大倾角液压支架设计要点及应用注意事项.pdf

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1、 收稿日期: 2006 - 09 - 13 作者简介:冯振忠(1968 - ) ,男,河北柏乡人, 1992年毕业于唐山工程技术学院,现在邢台矿业(集团)有限责任公司 机械厂从事技术工作,任主管工程师。 大倾角液压支架设计要点及应用注意事项 冯振忠 (邢台矿业(集团)有限责任公司 机械厂,河北 邢台 054000) 摘 要:急倾斜煤层的高产高效机械化开采一直是采煤行业的技术难题,由于煤层赋存条件 的特殊性,给安全、高效、机械化开采带来了诸多困难。大倾角液压支架合理设计及正确应用为 该类煤层的顺利开采提供了技术保障。论文阐述了大倾角液压支架的定义、特点及技术要求,并 结合其特殊的使用情况,提出了

2、大倾角液压支架的设计要点及其应用过程中的注意事项。 关键词:急倾斜煤层;大倾角工作面;液压支架 中图分类号:TD355 + 145 文献标识码: B 文章编号: 1671 - 0959 (2007) 0220021203 1 大倾角液压支架的特点及技术要求 支架最大高度不大于312m、使用倾角为35 55;或 最大高度312m以上415m以下、使用倾角20 40 的液压 支架,称为大倾角液压支架。 111 大倾角液压支架的特点 11111 受力状态复杂 当采高为3m,倾角为30 时,顶板对支架的合力作用 点已位于底座的外边,此时支架的掩护梁受侧向力非常大。 因此大倾角液压支架在设计和制造过程中

3、要保证支架有足 够的强度,尤其是掩护梁要有较大的安全系数。 11112 支架自由状态失稳 支架安装在倾角大于20 的工作面,在非支撑状态或自 由状态时,自身失去稳定性。为了防止支架倒架和下滑, 要求支架配备防倒、防滑机构,因此支架的结构比较复杂。 11113 作业环境恶劣 支架在倾角20 55 条件下工作时,顶板冒落碎石或 片帮煤块在重力作用下产生很大的加速度,将威胁工人安 全。工人在倾斜的支架通道内行走和作业,应有完善的防 护装置。 112 大倾角液压支架的技术要求 大倾角液压支架除满足普通支架技术要求外还应满足 一定的特殊要求: 为了防止升、降架时矸石伤人,液压 系统应采用邻架控制;严格控

4、制四连杆机构销孔间隙, 四连杆机构销孔与销轴的间隙应小于116mm; 支架应有 足够的初撑力,初撑力与工作阻力之比不小于83% ,并应 配备初撑力保持阀,使支架保证达到初撑力; 移架机构 在收回位置时,与底座前端单边侧向间隙不应小于30mm; 在支架设计最大使用角度时,应保证支架的一侧活动侧 护板推出和收回后,支架的最大和最小总体宽度满足工作 面最大伪斜角对宽度的要求;支架活动侧护板应为双侧 活动侧护板,侧护板应满足相邻两支架前、后错动一个步 距时,保证移架方向不小于200mm的重合量,相邻两架高 差200mm时,保证支架顶梁侧护板在高度方向上有不小于 200mm的重合量;当工作面倾角大于35

5、 时,支架的人 行通道处应设有可靠的梯子和扶手; 当工作面倾角大于 35 时,在采煤机机道与人行作业空间之间,支架上应有隔 离装置,以防止煤块或矸石伤人; 支架的纵向应设有可 安装防护板的吊钩; 工作面的下端应布置有特殊支架构 成的排头支架组,配备符合安全要求的防倒、防滑、移架、 系统急需解决的一个重要问题。这些地带的共同特点是: 松(围岩结构疏松 ) , 容重小,空隙度大;散,岩石胶 结程度差,或是未胶结的颗粒状岩层; 软,岩石强度低、 塑性大或粘土矿物质多易膨胀; 弱,受地质构造的破坏, 形成许多弱面,如节理、裂隙、片理等破坏了原有岩体的 强度,形成极破碎、易冒落的不稳定岩层。对于这类围岩

6、 条件,主要是不破坏或尽量少破坏巷道围岩的完整性,选 择对围岩破坏最小的进刀方式。掘进机在443运输巷通过5 个月的试验应用,累计完成掘进进尺1500m (其中全岩巷道 180m) ,平均月进尺达到300m,最高进尺达到450m /月, 试验达到了预期效果,填补了新汶矿区半煤巷综合机械化 快速掘进方面的空白,缓解了该矿采掘接续紧张的矛盾。 (责任编辑 马光辉) 12 2007年第2期 煤 炭 工 程 设计技术 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 调架机

