大倾角极薄煤层综采设备配套及液压支架设计.pdf

大倾角极薄煤层综采设备配套及液压支架设计 宁桂峰,杜忠孝 煤炭科学研究总院 开采设计分院, 北京 100013 [摘 要 ] 针对大倾角极薄煤层的复杂地质条件, 对配套设备进行了适应性研究, 并提出了改 进意见。完善了大倾角极薄煤层支护设备的防护性能, 对类似条件下煤层综采具有指导意义。 [关键词 ] 大倾角; 极薄煤层; 综采; 配套; 液压支架 [中图分类号 ] TN925[文献标识码 ] B [文章编号 ] 1006-6225 2009 01 -0075-02 Coordination of Ful- lmechanizedM ining Equipm ents and Powered SupportDesign for Extremely Thin Coal Seam with LargeAngle [收稿日期 ] 2008- 09- 05 [作者简介 ] 宁桂峰 1972- , 男, 山东泰安人, 工程师, 主要从事液压支架 CAD /CAE和支护设备设计等方面的设计、研究工作。 薄煤层综合机械化开采已经在国内推广应用,特别 是刨煤机的成功应用, 为薄煤层开采提供了范例, 但由于刨煤机工作面应用条件苛刻,元器件国产化 率低,投资大,易损备件价格高, 严重制约薄煤层 的综采应用。随着综采技术的进步,应用采煤机实 现大倾角薄煤层综采已成为可能。关键是处理好输 送机的防滑和支护设备的防倒防滑,采煤机的防 滑, 以及预防煤块和矸石的飞溅伤人等。 1 极薄煤层采煤机的改进 采煤机的装煤效果和滚筒直径有密切关系, 采 煤机滚筒直径越大装煤效果越好, 在采高允许的情 况下,尽量加大滚筒直径是提高装煤率的有效办 法。但在极薄煤层条件下, 煤层薄,采煤机滚筒较 小, 装煤效果差, 是采煤机普遍面临的难题。为解 决这个问题, 将滚筒向采空区一侧靠拢,减小采煤 机综采横向断面尺寸, 减少煤壁到输送机中心线的 距离,同时在采煤机摇臂上设计出装煤豁口,迎合 滚筒螺旋角逆向装运, 如图示 1 。 薄煤层采煤机由于垂直空间受到限制, 纵向尺 寸减少, 其模块化设计普遍采用侧面开箱式结构, 截割电机变速齿轮部分普遍较宽, 摇臂结构普遍做 成下弯折形而非直线形,如图示 2 。 这种结构在较厚煤层中使用较好, 加大了卧底 量, 但在薄煤层中,摇臂和底板近似水平, 滚筒外 缘和摇臂变速部分外缘直径差值小,弯折摇臂最高 点极易和顶梁产生碰撞,造成采高逐渐降低。 为了避免这种情况的发生, 对薄煤层采煤机摇 臂进行了直线性改造。薄煤层工作面顶底板条件普 遍较好, 采煤机摇臂的直线化处理减小了较低采高 图 1 薄煤层采煤机摇臂的改进 时碰撞的发生, 优化了支护设备的结构, 使得当支 架高度降低时顶梁有后移的趋势, 为摇臂腾出足够 的空间。另外, 将推移千斤顶行程加大, 在采高较 小时增加有效推移距离, 这样既有利于增大行人空 间,又能防止煤层较薄时设备碰撞的发生。 2 大倾角极薄煤层液压支架的设计研究 大倾角极薄煤层综采配套设备由于行人空间有 限,在行人通道上不能布置液压阀件和管路, 在满 足使用要求的情况下力求直径和流量的最小化,特 别是在大倾角条件下,防倒防滑千斤顶数量多,管 路复杂,管路布置不好, 容易挤压胶管。