大倾角煤层液压支架及输送机防倒防滑装置设计.pdf

4 8 煤 矿 支护 2 0 1 4年第 3 期 石 采庄 中 煤 杯参 评 论 文 大倾角煤层液压支架及输送机防倒防滑装置设计 牛世 胜 [ 冀 中能源机械装备集团 邢 台机械厂 ，河北 邢台 0 5 4 0 0 0 ] 摘 要 大倾 角煤层 机械 化开 采 的安全 性一 直是采 煤行 业 的技术 难题 。本 文针 对 北 票煤 业有 限责任 公 司冠 山煤矿 3 3 4 5 。 大倾 角煤 层 特 殊 的地 质条 件 ，重 点论 述 了大 倾角采 煤 工作 面配套 设备 的 防倒 防滑措 施 ，主要包 括 液压 支架 的 防倒 防滑及输 送机 的防滑等 。 关键词 大倾角 液压支架 防倒 防滑 输送机防滑 1 概 述 北票煤业有限责任公 司冠 山煤矿某工作 面倾角在 3 3 ～4 5 。 之间，属大倾角煤层 ，工 作面倾 斜 面 长 1 2 5 m，走 向 长度 2 1 0 0 m，走 向倾 角 8～ 1 7 。 。煤 层 2 ． 3～ 3 ． 5 m，平 均 3 ． 1 m，最 薄处 1 ． 6 m，大 多在 2 ． 7 ～ 3 ． 4 m 之 间 ，0 ． 8 ～ l m 处 煤 层 夹 矸 比较 集 中。底 板为砂质泥岩 ；顶板为砂岩 ，厚度在 0 ． 4 ～ 1 ． 2 m之间，属易破碎顶板 。整个工作 面有 6处较 大 断层 。 由于该 煤 层 地 质 构 造 复 杂 、断 层 密 度 大 、工作面倾角大，出现了综采工作面液压 支架 易 倒 架 、下 滑 ，支 架 推 杆 滑 动 影 响 移 架、刮板输送机下滑、上方顶板破碎落在支 架 内等 一系列 大倾 角工 作 面开采 难题 ，致 使 工作效率降低 ，严重制约工作面推采速度 。 2 0 1 3年 8月，根据冠 山煤矿 的具 体条 件 ，成 功研 制了 Z z 4 6 O 0 ／ 1 7 ／ 3 7 Q 型支撑掩 护 式大倾 角 液压 支架 ，并合 理地 设计 了防倒 防滑装置 ，解 决 了该 工作面 的上述开 采难 题 ，使 该工 作 面实现 了安 全 、高效 生产 。 2液压 支 架的 防倒 防滑 大 倾 角液 压 支 架一 般 在 倾 角为 2 O ～ 5 5 。 的条件 下 使用 。 在大倾角煤层中，在保持足够的支撑力 或顶板 有 足够 的压力 情况 下 ，普通 液压 支架 自行稳定 ，但是在移架过程中，随着支架降 架 ，释放 大部 分顶 板压 力 ，支架在 自重力作 用下 整体 下滑 或局 部下 滑 ，发生歪 斜 ，导致 出现 倒架 、挤 架 、咬架 和整 体 下 滑 等现 象 ， 在支架推溜中，刮板输送机随支架下窜。 从受 力分 析来 看 ，支架 在工 作面 受到 的 重 力分解 为垂 直 于支架 顶梁 的法 向分 力 和平 行于工作面的切向分力 。其法向分力有利于 支架 的稳定 ，切向分力推动支架沿煤层向下 滑 动和 翻倒 ，不利 于 支 架 稳 定 。倾 角 越 大 ， 支 架所受 的切 向力 增 大 ，法 向力 减小 ，支 架 的倒滑问题就越突出。所以，配备符合安全 要求 的防倒 、防滑装置是大倾角煤层综合机 械 化开 采成 功 的关 键 。 针对该采煤工作面特殊的地质条件 ，我 们采取了一些列措施。 2 ． 1 排 头支 架的 防倒 、防滑 装置 对于大倾角液压支架 ，必须配备排头支 架 ，排 头支 架 由 3 ～ 5架 组 成 ，排 头 支 架 是 整个工作面的基础，其作为工作面支架防倒 防滑 的稳 固点 ，是整 个 回采 的基本 点 ，只要 解决了排头支架的防倒、防滑问题 ，上部其 余支架 以此为基准 ，整个工作面支架的防倒 防滑 问题 ，就 可 以得 到解 决 。 