張業(yè)雷

【摘 要】綜合機(jī)械化采煤是煤礦開采技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，從20世紀(jì)80年代以來，全球主要產(chǎn)煤國家高產(chǎn)高效綜采技術(shù)迅速發(fā)展，煤礦安全事故也層出不窮，由此帶來的機(jī)械化支護(hù)產(chǎn)品也更新?lián)Q代越來越快，造成綜采工作面高產(chǎn)高效紀(jì)錄不斷刷新，綜采支護(hù)裝備新技術(shù)也層出不窮。超輕型液壓支架的優(yōu)化改造能夠提升作業(yè)效率，為企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益。論文則淺析該種液壓支架構(gòu)造、滑動(dòng)拖輪的改造及生產(chǎn)應(yīng)用。

【Abstract】Comprehensive mechanized coal mining is an important symbol of coal mining technology modernization. Since the 1980s， the high yield and high efficiency comprehensive mining technology has developed rapidly in major coal producing countries all over the world， and coal mine safety accidents are emerging one after another. As a result， mechanized support products are being replaced and replaced faster and faster. Records of high yield and high efficiency of fully mechanized mining face are constantly being set， and new technologies of fully mechanized mining support equipment emerge one after another. The optimization and transformation of ultra-light hydraulic support can improve the operation efficiency and increase economic benefits for the enterprise. This paper analyzes the structure of this kind of hydraulic support， the transformation and production application of sliding tug.

【關(guān)鍵詞】超輕型液壓支架;構(gòu)造;滑動(dòng)拖輪

【Keywords】ultra-light hydraulic support; structure; sliding tug

【中圖分類號(hào)】TD823? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）01-0173-02

1 背景

美國1994年共有80個(gè)長壁工作面，其中有70個(gè)工作面是電液控制的工作面，占87.5%，使用柱掩護(hù)式支架73套，四柱支撐掩護(hù)式支架7套，兩柱掩護(hù)式支架占91.25%，普遍裝備大功率電牽引重型采煤，國外發(fā)達(dá)國家的煤礦采煤輔助設(shè)備已經(jīng)采用新技術(shù)，綜采工作面優(yōu)選世界各國最先進(jìn)的重型高效裝備，實(shí)現(xiàn)一井一面，集中化生產(chǎn)。

反觀我國現(xiàn)有煤礦除了幾個(gè)大型煤業(yè)集團(tuán)，其余大多數(shù)煤業(yè)公司是中、小型礦井，它們一般生產(chǎn)、運(yùn)輸、提升能力都不高，有相當(dāng)大一部分年產(chǎn)只有80～120萬噸的規(guī)模，運(yùn)輸能力也不過200～350t/h，針對(duì)這一現(xiàn)狀，我國從1973年開始引進(jìn)德國、俄羅斯等國家的設(shè)備，經(jīng)歷了消化、吸收、提高的過程，目前我國已經(jīng)形成了較完整的設(shè)計(jì)、制造的體系[1]。

2 ZH2800/15/25型整體頂梁液壓支架概述

ZH2800/15/25型整體頂梁液壓支架是于2010年設(shè)計(jì)的，這種支架是用于煤礦壁式采煤工作面的一種自移式輕型支架，即具有整體性好、安全可靠可自移的特點(diǎn)，又具有體積小、重量輕、運(yùn)輸方便和造價(jià)低等特點(diǎn)。特別適宜沒有條件使用大型綜采設(shè)備的中小型煤礦使用，根據(jù)目前客戶使用的情況來看，完全適合年產(chǎn)270萬噸以下的煤礦，并且應(yīng)用效果比較好。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，可以發(fā)現(xiàn)這種支架大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，并且它要比綜采液壓支架輕便靈活、易于操作、價(jià)格便宜，是非常適合中小型煤礦的經(jīng)濟(jì)架型。

整體頂梁滑移液壓支架主要是由整體頂梁以及與之相連接的尾梁、托梁機(jī)構(gòu)、推移千斤頂和液壓系統(tǒng)構(gòu)成。該支架只適用于較好地質(zhì)條件、采高小于2.5m的緩傾斜煤層。該支架可用于一次采全高水平分層或水平分層的工作面。炮采，采煤高度為1.6～2.5m。

