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第2 期叶文华综采工作面顺槽超前支护液压支架在补连塔煤矿的应用 4 7 综采工作面顺槽超前支护液压 支架在补连塔煤矿的应用 叶文华 中国神华神东煤炭分公司补连塔煤矿，内蒙古伊旗0 1 7 2 0 9 摘要介绍了能满足综采工作面两顺槽超前支护的液压支架的性能及设计特点、基本结构、原理 和使用效果，为综采工作面巷道超前支护机械化提供一种新思路。 关键词超前支护；液压支架；应用 中图分类号T D 8 2 3 ．9 7文献标识码B文章编号1 6 7 l 一7 4 9 X 2 0 0 6 0 2 0 0 0 4 7 0 2 o 引言 出了彩。謦。超前液压支架主要技术参数 神东矿区工作面采高一般在4 ．5 ～5m ，两顺槽 均为矩形断面，断面尺寸高3 ．6m ，宽5m ，两帮为裸 煤壁，两顺槽顶板为锚杆支护，锚杆间距1 ．0m 。一 般工作面两顺槽超前压力不大，仅有较少的片帮，影 响范围在1 0 ．0m 左右，超前支护方式为单排单体支 柱支撑，点柱间距为1 ．0m ，当两巷压力增大时采用 带帽点柱或架设棚子以加强支护。采用单体支架进 行超前支护主要存在着回柱危险性较大，工人劳动 强度高，不利于工作面安全高效生产。几年来，补连 塔煤矿综采工作面顺槽超前支护采用了专门设计制 造的巷道超前支护液压支架，取得了较好的实效，实 现了综采工作面的安全、快速推进。 1超前支护液压支架技术参数及特点 超前支护液压支架用于工作面切眼外2 0m 超 前支护，其主要作用是维护机头、机尾三角区顶板的 完整性，为综采工作面转载机、破碎机、电缆及行人 提供一个安全作业空间。煤炭科学研究总院太原分 院与神东煤炭分公司合作，根据神东矿区的地质条 件、开采状况及两顺槽的使用条件，研发出了两种型 式的巷道超前支护液压支架，主要技术参数如表1 所示。随后又根据不同矿区的不同地质条件，开发 收稿日期2 0 0 6 一0 4 1 2 作者简介叶文华 1 9 7 l 一 ，男，内蒙古包头人，1 9 9 1 年毕业于内蒙 古工学院机制与液压传动专业，工程师，现中国神华神东分公司补连 塔矿机电副矿长。 技术参数 Z Y D C 3 0 0 0 ／2 8 ／4 7 骛F D C 3 0 0 0 ／2 6 ．5 ／4 7 型 用于运输顺槽 用于回风顺槽 支架型式 支架高度／m m 最大～最小 支架宽度 不包括侧翻梁 ／m m 初撑力 P 初 3 1 ．4 M P a ／k N 工作阻力 P 安 3 7 ．3 M P a ／k N 架。 支护强度／M P a 底座比压／M P a 操纵方式 支架重量／t 四柱支撑掩护式四柱支撑掩护式 4 7 0 0 ～2 6 5 0 2 5 0 0 2 5 2 4 3 0 0 0 0 ．1 0 3 O ．6 6 手动控制或电液控制 3 4 ．2 组 z Y D C 3 0 0 0 ／2 8 ／4 7 型液压支架采用四根立柱前 后排呈倒“八”字布置，单前连杆、整体后连杆的紧 凑型四连杆机构，适应工作面运输顺槽顶板超前支 护要求。其主要特点是①支架架型采用了适合运 输顺槽顶板条件的紧凑型四连杆机构；②支架底座 座箱过煤高度为19 5 0m m ，适应神东矿区大采高综 采工作面配套设备要求；③底座左右座箱分别设计 了2 根调架千斤顶，能够有效调节支架位置，确保支 架可相对于转载机顺利前移；④顶梁长度 包括前 梁 为77 2 0m m ，能满足神东矿区运输巷超前支护 的安全要求；⑤在顶梁单侧设计了两种侧翻梁第一 种侧翻梁宽度l4 0 0m m ，能适应60 0 0m m 宽巷道 使用；第二种侧翻梁宽度7 0 0m m ，能适应50 0 0m m 宽巷道使用，适应范围广；⑥支架从结构设计上能够 满足左右工作面的互换性要求；支架行走靠推移油 ∞ 町 卧 8 ． 