5 0 煤矿支护 2 0 1 4年第 3期 以与排 头支架 的防滑装 置一样 ，以下架 侧 护 板 为导 向 ，调 整下 架底 调千 斤顶 顶住本 架底 座 ，辅 助本架 推 移 杆 ，前 移 支 架 ，到 位 后 ， 升紧支架。接着依次类推前移上一架直到机 尾。操作均采 用邻架操 作，上架 操作下 一 架 。也 可参 看 图 4所示 的工 作 面支架 防倒 防 滑 装 置图 。 干 闩 亡 1 。 l 『 1 爪 一 _ n ’ c n T 『 T 一 褥 ⋯ l }． 蠲 ⋯ 广f] 广『] 厂 ] 盖 匪 r 葺 『一 E 4 荦 r _ 1 F ’ 1 主 [ 图 4工 作 面支 架 防 倒 防 滑 示 露 图 2 ． 3输送 机 的防 滑 输送机防滑 是大倾角煤 层综采 工作 面 “ 三 机 ” 防 滑 的 基 础 ，这 是 因 为 采 煤 机 是 “ 骑 ”在输 送 机 上 行 走 ，若 输 送 机 的 防 滑 问 题 没 有解 决好 ，采 煤机 防滑 就 失 去 了基 础 。 现在 先进 的采 煤机 都是 销轨 牵引 ，销轨 是 固 定在 输送 机上 的 ，只要 输送机 防 滑 问题 解决 了，采煤 机 防滑 问题 也 就解决 了 。输送 机 又 是液压支架的防滑基础 ，因为每架液压支架 都是 通过 推杆 与输 送机 对 应 的 中部槽 连 接 ，如果 输送 机 防滑 问题没 有解 决 ，每循 环 产生 下 滑 ，就 迫 使 液 压 支 架 往 前 移 架 时 下 滑 。一般 情况 下 ，防滑 措施有 三 种 ①靠 支 架 的 推 移 机 构 限 位 。采 用 宽 推 杆 ，与底座间隙, ff t J -, ，限制输送机下滑，只 适用于倾角不太大的工作面。 ②采 用输 送机 防滑 装置 ，由千斤顶 和 圆 环链 组成 ，一 端 与 输 送 机 挡 板 上 耳 座相 连 ， 另一端与其上邻 3 ～5架底座相连，靠千斤 顶 的闭锁 力量 阻止 输送 机下 滑 。 当输送 机 下 滑时，靠防滑千斤顶的拉力向上提拉复位 。 ③ 在采煤 工艺 上采 取措 施 ，工作 面采 用 伪斜 式 开采 。 当输 送 机下滑 时 ，先推 输送 机机 头 ，使 输送机向上窜动。只适用于工作 面高度小 、 倾 角不 大 的情 况 ，否则 不安 全 。 Z Z 4 6 0 0 ／ 1 7 ／ 3 7 Q 液 压 支 架 设 计 三 种 方 式 做到输 送 机 防滑 ①减小推杆与底座的间隙，从而使摆杆 摆 动量 减小 ，实 现输送 机 防滑 ； ② 支架 底座 前设 置有 调推 杆千 斤顶 ，当 推杆发 生下 滑 时 ，可利用 千斤 顶复 位 ； ③ 利用 支架 锚 固刮板 输送 机 ，利 用 支架 底座 防滑 耳上预 留 的直径 1 0 0防滑孔 ，利用 连接 头 、防滑 千 斤 顶 、 圆环 链 与 溜 槽 连 接 。 以支架为支点利用防滑装置牵引刮板输送机 防止 溜子 下滑 ，如 图 5所 示 。 3其它措 施 图 5 输送机防滑示意图 3 ． 1 四连 杆 参数 的优化 选择 合理 的 四连杆 参数 ，控 制支 架顶 梁 双扭 线 的 变 化 ≤ 3 0 mm ，减 小 连 杆 及 掩 护梁的受力和弯矩 ，控制支架的重心变化范 围 ，提高整架的稳定性 。同时，前 、后连杆 设计为双连杆，抗弯矩箱型足够高 ，抗偏载 能力强 ，支架稳定性好 ，可靠性高。另外， 控 制 四连 杆 与底座 和掩 护梁 、顶 梁与 掩护 梁 的 铰 接 孔 的 孔 、轴 的 配 合 间 隙 不 大 于 1 mm，以及控 制各 连 接 耳 的 横 向配 合 间 隙单 边 不大 于 4 mm。 3 ． 