矿用步进式液压拔销装置的研制_巩明.pdf

煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 0引言 液压支架是一种靠销轴连接的四连杆机构。 随着 液压支架规格型号越来越大， 各个部件之间的连接销 轴规格也越来越大。截止目前，我公司制造的 ZFY21000/35.5/70D两柱掩护式放顶煤液压支架的销 轴最大规格达 φ199.2mmx748mm。 该类大型液压支架从制造到井下工作面全寿命 周期内， 需解体过程主要发生在制造厂和井下。一般 在制造厂解体时， 空间和设备相对充裕， 销轴的拆卸 相对容易； 在井下解体时， 由于硐室空间有限， 同时缺 少地面行车等设备的协助， 销轴的拆卸往往成为一个 棘手的问题。特别是对综采面的液压支架， 其回撤速 度直接与煤矿的安全生产和经济效益相关， 决定回撤 速度的关键之一就是液压支架的解体速度， 而液压支 架的解体速度取决于拔销的快慢。 1工况分析 1- 顶梁 ； 2- 销轴 φ199.2x748 ； 3- 掩护梁 4- 销轴 φ199.4x668；5- 底座 ； 6- 销轴 φ199.4x708 图 1销轴在液压支架中的位置 如图 1 所示， 液压支架顶梁、 掩护梁、 底座、 前后 连杆之间靠销轴连接， 在制造、 装配、 运输、 下井、 返 修、 维护等过程中， 这些销轴根据不同的工况需求需 要全部或部分的拆卸。销轴结构如图 2 所示， 其中心 一般加工有不同规格的内丝孔， 用于拆卸。 1- M30 内丝孔；2- 销轴 图 2 销轴结构示意图 1- 待拆解的液压支架 ；2- 拆解硐室 图 3井下液压支架拆解硐室示意图 图 3 为井下液压支架拆解硐室示意图。 从图中可 以看出， 液压支架两侧 1.25m 空间可以利用， 考虑安 全距离因素， 拔销装置外形最大尺寸不宜超过 1m， 重 量控制在 50Kg， 这样两人配合就能完成拔销过程。 一般井下解体液压支架拔销时， 人工使用手拉葫 芦、 撞锤、 起吊锚杆和改向滑轮相互配合拔销， 所需材 矿用步进式液压拔销装置的研制 巩 明 ， 宋金虎 ， 徐艳红 （兖矿东华重工有限公司 ， 山东 邹城 273500 ） 摘要 针对大型液压支架在井下解体时， 受硐室空间限制销轴拆卸困难的问题， 研制一种以液压为 动力、 步进式的拔销装置， 满足不同规格的销轴拔销要求， 安全高效， 具有一定的推广和应用价值。 关键词 液压支架 ； 销轴 ； 步进式 中图分类号 TD355.4文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 02- 0106- 03 Development of Mine Stepping Hydraulic Pulling Device GONG Ming， SONG Jinhu ，XU Yanhong （YankuangDonghua HeavyIndustryCo. ,Ltd. , Zoucheng 273500 , China ） Abstract Aiming at the problem that the large hydraulic support disintegrated in the downhole, it is difficult to dismantle the pin shaft by the space of the chamber. Develop a hydraulic- powered, step- type pin- out device to meet the pin- out requirements of different specifications, safe and efficient. Has a certain promotion and application value. Key words Hydraulic support ； pin ； step type 106 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 料详见表 1。 