7、构,并要求支架操作方便,动作灵活,无蹩卡。 2 大倾角液压支架的设计要点 211 支架的受力分析 对于大倾角煤层特殊的地质条件,支架在工作面受到 的重力可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,随着 工作面倾角的增大,法向力减小,切向力增大,支架稳定 性不好。当倾角达到一定值后,支架将失稳,难以控制, 这个倾角就是综采的极限倾角。倾角越大,支架所受的切 向力增大,法向力减小,从而使工作面支护系统所受的有 效载荷变小,引起支护系统失稳的外载荷增大,工作面支 架下滑、倾倒及架间挤、咬现象加剧;同时

8、煤层倾角的增 大,工作面矿压显现变化也变大。随着倾角的增大,煤层 顶、底板移近量逐渐减小,上覆岩石重力沿层面法向减小, 切向下滑力增大,从而加大了支架的侧向载荷。倾角越大, 支架侧向挤压、倒滑问题就越突出,所以合适的支架选型 是大倾角煤层综合机械化开采成功的关键。 212 主要结构的确定 21211 顶梁形式的确定 顶梁形式应采用结构简单、可靠性好、平衡能力强、 前端支撑力较大的整体顶梁,并设置防倒系统连接筒,在 必要时安装防倒系统。 21212 底座形式的确定 采用半开档的刚性加宽底座形式,有利于减小底板比 压,前端设置过桥以增强整体刚性。过桥上留有固定抬底 座千斤顶的位置,底座下方中后部装

9、有调架千斤顶所需的 连接装置。为了增加支架的稳定性,应尽量增加支架的底 座宽度,降低支架的重心。 21213 推移装置形式的确定 采用倒拉铰接式长推杆结构,其推溜力、拉架力大, 并配备抬底装置,能更好地实现大倾角工作面快速推进。 21214 护帮装置形式的选择 煤壁片帮和梁端冒顶是影响综采效率和工人安全的主 要因素。应选用常规的简单铰接式强度高的护帮板,要求 能够反转180,并能满足护帮板上翘量。 213 防护装置的确定 21311 活动侧护板 1) 活动侧护板的作用: 起挡矸密封作用; 在支架 前移时起导向作用; 起防倒、调架作用。 2) 活动侧护板的安装方向。活动侧护板的活动侧应向 上,以

10、便支架在移架过程中,与其下一支架的活动侧护板 可以扶持上一架支架,同时活动侧护板在弹簧的作用下起 到密封作用。 3) 活动侧护板多采用直角式侧护板,其密封性能好、 接触面积大、导向性能好;可以调架,有利于支架稳定。 21312 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35架组成,排头支架是整个工作面的基础,只要解决 了排头支架的防倒、防滑问题,其余支架的防倒、防滑问 题就可以基本解决。 1) 排头支架的防滑装置。防滑装置可以防止支架下 滑,调节架间距,当支架下滑时,使支架复位。其主要结 构形式: 调架梁,一般布置在底座侧面,在移架时还起 导向作用,防止底座下

11、滑; 调架杆,通过调架千斤顶推 拉滑杆和摆杆实现调架,同时也具有导向功能; 平拉式, 通过连接头、调架千斤顶将邻架底座相连,通过调架千斤 顶的推拉实现调架; 兜角式,调架千斤顶安装在排头支 架的第一架底座的下侧,通过圆环链与第三架底座相连, 当第一架降架后,收调架千斤顶可以实现调架。 2) 排头支架的防倒装置。防倒装置可以防止支架歪 倒,如果出现倒架时,能把支架扶正。其主要结构形式: 斜拉式,防倒千斤顶通过圆环链与排头支架第一架的顶 梁相连,另一端与第三架的底座相连,通过防倒千斤顶的 拉力来实现防倒,常用于倾角较大的工作面;平拉式, 防倒千斤顶通过连接头与相邻两架的顶梁相连,通过防倒 千斤顶的

12、推拉来实现调架。 21313 支架的防倒、防滑 由于有排头支架为基础,一般情况下,工作面中部支 架只是保留防倒装置的位置,平时防倒装置不安装,必要 时再安装。但防滑装置每架都要配备,以便随时调架。结 构形式可以与排头支架的防滑装置一样。 21314 防护挡板 当工作面倾角大于35 时,液压支架必须配备防护挡 板。使采煤机机道与人行空间隔离,避免工作面上部的矸 石或块煤下落时伤人。 21315 防护网的设计 在煤层倾角为30 55 的条件下采煤,一旦有煤块、 矸石滚落,则会使渣块加速运行,对工作人员人身安全造 成极大威胁,为了保证安全生产,利用支架顶梁预留的安 装孔固定刚性防护网。为了避免滚落渣

