液压支架的选型与维护.pdf

第 4期 2 0 1 3年 l 2月 水力采 煤与 管道运 输 HYDRAUU C C0AL Ml NI NG ＆ PI P E L I NE T RANS P ORrr AT I ON No ． 4 De c． 20l3 液压支架 的选型 与维护 苗运动 国电 蒙东能 源控 股有 限责任 公 司 内蒙古 锡林 海特 0 2 6 0 0 0 摘 要 介 绍 了液压 支架的分类及 选型原 则 ， 给 出 了关键技 术参 数的计 算方 法及 日常 维护应 注 意的事项， 为用户合理选择与使用液压支架提供 了必要的技术指导。 关键词 液压支架选型参数维护 中图分类号 T D 3 5 5 ． 4 2文献标识码 B文章编号 1 0 0 60 8 9 8 2 0 1 3 0 40 0 4 4 0 3 液压 支架 是一 种利 用液 体 压力 产 生支撑 力 并实现 自动移设 来 进行 顶板 支 护 和管理 的一 种 液压动力装置 ， 是综合机 械化采煤 不可缺 少 的配 套设备 。 生产实践表明， 液压支架具有强度高、 支护 性能好 、 移设速度快 、 安全 可靠等优 点 ， 能提高采 煤工作面产量及 回采率， 大大降低劳动强度 ， 并 实现安全生产 。 1 液压支架分类及特点 液压支架的分类方式很多 ， 主要可以按照支 架 与 围岩 的相互 作用 关 系、 立柱 的布 置方式 、 支 架 的使 用条 件和结 构特 点来分 ， 可分 为 以下 3种 基本 类型。 1 ． 1 支撑式液压支架 支撑式 液压 支架有垛式 和节式两种 。 垛式支架的作用好像一堆木垛 ， 所 以叫它为 垛 式支架 。垛式 支 架 一般 具 有很 长 的顶 梁 。立 柱的支撑 力通 过顶 梁 完全 用 于支 撑顶 板 。垛 式 支架支撑力大 ， 切顶性能好 ， 稳 定性较好 ， 工作空 间 比较大 ， 容易满足通 风 的要 求 。垛式支 架 由于 顶梁 较宽 又 长 ， 移架 时顶板 暴露 的面积较 大 ， 在 直接顶比较破碎的顶板条件下使用很 困难。所 以垛式支架仅适用于顶板较坚硬和稳定 的煤层 。 节式支架 由前后 立柱 、 顶 梁 、 底 座 组 成一 个 框节 。一架节式支架一般 由两个框节 组成 ， 也有 的由 3节或更多的框节组成 ， 所 以叫它 为节式支 架 。由于节式 支 架立 杆 的支撑力 也 是 完全 用 于 支撑顶板， 所以它也属于支撑式支架。它与垛式 支架相 比， 结构 比较灵巧， 质量较轻。移架时顶 板 暴露 的面积 较小 ， 对 顶底 板 的适 应性 较好 ， 但 是它 的稳定性很差 ， 容易倒架 。从 现在支架发 展 情况来看 ， 基本被淘汰。 1 ． 2掩护式液压支架 掩护式支架没有支撑部件即顶梁， 只有掩护 部件 ， 立柱 的承载能力完 全用 以承受掩护粱 上 的 载荷 冒落的矸 石 。所 以称 为掩 护式 支 架 。掩 护 式支架适于顶板特软、 特破碎的煤层。 1 ． 3支撑掩护式液压支架 支撑掩护式液压支 架 的顶 梁很长 与垛 式支 架 的顶梁相似， 掩 护梁很短 ， 4根立 柱组成 垛式 结构。这类支架对预板 的控制主要是立柱通过 顶梁来支撑顶板， 掩护梁只隔绝支架后面冒落的 矸石 ， 所 以称 为支 撑掩 护式液 压支 架 ， 实质 上它 是加强挡矸装置的垛式支架 。 2液压支架的架形选择原则 在 选择 液压 支架 时 既要保 证 对工 作面 顶板 参考 文献 [ 5 ] [ 1 ] 彭苏萍等． 煤矿安全高效开采地质保障技术[ M] ． 中国矿 大 出版社 ． 2 0 0 7 [ 2 】 朱炎铭等． 开滦 集团 钱家营矿地质报告 1 9 9 8 2 0 0 8 [ R ] ．中国矿业大学资源与地球科学学院， 2 0 0 9 [ 3 ] 崔若飞， 孙学凯． 