大采高液压支架使用存在问题及改进对策.pdf

1概述 神华宁夏煤业集团羊场湾煤矿年产能力为 1000 万 t， 属 “一井两面” 矿井， 主要开采赋存稳定的 2＃厚 煤层至特厚煤层， 煤层倾角 8 ～15 ， 局部最大 20 ， 走向方向煤层起伏坡度为 8 ， 最大 14 。煤层可采厚 度为 4.4210.15m， 平均 7.2m， f23。煤层结构较简 单， 一般含 13 层夹矸， 集中于煤层下部， 最大厚度 达 1.42m， 岩性以泥岩为主， f46。羊场湾煤矿首采 工作面， 工作面走向长 2000m， 倾斜长 300m， 设计采 高 6.0m，截深 0.865m。工作面采用的主要综采设备 有 电牵引采煤机、 二柱掩护式液压支架、 刮板运输 机、 顺槽皮带机等设备。 工作面开采实践表明 工作面片帮冒顶严重、 支 架失稳、 采煤机失稳、 刮板运输机下滑等问题极为突 出， 因此解决回采装备的安全可靠性、 稳定性控制和 防片帮漏顶是实现 6.2m 大采高安全高效开采的关键 难题。 2液压支架主要技术特征 液压支架主要特征和技术参数见图 1 和表 1、 表 2、 表 3， 液压支架结构有以下特点 （1） 中间支架采用整体顶梁、 内置式伸缩梁、 二 级护帮板机构、 双侧活动侧护板， 侧护板使用时一侧 可伸缩， 另一侧用锁销固定。 （2） 伸缩梁行程 865mm。 （3） 护帮板加装弯筋板和筋板， 可回转 180 ， 护 帮高度不小于 2700mm。护帮油缸应安装双向液压 锁。护帮板收回时前端梁体的总体厚度为 690mm。 大采高液压支架使用存在问题及改进对策 韩文君柳学猛成惠萍 （神华宁夏煤业集团机电管理部， 宁夏 银川， 750011） 摘要 根据羊场湾煤矿首采工作面配套的国产 ZY10000/28/62D 型大采高液压支架使用情况， 阐 述了大采高液压支架的结构、 回采工艺及流程， 对大采高液压支架使用中存在的问题进行了原因分 析， 并提出相应的解决办法。 关键词 大采高液压支架问题分析解决对策 中图分类号 TD355.3文献标识码 B文章编号 1674-8492 （2013） 03-022-03 图 1支撑掩护式液压支架 1一级护帮板； 2二级护帮板； 3伸缩梁； 4顶梁； 5掩护梁； 6尾梁； 7底座； 8立柱 7 6 5 43 2 1 8 第 11 卷 第 3 期 VOL.11NO.3 2013 年 5 月 May.2013 型号ZYG10000/26/55D支护强度0.951.0MPa 支架宽度1.651.85m顶梁长度4720mm 工作阻力10000kN （398bar）底板比压1.92.18MPa 初撑力7912kN （315bar）推溜力504kN 工作高度26005500mm拉架力989kN 支护面积14.6m2支架中心距1.75m 支架重量40.0t 表 3过渡支架技术参数 表 1基本支架技术参数 型号ZY10000/28/62D支护强度1.031.06MPa 支架宽度1.651.85m顶梁长度4430mm 工作阻力10000kN （398bar）推溜力504kN 初撑力7912kN （315bar）拉架力989kN 工作高度28006200mm底板比压1.902.18MPa 支护面积16m2支架中心距1.75m 支架重量41.0t 型号ZYT10000/26/55D支护强度0.760.80MPa 支架宽度1.651.85m顶梁长度5760mm 工作阻力10000kN （398bar）底板比压1.92.18MPa 初撑力7912kN （315 bar）推溜力504kN 工作高度26005500mm拉架力989kN 支护面积15.6m2支架中心距1.75m 支架重量40.0t 表 2端头支架技术参数 （4） 端头支架采用整体顶梁、 内置式伸缩梁、 一 级护帮板、 二级护帮板机构、 双侧活动侧护板， 侧护 板使用时一侧可伸缩， 另一侧用锁销固定。端头支架 顶梁伸缩梁伸出后与基本架梁端距保持平齐，每架 底座设置 2 组 φ125 mm 辅助推移装置， 不设置底调 机构，顶梁前端预留可安装 2 个辅助支撑立柱连接 座， 带配重。 （5） 支架连接头与刮板运输机连接采用半环卡箍 形式； 推移油缸推溜控制回路设液压闭锁装置， 防止 运输机倒拉；推移头与推杆销轴压板改进结构形式 并加强， 推移框架内加纵筋板。 （6） 端头支架设置防倒、 防滑装置 2 套， 中间支 架全部预留防倒、 防滑、 调架装置位置， 支架全部设 置抬底装置。 （7） 支架最低位置设有机械限位装置， 支架顶梁 和掩护梁最大夹角设有机械限位装置。 （8） 支架进液管上手动反冲式过滤器， 过滤精度 25μm。 