重视液压 75 第 14卷 第 1期总第 86期 2009年 2月 煤 矿 开 采 Coalm ining Technology Vo114No 1 SeriesNo86 February2009 图 2 采煤机摇臂直线性改进 管路的布置是发挥大倾角极薄煤层液压支架性能的 前提。在布置管路时, 如果条件允许, 可在液压支 架结构件内部设计圆孔, 胶管布置在结构件内部, 能够有效防止挤压等一系列问题。薄煤层支架结构 一般采用双前连杆结构,为推移装置留出足够的空 间。平衡千斤顶一般安装中挡, 也可考虑布置两个 边挡。大倾角煤层综采设备的防滑是一个不容忽视 的问题, 薄煤层条件下如果采用传统的防滑办法将 会给行人空间带来极大的不便, 通过液压支架推移 装置的改造有效地避免占用行人空间, 解决了输送 机的下滑上窜问题。大倾角薄煤层条件下, 搬家倒 面时,要求液压支架双侧活动侧护板能更好地适应 大倾角工作面方向性的要求,侧护调架千斤顶不含 有传统的弹簧套筒装置,当大倾角支架出现下滑歪 斜时,依靠顶梁和底座的调架千斤顶实现支架的调 整,进而实现其他综采设备的调整。 大倾角极薄煤层工作面受空间限制, 在输送机 布置上可采用单电机机头驱动。由于倾角较大,煤 块受自重下滑分力影响, 能够实现自动下滑, 单电 机机头驱动电机实现输送机的回链, 驱动部位于工 作面上巷侧,下巷一侧是简易链轮装置,空间大, 便于实现与转载机的搭接过渡。 过渡支架位于上巷一侧,对于下侧工作面来 说,虽然支架没有了掩护电机的需要,但大倾角综 采设备的稳定性关键在于工作面下侧设备的稳定可 靠性, 为此在下侧支架上增加防倒防滑装置。 3 结束语 随着国内高强度板材的研制成功和国内综采设 备制造工艺水平的提高, 实现极薄煤层综采的有关 设备各项瓶颈问题逐渐得以研究解决,但是极薄煤 层的配套关系比厚煤层综采复杂, 特别是在采煤机 做了模块化纵向尺寸加大改进后, 传统观念上单纯 依赖于减小薄煤层液压支架顶梁厚度已经不是解决 问题的办法,这种配套关系对所有相关设备都提出 了更高的要求,特别是在大倾角极薄煤层工作面 中,研究如何在不占用行人空间的情况下实现综采 的顺利推进,具有深远的意义。 [参考文献 ] [ 1] 宁桂峰 大倾角综放工作面几个关键问题研究[ J] 煤矿机 械,2008 2149-150 [ 2] 孙 鹏 CAXA 二次开发中零件三维信息的提取[ J] 电气技 术及自动化,2005 8105 -107 [ 3] 彭 顺, 潘玉田 单片机串行口的并行通信技术[ J] 机械 管理技术,2007 1095 -98 [ 4] 荣见华 结构动力修改及优化设计[M ] 北京 人民交通出 版社,2002 10 [责任编辑 张银亮 ] 我国成功研发支架电液控制系统 日前, 我国自主创新的新型液压支架电液控制系统在京顺利通过验收, 这标志着我国具有了自主知识产权的液压 支架电液控制系统, 也扭转了我国该项技术及产品长期依赖进口的局面。该系统由中国煤炭科工集团天地科技股份有 限公司控股的北京天地玛珂电液控制系统有限公司自主开发。 据了解, 该系统的研制成功, 对于保证综采工作面的安全、提高煤矿回采工作面的生产效率, 改善煤矿工人劳动 条件等方面具有重要意义。该系统可有效解决综采工作面采用手动操作液压阀控制支架存在的劳动强度高、效率低、 人员多、安全隐患多等问题。此外, 采用具有自主知识产权的支架电液控制系统与从国外进口同类设备相比, 煤矿可 节约 50 左右的成本。 76 总第 86期煤 矿 开 采2009年第 1期