崔大尉煤矿三维地震动态解释技术[ J ] ． 煤 田地 质与勘 探 ， 2 0 0 8， 3 6 6 6 7～6 9 [ 4] 王健． 曰采 工作 面 电磁 波坑 透技 术研 究与 应 用 [ J 】 ． 煤矿 开采 ， 2 0 0 5 1 l 6～I 7 4 4 [ 6] 葛家德 ， 王经 明． 疏 水 降压法 在煤矿 中的应 用 [ 】 ] ． 煤 炭 工 程 ， 2 0 0 7 8 6 36 5 马长青． 利用精细地质研 究成果指导剩余油挖潜 [ J ] ． 中 国石 油和 化 工标准 与质量 ， 2 0 1 1 ， 3 1 5 1 6 2 作 者简 介 马新平 1 9 7 2一 ， 男， 河北省 平 乡人 ， 1 9 9 3年 毕业 于 长春 地 质学 院煤 田地 质 与勘 探 专业 ， 从 事矿 井地质及钻 探 工作 。 收稿 日期 2 0 1 30 73 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年 l 2月 苗运 动 液 压 支架 的选 型与 维护 第 4期 实现可靠的支撑 ， 又要避免过大的设备投资， 导 致不必要的浪费。因此 ， 液压支架的正确选型对 工作面经济效益关系重大。 液压支架架形 的选 择 ， 主要取 决于 液压 支架 的力学性 能是 否 适用 矿 井 的顶 底板 条 件 和其 它 地质条件 。在同时允许 选用几 种架形 时 ， 应优 先 选用便宜支架。支承式支架最便宜 ， 其次为掩护 式。支承式支架适合 于稳定顶板。掩护式支架 适合于中等稳定和一般破碎的顶板。支承掩护 式支架适合于周期来压强烈， 中等稳定和稳定顶 板 。 在综采工作面支架选 型时， 还应注意 的原 则 ①对 于不稳定和中等稳定顶板， 应优先选用 二柱掩护式支架 。但在底板极松软条件下 ， 必须 严格验算并限制支架底座尖端 比压 ， 不得超过底 板容许比压即极限载荷强度。在此条件下 ， 通常 应避免使用重型支架。②对于非常稳定和稳定 的难垮落顶板和周期来压强烈和十分强烈的顶 板 ， 应优先考虑选取 四柱支撑掩护式支架。③众 所周知， 三点决定一个平面， 由于顶板不平 ， 四柱 式支架中总有一根支柱对顶板的实际支撑力很 低 ， 因而二柱式掩护支架支撑能力利用率高于四 柱式。即二柱式支架对顶板 的实际支撑力高于 同样名义 额定阻力 的 四柱式 支架 ， 特别是对 机道 上方顶板的支护强度。④在不稳定顶板条件下 使用 四柱式支架应注意对机道上方的顶板控制， 包括增加前任阻力及可伸缩前梁等。 3 关键技 术参数的确定 3 ． 1 支架高度 首先确定支架适用煤层的平均截高， 然后确 定 支架高度 。 ． 支架最大结构高度 ～ 一 S ， 支架最小结构高度 H 一 s 式 中 一 、 为煤层最大、 最小截高， m m； S 为 伪顶 冒落 的最大厚度， 大采高支架取 2 0 0～4 0 0 m m， 中厚煤层支架取 2 0 0～3 0 0 m m， 薄煤层支架 取 1 0 0～2 0 0 mm； S 为 周 期来 压 时 的下 沉 量 、 移 架 时支 架 的 下 降量 和顶 梁 上 、 底 板 下 的 浮矸 之 和， 大采高支架取 5 0 0 9 0 0 m m， 中厚煤层支架取 3 0 0 4 0 0 m m， 薄煤层支架取 1 5 0～ 2 5 0 m m。 3 ． 2支护强度 和工作 阻力 支护强度为支架有效工作 阻力与支护面积 之 比。顶板所需支护强度取决于顶板等级和煤 层厚度。制订不同顶板等级的支护强度标准， 支 护强度按规定选用或按经验公式估算 qK Mp g1 0 g MP a 式中 K为作用于支架上 的顶板岩石厚度系数， 一 般取 5～8 ； M 为截 高 ， m； P为岩石 密度 ， 一般取 2 5 7 5 k g ／ m ， g为重力加速度 。 