朱慶波 陳廣帥 齊常勝

摘要：通過對新疆華燁煤礦7#煤層綜采工作面地質(zhì)條件的分析，進(jìn)行了綜采設(shè)備配套，并確定液壓支架的架型、工作阻力及主要參數(shù)，并詳細(xì)介紹了結(jié)構(gòu)件特點(diǎn)和液壓元件工作原理。

關(guān)鍵詞：液壓支架;設(shè)計(jì);放頂煤

1 引言

新疆華燁煤礦7#煤層厚度2.7～3.3m，平均厚度2.76m。設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為60萬噸/年。工作面長度180m，走向長度1600m，煤層傾角近水平，煤層硬度在f=3左右。煤礦易于偏幫，瓦斯含量適中。直接頂和老頂為中、粗砂巖，直接底和老底為粉、中、細(xì)粒砂巖，無矸石。順槽尺寸為矩形，運(yùn)輸順槽凈高3米，凈寬5米，回風(fēng)順槽凈高3米，凈寬4米。設(shè)備下井條件為平板車斜井運(yùn)輸，拉下山。

2 工作面總體設(shè)計(jì)TC "二、設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想" ＼f C ＼l "1"

綜采面采用一次采全高工藝，按采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀、雙向割煤，每割一刀煤所需時(shí)間為：

式中參數(shù)均為與采煤有關(guān)的參數(shù)，分別代入相應(yīng)數(shù)值，計(jì)算得知每割一刀時(shí)間約為82分鐘。

按日工作時(shí)間16小時(shí)計(jì)算，工作面長度180m，滾筒截深630mm，工作面日循環(huán)刀數(shù)為9.2刀，考慮采煤機(jī)開機(jī)影響因素及其他影響系數(shù)，日平均有效截煤刀數(shù)為9刀，日推進(jìn)度5.67m。

按年工作日300天計(jì)算，平均割煤厚度2.76m，工作面長度180m，煤的容重?cái)M定1.4t/m³，滾筒截深630mm，工作面年產(chǎn)量約為88萬噸/年，投產(chǎn)后單個(gè)工作面能滿足年產(chǎn)60萬噸的需要。

3 總體方案設(shè)計(jì)TC "三、總體方案設(shè)計(jì)" ＼f C ＼l "1"

根據(jù)對礦方資料分析，考慮臨近煤礦綜采設(shè)備型號及使用情況，并與礦方充分溝通，華燁煤礦配套設(shè)備確定為：⑴TC "3.1 配套設(shè)備選型" ＼f C ＼l "2" 采煤機(jī)：MG300/710-WD;⑵刮板運(yùn)輸機(jī)：SGZ764/400;轉(zhuǎn)載機(jī)：SZZ764/200;⑷中間支架：ZY6600/15/32。

3.1 液壓支架設(shè)計(jì)

中間架主要技術(shù)參數(shù)：⑴支架形式：掩護(hù)式液壓支架;⑵高度范圍：1500～3200mm;⑶支架寬度：1430～1600mm;⑷支架中心距：1500mm;⑸初撐力：5110kN P=31.5MPa）;⑹工作阻力：6600kN（P=41MPa）;⑺支護(hù)強(qiáng)度：0.85MPa（f=0.2）;⑻底板比壓：1.5～2.5MPa（f=0.2）;⑼推移步距：630mm;⑽控制方式：本架手動(dòng)操縱;⑾適應(yīng)傾角：<15°;⑿泵站壓力：31.5MPa

3.2 液壓支架特點(diǎn)

該支架采用兩柱掩護(hù)式型式，其結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、工作穩(wěn)定、模塊化布置，與配套的刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)相互配合和協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)落煤、裝煤、運(yùn)輸和支護(hù)等生產(chǎn)工序的全部機(jī)械化，以達(dá)到高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、安全、低耗的效果，大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕笨重的體力勞動(dòng)，改善作業(yè)環(huán)境。

4 總體結(jié)構(gòu)

ZY6600/15/32掩護(hù)式液壓支架在液壓系統(tǒng)控制下，完成推溜、降架、移架、升架等操作。

ZY6600/15/32掩護(hù)式液壓支架主要由金屬結(jié)構(gòu)件、液壓系統(tǒng)組成。主要金屬結(jié)構(gòu)件有伸縮梁、頂梁、前連桿、后連桿、掩護(hù)梁、底座、推移框架、抬底裝置及活動(dòng)側(cè)護(hù)板等。