3回采工艺与流程 采用双滚筒采煤机机械落煤，采煤机与刮板运 输机联合装煤， 刮板运输机、 转载机、 可伸缩胶带输 送机联合运煤， 两柱掩护式液压支架支护顶板。 工艺流程 采煤机下行割煤→移架→割透下端煤 壁→反向上行空刀清理浮煤→将机头推向煤壁→移 刮板运输机→移动刮板运输机机尾（进入斜切进刀 段） →上部斜切进刀→移架→割透上端煤壁→将刮板 运输机剩余部分推向煤壁→采煤机反向下行割煤。 4大采高液压支架使用中存在的问题 （1） 液压支架推移杆推移输送机困难。 （2） 推移剪切销和推杆上的限位频繁损坏。 （3） 抬底千斤抬底力不够， 且固定螺栓易拉断。 （4） 保护平衡千斤顶易损坏。 （5） 掩护梁腹板有开裂情况。 （6） 顶梁框口后侧主筋与腹板有开裂情况。 （7） 一、 二级护帮千斤顶胶管频繁被挤断。 （8） 顶梁后面的撑板开裂。 5原因分析及解决办法 （1） 造成液压支架推移杆推移输送机困难的主要 原因是刮板运输机推移点过低， 底座间的浮煤极易将 底座压死。 解决办法 将推杆与刮板运输机连接的连接头改 为 “Z” 字型， 并主动抬高了 （47mm） 推移点的位置 （见 图 2） ， 解决刮板运输机推移点过低带来的飘溜问题。 （2） 推移剪切销和推杆上的限位块频繁损坏的主 要原因是将推杆与刮板运输机的连接头改为“Z” 字 型，改好后虽然很好的解决了刮板运输机推移点过 低的问题， 但在拉架的过程中， 连接头对剪切销产生 纵向的分力较大， 造成销轴上窜， 把限制剪切销上窜 的挡块和键销损坏。 解决办法 取消剪切槽后的台阶销， 加大销轴台阶 与限位键销的配合间隙，使剪切销上窜得到缓冲， 缓 解挡块及键销的受力； 改进销轴的固定方式 （见图 3） 。 （3） 抬底千斤抬底力不够， 且固定螺栓易拉断的 主要原因是在调架时抬底千斤的抬底力欠缺，固定 方式不可靠。 解决办法将抬底千斤顶缸径由 140mm 增大到 150mm， 抬底力由 485kN 增加到 557kN； 固定方式有 螺栓固定改为销轴固定， 如图 4 所示。 （4） 保护平衡千斤顶易损坏的主要原因是由于 支架平衡装置设计不合理， 没有机械限位装置， 一旦 图 2改进前后的连接头 改进后连接头改进前连接头 3030 图 3改进前后的推移剪切销固定方式 改进后固定销轴方式 A 向 A 向 原来固定销轴方式 原销轴 图 4改进前后的抬底千斤固定方式 改进后的千斤顶和固定方式 改进前的千斤顶和固定方式 准150 准140 韩文君等 大采高液压支架使用存在问题及改进对策第 3 期23 支架顶梁仰斜， 很容易将平衡千斤油缸拉坏。在试生 产初期就出现了由于支架平衡装置设计不合理， 没 有机械限位装置， 一旦支架顶梁仰斜， 很容易将平衡 千斤油缸拉坏。 解决办法 加设机械限位装置， 如图 5 所示。 （5） 掩护梁腹板出现开裂情况的主要原因是掩护 梁腹板设计强度不够。 解决办法 将掩护梁腹板设计成双层结构， 前后 腹板的搭接为 “W “型焊缝， 如图 6 所示。 （6） 顶梁框口后侧主筋与腹板出现开裂情况主要 原因是固定主筋与腹板包板的设计强度不够。 解决办法 将加大固定主筋与腹板包板的长度， 长度由原来的 160mm 增加到 370mm， 如图 7 所示。 （7） 一、 二级护帮千斤顶胶管频繁被挤断的主要 原因是托板收回过程中， 护帮的胶管随动效果差。 解决办法 设计改进加强护帮板位置， 见图 8。 （8） 顶梁后面的撑板开裂的主要原因是支架在 采高较低时， 有部分矸石涌进， 在降架过程中， 撑板 被矸石挤裂。 解决办法 适当调整采煤高度， 并且增加撑板的 加强筋， 如图 9 所示。 6结束语 针对第一套 6.2m 大采高液压支架在综采面现场 使用出现的诸多问题，经过矿方和厂家技术人员的 共同努力， 通过开采装备的改进， 为大采高液压支架 设备选型及改进积累了一定的经验，可为类似矿井 的开采提供借鉴。 作者简介 韩文君 （1970-） ，机电工程师， 现供职于神华宁夏 煤业集团机电管理部， 主要从事设备管理工作。 图 8改进后的托板位置 图 6改进前后的掩护梁腹板 设计改进增加的第二层腹板 “W” 型焊缝 设计改进加强护帮板的位置 BA 15 4 4 15 图 9改进后的顶梁后撑板 增加的撑板 涌进的矸石 Existing Problem Hydraulic Support; Problem Analysis; Countermeasure （收稿日期 2011-07-22责任编辑 马小军） 第 3 期 图 5改进前后的平衡千斤顶机械限位装置 改进前机械限位装置改进后机械限位装置 图 7改进前后的顶梁框口后侧主筋及腹板 24