支架支撑顶板的有效工作阻力 Qq F1 0 k N 式中 F为支架 的支护 面积， F c 曰 K ， m ； 上 ， 为支架顶梁长度， m； C为梁端距 ， m； B 为支架顶梁 宽度 ， i on ； K为架 间距 ， m。 3 ． 3中心距 和宽度 支架中心距一般等于工作面 1节溜槽长度。 液压支架中心距大部分采用 1 ． 5 m。大采高支架 为提 高稳 定 性 ， 中心距 可采 用 1 ． 7 5 m， 轻 型支架 为适应中小煤矿工作面快速搬家的要求 ， 中心距 可采用 1 ． 2 5 m。 3 ． 4初撑力 初 撑力 大小 对 支架 的支 护性 能 和 成本 有 很 大影响。较大初撑力能使支架较快达到工作 阻 力 ， 减慢顶板的早期下沉速度， 增加顶板 的稳定 性。但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求提 高。一般取初撑力 为 0 ． 6～0 ． 8 倍 的工作阻 力 。 3 ． 5 移架力 和推溜力 移架力与支架结构、 质量、 煤层厚度、 顶板性 质等有关。一 般 薄煤 层 支架 移架 力 为 1 0 0～ 1 5 0 k N； 中厚煤层支架为 1 5 0 3 0 0 k N； 厚煤层支 架 为 3 0 04 0 0 k N。 推溜力一般为 1 0 0～ 1 5 0 k N 。 4 日常维护 在 合理选型 的前 提下 ， 必须进 行必 要 的 13常 维护才能保证液压支架的技术性能， 进而确保井 下的安全生产。日常检修从以下几个方面进行。 4 ． 1 结构件 底 座 、 顶梁个 别 柱窝 柱 帽 损 坏裂 纹 ， 只要 用碳 弧气刨 把 裂 纹处 处理 至 一定 深度 重新 焊 接 即可 ， 尽量 不要更换 更换柱窝 、 柱帽需要破 坏结 构件顶、 底板， 从而影响主要部位强度 。 底 座 、 顶梁 、 掩护梁铰 接销 轴 、 四连杆 与销孔 配合后的最大间隙应小于 1 ． 5 m m， 支撑高度大于 4 ． 5 m的液压支架， 四连杆各铰接点配合间隙不 大于 1 ． 0 m m， 各 结 构 件 总 横 向 间 隙 不 大 于 4 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年 l 2月 水力采煤与管道运输 第 4期 l O mm。各铰接孔变形拉 长需 补焊重新加 工。 顶梁、 掩护梁、 前梁、 底座 、 插板等大面积结 构件在乎面尺寸上变形 以不影响使用性能为标 准 ， 焊缝正常不能开焊 。 构 件 平 面 出 现 凸 凹 坑 面 积 不 超 过 1 O 0 0 0 m m 、 深度和高度不超 2 0 m m， 每平方米不 超过丽处 。 侧护板 侧 面与上 平面 的不 垂直 度不 大于 3％ 。 复位弹簧塑性变形不得超过 5 ％。 护 帮板平整 、 平面变形量 不超 2 ％ ， 安装后不 扭 曲 ， 收 、 放到位 ， 无蹩卡现象 。 构件 上 铰 接 孔 不 能 撕 裂 开 焊 ， 磨 损 量 不 超 5 ％ 指有挡销板侧 ， 主要 耳座 、 立板 变形 量不超 l O m m， 千斤顶、 耳座孔磨损不超直径的 8 ％， 不符 合标准可堆焊 lq L ， 堆焊时 ， 避免花补 ， 且尺寸误 差控制在 2 m m 。各种耳座应是整体结构， 不得电 焊对接 。 推 拉 杆 前 连 接 处 上 下 板 间 距 变 形 不 超 l O mm， 孔 不超 直径 的 1 O ％ ， 否则 堆焊补 孔 ， 两孔 同轴 度 以穿人 销轴 为基 准 ， 压 销齐 全 ， 推拉 滑块 磨损不超 5 m m。十字头变形 以不影响使用为准 ， 否则予 以整形 ， 损坏的应 予更换 。 移后溜杆不能有开焊、 撕裂， 单架配试安装。 