 2 工作 面移 架 时 采 取 带 压 移 架 ， 升 架 时 先 升 前支柱 ， 再升后支柱 ， 移架后及时在支架梁头打上增 压 柱 ， 防止支 架栽 头 。 3 工 作 面 前 排 支 柱 下 方 垫 设 规 格 为 长 9 6 0 55 ． 2 0 1 1 年第 2 期 中州煤炭 总第 1 8 2 期 m m、 宽 4 5 0 mm、 厚 8 0 m m 的尼 龙柱 鞋 ， 过老 巷 段采 取 铺设废 旧工 字钢 护底 的措 施 ； 另外根 据底煤 厚度 ， 在保证设 备正 常运 行的情况 下 ， 采 面尽 量沿底 回采 ， 防止支 柱钻底 ， 确保 工作 面采高 在 2 ． 3 2 ． 5 m。 4 工 作 面 严 格 拉 尺 上 线 管 理 ， 做 到 “ 四 直 ” 、 “ 两 通 ” 、 “ 两 平 ” ， 即 “ 四直 ” 煤 壁 直 、 支 柱 直 、 托梁直 、 输 送机 直 ； “ 两 通 ” 上 、 下 安全 出 口保持 畅通 ； “ 两平 ” 托 梁平 、 输送 机 平 ， 上下 切 口均衡 推 进 ， 保 证支架 垂 直 于煤 壁 ， 防 止 支架 、 输 送 机 上窜 下 滑 5 ． 2 经 济效益 1 机采 工艺 对 地 质 条 件 适 应 性 比综 采 强 ， 工 作 面搬 迁容易 ， 安 装 时 间短 2 6煤 柱 机 采 面 只用 了 1 7 d ， 一般综 采面 需 4 5 d 。对 推进 距 离 短 、 形状 不 规则 、 小 断层 和褶 曲发育 的工作 面 ， 综采 的优 势难 以 发 挥 ， 而机采则 可 随时延 长安装 、 缩短拆 除 。 2 自使用 机采 回采 以来 ， 在 同等 条件 下 ， 正 常 日产量 比炮采 滑移 顶梁 液 压 支架 工 作 面提 高 1 7 0 0 t 左右， 工效 由原先 的 1 0 t ／ 工提高到 2 4 t ／ 工 ， 提高 了单产 及劳动 工效 。 4 施 工组 织 6 需 改进 的 问题 1 作业方式 。采 取分段 移架 、 追 机推 溜作业 方 式 ， 施 工工艺改为 注水一摘增 压柱 3 0架 一 割煤一 伸 出伸缩梁护顶一 移 前后 部输送 机一 移架 一 站增 压 柱一逐段 同样工艺 回采 整排巷一放煤一移托梁 。 2 施工 力 量 。加 强 岗前 培 训 ， 保 证 有 力 的 技 术力量 ， 以老带新 ， 使人员 快速 掌握新 工艺 、 新 技术 ， 为工作 面正 常生产 奠定基 础 ， 实现正 规循环作 业 。 5 效 益分析 5 ． 1安全效 益 Z H 2 0 0 0 ／ 2 0 ／ 2 8 Z A 型 滑移 顶梁 液 压支 架 配 采 煤机 开采在 郑煤 集 团米 村 煤 矿 2 6煤 柱 工作 面实 现 了各 回采工 艺 的统一 ， 为推 动 和 完善 滑 移顶 梁液 压 支架 在三软 煤层条 件下 应用及 推广 积 累了丰富 的经 验 ， 降低 了煤炭开 采 成 本 ， 提 高 了煤 炭 采 出率 ， 降 低 了人 员劳 动强度 。 1 滑移 顶梁 液压 支 架稳 定性 好 ， 支 护强 度 高 ， 安 全性得 到较大 提高 。 2 该 支 架 安 装 的 调 架 油 缸 ， 解 决 了 挤 架 、 咬 架 、 托梁 弯 、 支架 不 正 问题 ， 为 采 面单 产 及 安 全性 提 高 奠定 了 良好 基础 。 3 工作面 移架 时 ， 通 过 液控 单 向锁 控 制 ， 避免 了移架 时托梁后 移 、 支架移不 到位 现象 。 4 减 轻 了工人 的劳 动 强度 。① 采用 机 采 开采 工 艺 ， 机 械化 程度得 到显著 提高 ， 在很 大程度 上降低 了职工 的劳动 强 度 。② 在 煤 壁 比较稳 定 时 ， 人 员 只 需 扳动操 作手 柄 即可 实现 快 速 移 架 ， 及 时维 护 好顶 板。③新改造的推溜器推力大 ， 每根推力达 2 0余 t ， 机道 即使 不清 煤 ， 输送 机 也 可推 动 4 0 0 m m， 工 人 只 需 清少 量 的余 煤就 可 达 到一 个 步 距 ， 极大 减 轻 了工 人 劳动 强度 。 ． 56 ． 1 端头 支 架 滞 后 普 通 支架 ， 使 工 作 面切 顶 线 不一致 ， 造成 工作 面 两端 头 的压力 大 ， 维 护 困难 ； 受 其影 响 ， 采 面上下端 头位 置 的顶 煤无法 有效 放 出 ， 需 进一 步改进 支架 。 2 操作 阀上 的 液 压 管 路铺 设 在 托 梁下 方 ， 长 度较短 ， 且线 路布 置 不合 理 ， 影 响 人 员运 料 、 行 走 及 质量标 准化达 标 。 3 受地 质条 件影 响 ， 采 面在应 用 机 采 回采 时 ， 切巷 长度应 控制 在 1 2 0～ 1 5 0 m， 在 便 于机 采优 势 充 分发挥 的同时 ， 也 便于工 作面 两巷 、 顶 板控 制及工 程 管理 ， 易实 现采 面正规循 环 。 4 为 降低端 头压力 ， 提 高端 头支 护 强度 、 煤 炭 采 出率 ， 建议 增 大端 头 支柱 缸 径 ， 增 设 煤 壁侧 支 柱 ， 优化 布置端 头 电机 、 减 速器 的安装 位置 。 5 为 防止煤 墙片 帮 ， 在 同类 型设 备 、 设施 匹配 时 ， 建议应适 当增加支架控顶长度 ， 将支架最小控顶 距增 加 到 3 ． 6 m， 减少 端面距 离 ； 同 时增 加支 架煤 壁 护帮板 ， 降低煤墙片帮几率。 6 舍 帮挡 矸 板 采 用 链 条 挡 矸 ， 不 能 有 效 控 制 窜渣现 象 ， 煤 炭 采 出率 低 ， 舍 帮 支 柱 无 法 站 尼 龙 柱 鞋 。建议 挡矸板 更换 成可 伸缩式 液压挡 矸板 。 7 目前所选用 的液压推溜器油缸推力小 ， 同 时连接部 位易 出现上 、 下错 位 ， 无 法正 常使用 。建议 增 大缸 径 ， 连接 部位更 换 为灵活 的连接 装置 。 8 为降 低 后 部输 送 机上 翘 ， 建 议 后 部输 送 机 安设封 底板 。 9 建 议 采 煤 机滚 筒 应 优 先选 用 大 直径 滚 筒 、 截 齿选 用 U 9 2型 ， 以 改善 采 煤 机 滚 筒 装煤 效 果 ， 提 高卧底 量 ， 延 长截齿 使用 年 限。 责任 编辑 刘 光雨