13、块产生的冲击力太 大而撞坏刚性防护网,应设计制作柔性防护网。刚性和柔 性防护网均吊装在支架顶梁上,并交叉布置。刚性防护网 的打开或降下是通过操作千斤顶来控制的。有行人通过时 升起(即打开 ) , 过后及时降下挡矸。只用柔性防护网不能 有效地挡住渣块,且面积大时不利于通风;而只用刚性防 护网,渣块冲击力易造成护网变形。因此刚性和柔性防护 网交替布置使用有效地阻挡了矸石的滚落,保证了工作面 工作人员的安全。 214 液压系统设计要点 1) 大倾角液压支架的液压系统必须采用邻架控制,上 一架控制下一架,防止移架时矸石伤人。 2) 侧护板千斤顶带限压阀,以保证侧护板与邻架侧护 22 设计技术 煤 炭

14、工 程 2007年第2期 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 收稿日期: 2006 - 05 - 23 作者简介:李 刚(1960 - ) ,男,陕西渭南人,高级工程师, 1982年毕业于太原重型机械学院起重输送机械专业,现 在北京华宇公司西安分公司从事机械设计工作。 长运距带式输送机拉紧装置及行程的确定 李 刚 1 ,王小伟 2 (1 1中煤国际北京华宇公司 西安分公司,陕西 西安 710061; 21煤炭工业西安设计院,陕西 西安 710054)

15、摘 要:文章对带式输送机多种驱动方式的优缺点等进行了分析,认为在长运距带式输送机 的设计中选择合适的驱动装置和拉紧方式及拉紧行程是长运距带式输送机设计的关键,当带式输 送机驱动装置确定后,在选择拉紧方式及拉紧行程时必须考虑驱动装置软启动性能、输送带总长 度、力在输送带中的传递速度、输送带伸长率、输送带安装时输送带张紧程度、输送带接头长度 和安装条件,才能确定一个合适的拉紧方式及拉紧行程。 关键词:长运距;带式输送机;拉紧装置 中图分类号:TD528 + 11 文献标识码: B 文章编号: 1671 - 0959 (2007) 0220023202 随着我国国民经济的发展,带式输送机在煤炭、电力

16、、 建材、钢铁、化工等领域越来越广泛的被使用,且有着运 量越来越大,运距越来越长,带速越来越高的发展趋势。 所以在长运距带式输送机的设计中,如何确定带式输送机 拉紧装置形式及拉紧行程,是带式输送机设计中的关键, 如果带式输送机拉紧行程不够,将会导致带式输送机在启 动时出现打滑现象,从而使其无法正常运行。下面就带式 输送机拉紧形式及拉紧行程问题谈一点笔者的看法。 1 带式输送机拉紧方式种类 111 螺旋拉紧装置 螺旋拉紧装置是一种固定式拉紧形式,由于其拉紧行 程小,允许的最大拉力较小,所以它一般适用于长度小于 80m、且功率较小的带式输送机上。 112 垂直重垂拉紧装置 垂直重垂拉紧装置是一种具

17、有恒张力的拉紧装置,它 能利用带式输送机走廊空间位置进行布置,张紧力的大小 用增加或减少重垂块来实现。目前垂直重垂拉紧装置所使 用的最大拉紧行程为12m。由于垂直重垂拉紧装置可随胶 带张力的变化靠重力自动补偿胶带的伸长,并且结构简单、 成本低廉、可靠性高,所以垂直重垂拉紧装置是各种带式 输送机首选的拉紧形式。 板紧密贴在一起,防止漏矸伤人。 3) 必须保证支架的初撑力。一是保证泵站的压力,二 是要配备初撑力保证阀。 4) 移架、降柱时,防滑装置打开液压锁。 3 大倾角液压支架应用中的注意事项 由于大倾角工作面条件比较复杂,给工作面支架管理 和使用带来了很多困难,使用中应注意: 严格控制工作 面

18、采高,如果出现采煤机割煤高度超过支架最大高度时, 支架顶空,极易发生倒架;保证支架有足够的初撑力, 大倾角液压支架的初撑力对管理顶板和防止支架倾倒尤为 重要,足够的初撑力可以防止支架歪倒和下滑,同时对顶 板管理也有好处;采煤机要割平顶、底板,使支架的顶 梁和底座能很好地与顶、底板接触; 及时移架维护顶板, 防止工作面出现片帮冒顶现象,如果出现顶板冒顶,应及 时处理顶板,加快推进速度;如果支架有歪倒倾向时, 要及时调整,防止支架进一步歪倒; 操作人员应注意观 察顶板和煤壁的情况,注意安全,发现问题及时处理,以 免伤人。 4 结 论 在系统分析急倾斜煤层开采时支架的受力状况、稳定 性的基础上,阐述了大倾角液压支架的定义、特点及技术 要求,并结合其特殊的使用情况,提出了大倾角液压支架 的设计要点及应用过程中的注意事项,为该类支架的设计、 应用提供了经验。(责任编辑 马光辉) 32 2007年第2期 煤 炭 工 程 设计技术 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/