3 支架構(gòu)成及結(jié)構(gòu)特征

支架通過托梁機(jī)構(gòu)將整個(gè)工作面連為一個(gè)整體，工作面整體抗沖擊能力強(qiáng)，提供安全操作環(huán)境;托梁機(jī)構(gòu)是支架頂梁前移的導(dǎo)向與支撐機(jī)構(gòu)，同時(shí)是整個(gè)工作面穩(wěn)定的基礎(chǔ);相鄰支架通過托梁互為支撐;頂梁為整體箱式結(jié)構(gòu)，不鋪頂網(wǎng);支架結(jié)構(gòu)緊湊，底部空間大，以最小空間實(shí)現(xiàn)功能最大;本架操作;液控系統(tǒng)：液壓閥集中控制。

4 超輕型液壓支架的應(yīng)用

由于液壓支架的應(yīng)用是與井下環(huán)境息息相關(guān)的，每一套支架的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)都是根據(jù)井下環(huán)境盡可能相吻合，同樣型號(hào)的支架根據(jù)應(yīng)用煤礦的不同也存在著差別。下面著重探討2010年為山西晉城楊莊煤礦設(shè)計(jì)并制作的ZH2800/15/25G整體頂梁滑移液壓支架的應(yīng)用及改造，此支架結(jié)構(gòu)分為兩大塊：分別是頂梁結(jié)構(gòu)件及液壓部分。

4.1 頂梁結(jié)構(gòu)件用于支撐頂板

該支架頂梁采用鋼板拼焊整體箱形結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵部位的鋼板采用δ20 Q460高強(qiáng)板。頂梁腔內(nèi)裝有推移千斤頂。梁體內(nèi)側(cè)各有2條δ20厚的鋼板，作為托梁機(jī)構(gòu)滑移的導(dǎo)軌，并在后柱的柱帽處增加了一個(gè)柱帽，作為支架的臨時(shí)支撐點(diǎn)，以防頂板初次來壓過大增加支護(hù)強(qiáng)度。其作用主要有3點(diǎn)：①承接頂板巖石的載荷;②反復(fù)支撐頂板，可對(duì)比較堅(jiān)硬的頂板起破碎作用;③為回采工作面提供足夠的安全空間。

4.2 液壓部分重要的液壓支柱

液壓支架的發(fā)展對(duì)立柱的長度、缸徑、密封、型式等諸多方面提出許多新的要求，促使立柱的結(jié)構(gòu)更加合理和有了很大的發(fā)展。早期制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足實(shí)際需要，有的已經(jīng)修改，制定了新的目標(biāo)。

4.3 立柱的主要型式和應(yīng)用

4.3.1 單伸縮雙作用立柱

結(jié)構(gòu)簡單、可靠，屬液壓無級(jí)調(diào)高，調(diào)整高度方便，但調(diào)高范圍小，用在調(diào)高范圍不大的支架上，許多種放頂煤支架裝配單伸縮雙作用立柱。單伸縮雙作用帶機(jī)械加長桿立柱，結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)高范圍較大，有液壓無級(jí)和加長桿有級(jí)兩種調(diào)高方式，使用中經(jīng)常用液壓無級(jí)調(diào)高。操作人員需根據(jù)采煤工作面煤層厚度的變化及時(shí)調(diào)整機(jī)械加長桿的高度（有級(jí)調(diào)高），以滿足支護(hù)要求。如果有級(jí)調(diào)高調(diào)整得不及時(shí)，會(huì)出現(xiàn)支架被壓死或頂空的問題。調(diào)整加長桿的高度費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。本型立柱多用于煤層厚度變化較大的中厚煤層支架上。由于這種立柱各主要承載部件的強(qiáng)度匹配合理，近年來，一些厚煤層支架上也選用了本型立柱，適用范圍有所擴(kuò)大。為進(jìn)一步增大支架調(diào)高比，有的單伸縮雙作用立柱上加有兩個(gè)加長桿，但這種結(jié)構(gòu)的立柱不多。

4.3.2 雙伸縮雙作用立柱

兩高范圍大，屬液壓無級(jí)調(diào)高，操作方便靈活，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工要求高，成本高。本型立柱多用于薄煤層和大采高支架上。由于本型某些缸徑立柱的中缸強(qiáng)度裕度偏小，遇有采煤工作面基本頂壓力顯現(xiàn)強(qiáng)烈時(shí)中缸有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象，損壞立柱。因此，在使用條件允許的情況下，大多選用單伸縮雙作用帶機(jī)械加長桿的立柱。