在拔销过程中受结构件之间配合间隙的 影响， 液压支架部分部件位置不好控制， 需反复调整 多次， 同时存在锚杆容易脱落、 钢丝绳弹跳伤人、 起重 链断链等不安全因素。这种拔销方法速度慢、 安全隐 患多、 效率低， 一般一个班组每班拔销 20 个左右， 严 重影响工作面的回撤速度。 表 11 个班组人工拔销材料表 2 方案设计 结合工况分析， 拔销装置方案的设计要借鉴成熟 的机械结构， 并尽量利用井下已有设备， 原则上要安 全可靠、 简单高效。由于销轴长度 748mm， 如果采用 一次拔出方案， 势必造成拔销油缸行程很大， 从而增 大拔销装置的体积和重量， 总长会超过 1m， 无法在拆 解硐室使用。因此采用步进式拔销方案， 利用油缸伸 出， 缩回， 再伸出， 再缩回将销轴一步一步的拔出。拔 销动力利用井下管道内高压乳化液 （31.5MPa ） ， 利用 双作用中空油缸实现步进功能。 拔销所需拉力计算， 按目前我公司制造最重顶梁 13440kg 计算， 考虑极限工况， 钢材之间无润滑摩擦 系数取 0.15 FKG20.16kN 式中 K 为钢材之间无润滑摩擦系数； G 为重 力， n。 拔销装置的拉力要不小于 20.16kN， 选用结构成 熟的油缸并考虑便携性， 得到表 2 所示参数 表 2拔销装置参数表 3 结构和原理 1- 销轴 ； 2- 导向环 ； 3- 侧护板； 4- 套筒 ； 5- 拔销链； 6- 双作用中空油缸；7- 挡链板 ； 8- 链条截止条 图 4拔销装置结构图 如图 4 所示， 拔销装置主要由导向环、 套筒、 拔销 链、 中空油缸等组成。通过导向环保证拔销销轴与拔 销装置的同轴度， 液压系统中液控单向阀和安全阀保 证了装置在操作中的安全性。 通过匹配不同规格的导 向环和拔销头，可以满足不同型号支架的拔销要求， 产品实现系列化和标准化。 图 5拔销装置液压原理图 图 5 为拔销装置液压原理图， 为了工作系统的安 全和稳定性， 设置了液控单向阀和安全阀， 防止控制 压力过高或过低对系统稳定性造成严重的影响。 液控 单向阀控制压力与控制口活塞面积与锥阀阀口面积 比、 高压口压力、 进液口压力、 高压口弹簧力有关， 在 设计时充分考虑。 拔销装置工作原理如下 1 ） 首先将拔销链前端的 M30 高强螺栓和导向环 配合后拧入销轴内； 2 ） 将套筒与导向环配合插入护帮板的孔内； 3 ） 拔销链从中空油缸内部抽出， 穿过挡链板， 插 上链条截止条； 4 ） 将中空油缸的进回液口连接到井下乳化液管 道； 5 ） 如结构图所示， 中空油缸右侧进液， 将内部活 塞杆向左推动，活塞杆带动挡链环和链条截止条， 将 销轴向左拔出一个活塞杆行程； 6 ） 活塞杆到达最左端后， 左侧进液口进液， 将油 缸复位， 重复步骤 5， 销轴拔出后进入套筒内， 防止销 轴滑落伤人。（下转第 110 页 ） 项目内容 10t 手拉葫芦/台 6 6t 手拉葫芦/台 4 M30 卸扣/个 10 40t 链和连接环/套 20 M30 高强螺栓焊接 40t 链环/个6 M30 撞锤/套 2 起吊锚杆/根10 10 米矿用高强链 10 x40/根 6 Φ100 改向滑轮/个 6 项目内容 外形尺寸/mm Φ230 x950 最小拔销力/kN 126 缸径/杆径/mm 100/70 步距/mm 100mm 最大重量/kg 50 控制方式手动操纵阀 供液压力/MPa 31.5 保护措施液控单向阀和安全阀 107 ChaoXing （上接第 107 页 ） 4结语 该拔销装置主要优点是结构紧凑，操作方便， 简 单实用。 特别适用于井下狭窄空间拆解支架。 总重只 有 48 千克， 拉销力达到 126kN， 一般情况下只要销轴 没产生塑性变形， 都能顺利将销轴拉出。