掩梁与后连杆连接处开档大的予 以恢复到 原尺寸 ， 误差为 4 - 5 mm。 失效和磨损超过 5 m m的挡销板 、 应割除、 重 新加焊 。 管架 夹 变形 ， 开焊应整形 、 加 固 ， 丢失 的应 加工焊 固。 弹簧、 导向杆逐个检查， 不能弯 曲， 影 响收 缩 。 各结构件主筋出现断裂的， 如果 出现细小裂 纹且不超总宽度 的 1 ／ 3， 可打坡 口补焊 ， 超 1 ／ 3则 贴板栽焊 ， 板厚度不小于 2 0 ram， 如果 裂纹 出现位 移 ， 则贴板处理 ， 整件主筋全 部断裂则 予 以报 废。 所有结构件修补， 件所有开裂部位 ， 在补焊前必 须彻底清除开裂焊缝 最好用碳弧气刨 以减小热 影响区 才能保证焊接质量。焊接材料和加强板 必须与原设计性能相符 ， 以确保强度。 b 6 O mm以上 销 轴 、 磨 损 超 过 3 ％ 可补 焊 ， 加 工至原尺寸 ， 弯 曲可 整形处 理 ， 变形 量 超过 1 O ％ 予 以报废 。 4 ． 2 立柱 、 千斤顶 4 6 立柱 、 抬底油缸 、 推移 千斤顶 、 平 衡千斤 顶等 主要部件组装宪后必须按 5 ％进行保压试验， 确 保安全使用 。 立柱 、 千斤顶与密 封圈相 配合 的表面有 下列 缺陷时允许用油石修复 指工作段活柱为 2 0 0 m m 以 下 ， 活 塞 杆 为 7 0 mm 以 下 轴 向 划 痕 深 度 0 ． 2 m m， 长 度 小 于 5 0 mm； 径 向 划 痕 深 度 小 于 0 ． 3 m m， 长度小于圆周 1 ／ 3 ， 同一圆周上划痕不多 于 2条 ； 轻微擦 伤 面积 小于 5 0 m m ， 同一 圆周上 擦伤不多于 2处。活柱上的麻点深度不超 1 m m， 直径不大于 2 mm， l O 0 0 0 m m 以内不超 2处 。 各类缸体不得弯曲， 内孑 L 直线度、 圆柱度以 不磨 、 刮各种配合件为原则， 缸体 内划痕深度不 大于 1 m m， 长度 不超 5 0 m m、 磨损 剥 落不 大 于 2 5 m m 。内孔尺寸符合出厂要求， 缸体固定耳座 完好 。 缸体不得有裂纹 ， 缸体端部环形槽必须 完 整， 管接头无变形。 活柱不得弯曲变形 ， 活柱不超 1 ‰ ， 活塞杆不 超 2 ％ 0 ， 且保证缸体内伸缩 自如， 加长杆在活柱内 能伸、 能缩 ， 弯曲变形应予以更换 ， 轻微弯曲可车 削校直 ， 再用 。 立柱、 推移千斤顶、 缸体、 各类活柱、 活塞杆 外径尺寸必须符合设计要求。立柱及各类千斤 顶、 挡片固定可靠， 半环 、 半环套完好， 间隙合理。 镀层出现轻微锈斑， 整件不多于 3处， 每处 面积不大于2 5 m m 。重新电镀油缸、 立柱必须保 证 电镀件质量 ， 包括电镀层厚 度 、 表面光 洁度 、 尺 寸公差 特别是电镀件针孔率 ， 每平方厘米不得 有 直径 大于 0 ． 2 mm的针孔 1 0个 。导 向套 点蚀 严重的必须处理 ， 缸筒内部锈蚀严重时必须做珩 磨处理。清洗完的各种缸筒必须均匀涂抹乳化 油 严禁 涂 抹机 械 油 ； 组 装 时尽 量 涂抹 凡 士 林 尽量不用其它涂料防止造成液压系统循环不 畅 。 5 结语 液压支架的投资 占整套综采设备的 6 0 ％ ～ 7 0 ％ ， 合 理地选 型可 以节 省不 必要 的投 资 ， 正 确 的日常维护保证设备的技术性能， 有利于井下安 全 生产 ， 必将带来 巨大 的经济效益 。 作者简介 苗运动 1 9 6 5一 ， 山东临沂人， 就职于国电蒙东能源控股有 限责任公 司， 主要从 事煤矿 安全 生产管 理工作 。 收稿 日期 2 0 1 30 80 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m