4.3.3 三伸縮雙作用立柱

一般為三級(jí)液壓無級(jí)調(diào)高，有的在雙伸縮立柱上加一段接長桿，主要是為增加立柱的調(diào)高范圍。國外較早使用了這種立柱，其調(diào)高范圍很大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，第三級(jí)缸內(nèi)壓力很高，對(duì)材料和加工都滿足某些特殊結(jié)構(gòu)支架對(duì)立柱增加調(diào)高的要求。

我們的設(shè)備采用的立柱為雙伸縮雙作用液壓支柱，供支撐頂梁用，其數(shù)量及最大高度可根據(jù)工作面的實(shí)際情況選定，一般每架4～5棵。

該支柱由球頭、導(dǎo)向套、活柱、柱塞、油缸、缸底構(gòu)成。其活柱采用鍍鉻處理，該支柱的工作原理：升柱時(shí)，高壓液體由操縱閥控制，高壓液體流入下腔，柱塞升高，同時(shí)支柱上腔縮小，柱時(shí)頂梁頂緊工作面頂板后，此時(shí)支柱下腔液體壓力為支柱給予頂板初稱力;隨著支護(hù)時(shí)間的延長和頂板壓力的增加，支柱下腔液體壓力也隨之增高，當(dāng)壓力超過支柱的額定工作阻力時(shí)，單項(xiàng)鎖中的安全閥打開，液體外溢，支柱下縮，壓力降低，當(dāng)其壓力降至額定工作阻力以下時(shí)，安全閥關(guān)閉，因而其工作阻力始終保持在工作阻力范圍內(nèi)，故稱恒阻式支柱。提柱時(shí)，由操縱閥控制隨著上腔壓力的增加，支柱的油缸及缸底相對(duì)于活柱體及頂梁上移，而下腔液體則通過液控單項(xiàng)鎖回到主管路，這樣，支柱便被提起。

托梁連接機(jī)構(gòu)是整體頂梁滑移液壓支架的靈魂，支架性能的好壞取決于托梁機(jī)構(gòu)是否安全可靠。支架運(yùn)作時(shí)靠固定在托梁后端的后托梁上的千斤頂，來推動(dòng)支架頂梁整體朝前移動(dòng)，而托梁與頂梁的連接是靠四套滑動(dòng)輪機(jī)構(gòu)完成托梁機(jī)構(gòu)與頂梁的相對(duì)活動(dòng)，托架里的滑動(dòng)輪與四件彈簧相配合，增加了托架與頂梁之間的上下調(diào)節(jié)性。

原設(shè)計(jì)滑動(dòng)輪是由2個(gè)上下疊加的輪子穿在一起用一個(gè)?10的銷軸固定，現(xiàn)設(shè)計(jì)是由完整的一個(gè)鑄造輪外加槽型螺母固定。原設(shè)計(jì)在工作現(xiàn)場(chǎng)使用過程中大輪與小輪經(jīng)常自動(dòng)分開，造成小輪卡在軌道上，受力過大將?10的銷軸卡斷發(fā)生脫軌事故。而采用改進(jìn)后的滑動(dòng)輪后，就不會(huì)發(fā)生這樣的狀況。改革后的滑動(dòng)輪結(jié)構(gòu)大輪的直徑要比軌道寬58mm，小輪要比軌道窄10mm，因此，滑動(dòng)輪無論如何也不會(huì)發(fā)生脫落的問題，而采用槽型螺母的固定，更是使滑動(dòng)輪上下活動(dòng)的可調(diào)性增加了10mm，通過楊莊煤礦、毛則渠煤業(yè)集團(tuán)、山西上榆泉煤礦、高家莊煤礦的實(shí)際應(yīng)用，改造獲得了成功。

5 結(jié)語

以上改進(jìn)是筆者根據(jù)這幾年公司生產(chǎn)的整體頂梁滑移支架在生產(chǎn)及應(yīng)用中發(fā)生的問題進(jìn)行的改進(jìn)，如有不當(dāng)之處，希望各位領(lǐng)導(dǎo)和同事批評(píng)指正。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李愛林.淺談中國液壓支架技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J].能源與節(jié)能，2016（1）：33-35.