只需操控操 纵阀和链条截止条，两人配合轻松完成拔销工作， 安 全高效。 以金鸡滩煤矿 108 工作面为例， 该工作面共有支 架 180 架，表 3 为该拔销装置应用后的数据统计， 原 本一个班组需要一个半月完成的工作量， 利用拔销装 置仅需 9 天即可完成，有效保障了煤矿生产的连续 性， 该装置的应用得到用户的认可， 具有一定的推广 和应用价值。 参考文献 [1] 崔述铠. 液压支架用液控单向阀控制压力影响因素的研 究与分析[J].煤矿机械， 2014， 36 （10） 81- 83. 作者简介 巩明 （1985-） ， 男， 山东邹城人， 工程师,现主要从事液压 支架、 带式输送机的研究工作。 （收稿日期 2019- 5- 14） 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 的可浮性。 2.4煤泥浮选时气泡 - 方解石粘附几率 图 4气泡 - 方解石粘附附几率 图 4 表明，原煤及吸附 C12LAS 后的 Pm,C 的值 相差不大；而吸附 C12DPPS 和 C16DPPS 后，在前 3.0min 内， Pm,C 值波动较大，这是因为 C12DPPS 与 C16DPPS均含有两个苯环和醚基，而 C12DPPS 使方 解石容易与气泡发生粘附进入到精煤中[8]， 且阴离子 表面活性剂的加入对方解石的污染没有抑制作用。 2.5煤泥浮选时气泡 - 石英粘附几率 图 5气泡 - 石英粘附附几率 从图 5 可以看出， 在前 1.0min 中， 表面活性剂的 加入反而显现出相反的结果， 1.0min 后，表面活性剂 的加入对其 Pm,Q 的值几乎不发生影响，且 Pm,Q 相 差特别小。 这说明阴离子表面活性剂的加入对石英的 浮选回收抑制很明显。这是因为石英属于亲水矿物， 阴离子表面活性剂的吸附使其亲水性增加。 3结论 1 ） 煤泥浮选过程， 刮泡的前 0.5min 内， 表面活 性剂的处理使得煤颗粒 - 气泡的粘附几率达到最大 值， 其余时间段， 表面活性剂对其粘附几率影响较小； 2 ） 阴离子表面活性剂的加入可以抑制高岭石对 精煤的污染，反而增加石英方解石对煤样的精煤浮 选的影响。 参考文献 [1] 王怀法. 近三年来浮选技术的进展 [J]. 选煤技术, 2006 （5） 33- 39. [2] 张孝钧. 难浮煤泥浮选新工艺. 选煤技术 [J]. 1998 （4） 21- 23. [3] 梅国民, 王全强, 刘焕胜. 细粒煤分选方法评述 [J]. 煤炭 技术, 2005, 24 （12） 60- 63. [4] 谢广元, 张明旭 , 等. 选矿学[M]. 北京 中国矿业大学出 版社 , 2001 388- 414, 495- 514. [5] 郭明明, 董宪姝. 煤泥浮选过程中气泡与煤及矿物质粘 附几率的研究[D]. 太原 太原； 太原理工, 2017. [6] 顾少雄. 提高我国难浮煤的浮选效率问题 [J]. 选煤技术, 1985 （2） 12- 16. [7] lbijanic B, Ozdemir O, Hampton M A, et al. Fundamental as- pects of bubble- particle ttachment mechanism in flotation separation[J]. Minerals Engineering, 2014, 65 （2） 187- 195. [8] 程宏志, 蔡昌凤, 张孝钧, 等. 浮选微观动力学和数学模 型[J]. 煤炭学报, 1998 （5） 545- 549. 作者简介 孙璇 （1990-） ， 女， 山西霍州人， 2012 年 7 月毕业于晋中 职业技术学院煤炭深加工与利用专业， 助理工程师， 现从事 选煤技术工作。 （收稿日期 2019- 4- 17 ） 110 ChaoXing