液壓控制系統(tǒng)除了立柱、各千斤頂外，還包括各種液壓控制元件（操縱閥組、安全閥、液控單向閥、液控噴霧閥等）和液壓輔助元件（管接頭、膠管等）。

支架各結(jié)構(gòu)件之間及結(jié)構(gòu)件與液壓工作元件間均通過銷軸、螺栓等連接，管路連接采用快速接頭和U型卡型式，拆裝、維修方便。

5 結(jié)構(gòu)件

5.1 頂梁

頂梁是用于支護(hù)、控制、管理工作面上方的頂板，頂板的壓力通過頂頂梁傳遞到兩根立柱上。為了更好地支護(hù)煤壁上方剛暴露出的頂板，頂梁前端上翹，頂梁為雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板。頂梁活動(dòng)側(cè)護(hù)板、掩護(hù)梁等也固定或鉸接在頂梁上，因受力較大并且工作狀況惡劣，要求頂梁有足夠的強(qiáng)度和剛度。

5.2 掩護(hù)梁

頂板來壓后，經(jīng)頂梁和掩護(hù)梁連接銷軸，把來壓傳遞到掩護(hù)梁上，再通過掩護(hù)梁傳遞到連桿以及底座上。再傳遞過程中掩護(hù)梁承受扭矩、彎矩的作用。而且還受到頂板冒落矸石的沖擊。因此要求掩護(hù)梁有足夠的強(qiáng)度與剛度。

5.3 底座

底座承受頂板經(jīng)立柱、掩護(hù)梁、連桿等傳遞的各種力及力矩，然后傳遞到底板上。對于底座除有足夠的強(qiáng)度外，還應(yīng)有對底板良好的適應(yīng)能力，當(dāng)受力時(shí)，底座前端對底板的比壓要小，不能使底座前端壓入底板，或破壞底板的結(jié)構(gòu)。移架時(shí)，使浮煤煤順利地排除倒采空區(qū)。支架的推移框架連接在底座上。底座前端設(shè)有抬底裝置，拉架時(shí)抬底千斤頂活塞桿伸出，壓在推移框架上將底座前端抬起，保證順利拉架。

5.4 前后連桿

前、后連桿與底座、掩護(hù)梁連接，構(gòu)成四連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)保證支架在使用高度范圍內(nèi)，頂梁前端雙紐線軌跡滿足使用要求。

5.5 推桿

推移框架為長推移框架，推移千斤頂?shù)寡b。推移千斤頂通過推移框架推移運(yùn)輸機(jī)和拉移支架。推移框架的前端與連接頭相連，連接頭的另一端和輸送機(jī)連接，推移框架在推拉過程中，可以上下擺動(dòng)一定的角度，以滿足工作面底板不平的要求。

6 液壓系統(tǒng)

液壓支架的動(dòng)力是由乳化液泵站提供的，各種動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)由液壓系統(tǒng)來完成。

6.1 液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

主操縱閥組設(shè)置在底座上，并且本架操作，管路簡單，布置合理，維修方便。

⑴采用統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)，工作壓力為31.5MPa。⑵管路連接均采用快速接頭結(jié)構(gòu)，高壓膠管規(guī)格均為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。⑶為了增大流量和壓力，本系統(tǒng)中主進(jìn)液管徑為DN32，主回液管徑為DN38，噴霧主管路直徑為DN25。⑷將立柱及推移千斤頂兩片操縱閥選定為200L/min的大流量操縱閥，滿足了快速升架和移架的要求。⑸液壓支架工作液為乳化液，采用MT76所規(guī)定的乳化液與中性軟水，按5：95重量比配制而成。

6.2 油缸的配置

7 結(jié)語

本文中的支架及綜采設(shè)備為2009年8月生產(chǎn)制造設(shè)備，在理論上得到了多方面的分析與論證，并且在實(shí)際使用中效果顯著。

2014年華燁煤礦因?yàn)楣ぷ髅骈_采長度的增加，以及新的工作面地質(zhì)條件的變化，增補(bǔ)了18架ZY6600/15/32液壓支架，在機(jī)頭、機(jī)尾各增加一組兩架一組中置式ZTZ16800/17/34端頭液壓支架，并對增補(bǔ)的液壓支架提出了一些改進(jìn)措施。

參考文獻(xiàn)

[1]任曉東，于海亭，張銀亮.韓家灣煤礦綜采工作面液壓支架研制[J].煤礦開采，2008（10）：66-68

作者簡介：朱慶波（1982）;男;山東臨邑人;碩士研究生;高級工程師;2008年6月畢業(yè)于新疆大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)，一直從事煤礦支護(hù)設(shè)備開發(fā)工作。