2 顶梁 、掩护 梁侧 护板 设计 大倾 角 支架 的顶 、掩护 梁侧 护板 对支 架 的挡矸 、防 倒 、调架 起着 重要 的作用 ，在设 计 支架 时尽 量增 大侧 推机 构 的调架 能力 ，加 2 0 1 4年 第 3期 煤 矿支 护 5 1 高侧 护板 的高 度 ，当支架 有倒 架趋 势 时 ，侧 调 机 构 还 可 有 效 地 对 支 架 扶 正 ，支 架 移 架 时 ，顶梁侧 护 板 还 可作 为支 架 的导 向装 置 。 选 用 大缸径 侧 推千斤 顶 ，并采 用液 压单 向锁 控 制 ；顶 、掩 护梁侧 护 板 均采 用 Q6 9 o高强 度板材料 ，提高设计强度 。在 中间架顶梁和 掩护梁上 的活动式 侧护 板设计 了缸 径 1 0 0 mm 的侧推千斤顶 ，顶梁和掩护梁共布置 4 个 侧 推千 斤 顶 ，总设 计 推 力 为 9 8 8 k N。整 个 工作 面支 架 通 过 侧 护 板 和底 座 防滑 装 置 ， 使支架一架一架地靠在一起 ，形成稳定 的静 止 状 态 ，保 持 和维 护支架 的稳 定 ，从 而实 现 了支架静止状态的安全稳定工作。 3 ． 3底座 设 计 为了有效降低支架重心 ，结构设计底座 质量 尽量 不 小 于 支 架 质 量 的 2 5 ， 以 提 高 其 稳 定性 。 4结 语 ①井 下 使 用 表 明 ，为 冠 山 矿 Z Z 4 6 0 0 ／ 1 7 ／ 3 7 Q大倾角液压支架所做的防倒防滑设 计是合理的。 ②由于大倾角工作面条件比较复杂，在 实际操作 中往往要针对具体的地质条件对液 压支架的防倒防滑 、输送机的防滑进行合理 的选 型 、设计 ，以 最 大 化 的实 现 防倒 防滑 ， 保证采煤的安全、高效 。 作者 简介 牛 世 胜 男 ， 1 9 6 8年 出生 ，毕 业于北京科技大学矿业机械专业 。现在冀中 能源机械装备集 团邢台机械厂工作，高级工 程 师 。联 系 电话 0 3 1 9 2 0 6 7 0 7 6 。 收稿 日期2 0 1 4年 O 6月 1 3日；责任编辑孙玉萍 上 接第 4 4页 下，充分发挥锚杆对底鼓的作用 。最后采用 水泥浇注，最大能力控制底板的变形量。 5 三 角碹加 固 三 角碹 位置 巷道跨 度 特别 大 ，全 部 压力 都是依靠三角碹来支撑。采用三角碹分三个 方位全面注浆 ，注浆后破碎的岩石全部被重 新加固，即使岩层中极为微小的裂隙也被粘 和起来胶结成整体。注浆后岩层的结合强度 加强。并结合通过浇注砼牛鼻子提高三角碹 的支撑 力 。 6 效 果分 析 ①巷修工区、掘进三区通过运用砌碹巷 道扩修支护技术，提高了围岩的强度 ，增加 了巷 道 围岩 的稳定性 ，有利 于 围岩承 载圈 的 形成 。破 碹扩 修后 ，巷 道断 面增 大 ，安全 性 提高 ，大大提高了断面利用率，对巷道 的后 期维护起到了积极 的作用。 ②近井壁锚网喷 、注浆联合支护方式施 工 保证 了井 筒 的完 好 性 ，有 效 地 支 护 顶 板 ， 保证了巷道的整体稳定性。 ③采用安设锚杆支护 、混凝土浇注底板 有效 地 控 制 底 鼓 现 象 ，减 少 了卧 底 整 修 次数 。 ④辅助顶板支护技术成功解决了高冒区 的巷道成型问题 ，很好地解决 了高空危岩悬 矸掉 落 、影响 矿井 通风 的问题 。 ⑤提高了巷道的服务年限，矿井提高了 经济效益 ，节省巷道修复费用 3 6 0万元 。 第 一作者 简 介管元 峰男 ，1 9 8 6年 出生 ， 山东省莱芜市人。现在新汶矿业集团公司鄂 庄煤 矿 技 术 科 工 作，工 程 师。联 系 电 话 1 8 7 6 3 4 4 5 5 9 0。 收稿 日期 2 0 1 3年 1 1月 0 4日；责任编辑孙玉萍