以 抛饼 咖加腼姥i 至 ～ 凇姒 |薹～㈨一一 万方数据 4 8 陕西煤炭 2 0 0 6 年 缸来完成，支架与转载机互为支点；⑦由液压油缸控 制支撑巷道，具有很好的动压让压特性，能与巷道围 岩压力显现特征相适应；⑧布置形式为顺向，支架随 着综采工作面推进，推进速度可满足高产高效工作 面的要求；⑨工作阻力满足巷道顶板压力的要求。 z F D C 3 0 0 0 ／2 6 ．5 ／4 7 型风巷超前支护支架组主 要特点是①两架一组，前后架间有推移千斤顶，前 后架通过推拉能够互移；②支架架型采用了适合5 ． 5m 大采高综采工作面回风顺槽顶板条件的四连杆 机构，可有效地改善支架的受力工况；③顶梁与掩护 梁用“十字头”连接，使前后连杆及底座上的扭转力 矩得到较大缓解，从而减轻了结构件的重量，提高支 架对顶板条件的适应性；④支架组支护长度1 44 0 0 m m ，机尾端头支架与该超前支架组之间的空顶区域 小，保障安全；⑤在支架顶梁两侧都设两个一级侧翻 梁，在人行道侧的一级侧翻梁上还设有二级侧翻梁， 一、二级侧翻梁单独灵活控制；⑥前后架底座之问采 用十字头加推移千斤顶连接，能适应巷道底板1 0 0 的起伏变化条件。 2 基本结构工作原理及使用效果 2 ．1 基本结构 超前液压支架为支撑掩护式，主要由前梁、顶 梁、掩护梁、前后连杆、底座、侧翻梁、二级侧翻梁等 焊接结构件，以及立柱、短柱、推移千斤顶、底调千斤 顶和二级侧翻梁千斤顶等动力油缸组成。每架支架 有4 根立柱，顶梁前、后部配有挑梁装置，另外还可 根据情况在顶梁两侧安设防片帮装置，支架底座设 有2 根推移油缸。 2 ．2 工作原理 用于运输顺槽的Z Y D C 3 0 0 0 ／2 8 ／4 7 型液压支架 骑在转载机上，在破碎机底槽上焊接推移支架连接 耳，支架与转载机互为支点，每采一个步距推移一 次。在正常情况下，支架处于支撑状态，推移油缸处 于收回状态，在转载机向前推移时，推移油缸的活塞 杆被转载机拉出，在转载机完成推移后，对超前支架 降架、移架、升架，完成一次推移。支架操作可在工 作面端头支架上进行，实现远距离控制，也可在本架 上直接操作。在顶板差、顺槽工字钢棚支护情况下， 支架可实现带压推移，满足顶板支护的需要。 用于回风顺槽的z F D c 3 0 0 0 ／2 6 ．5 ／4 7 型液压支 架组由前架和后架互为支点完成推移工序。正常情 况下，前、后架均处于支撑状态，之间的推移油缸处 于收回状态，当两架需要前移时，支架工操作前架降 架，再使推移油缸伸出将前架推出，升前架完成前架 的前移；接着降后架，收推移油缸将后架拉前一个步 距，再升后架完成后架的前移工序。对后架支架的 操作可在前架上远程完成，亦可直接在本架上操作。 2 ．3 使用效果 超前支架在补连塔煤矿3 1 3 0 2 、3 1 3 0 3 、3 2 2 0 1 、 3 2 2 0 2 综采工作面现场使用，效果较好，主要具有以 下优点①取消了超前单体支柱，实现了工作面超前 支护的自动化。由于超前支架操作简便，减少了两 顺槽口维护工作对工作面推进速度的影响，提高了 工作面单产水平；②取消了专门的顺槽超前维护工， 运输顺槽超前支架的操作由看大块煤工兼职操作， 回风顺槽超前支架的操作由工作面支架工兼顾，仅 人工工资可节省3 0 万形a ；③避免了端头维护工在 工作面端头的不安全隐患；④控制了顺槽超前段的 冒顶事故，极大地改善了巷道围岩条件。超前液压 支架对巷道围岩控制较好，尤其在巷道顶板破碎处 应用超前液压支架，不但可以适当减少通常锚网支 护及架设工字钢棚的量，而且超前支架下的工作空 间安全性好，使用中有效地防止了冒顶事故的发生。 3结语 顺槽超前支护支架的使用，改善了工人的劳动 强度，提高了工作效率，巷道支护安全性好，提高了 煤矿经济效益。它的成功应用，为今后实现综采工 作面超前支护自动化提供了宝贵的经验。 一 ” ” ” 一十 ” ” ” - ” ” * ” ” * ” ” ” ” ” ” ” ” ” - 一 一 一 “ 一 一 “ 一 一 一 一 ” 下接第5 6 页 留问题等内容。通过对检修记录的 查看，维修人员在排除相同／相似故障时心中有数， 尤其是相同／相似故障不同维修人员排除时更为实 用。 3 结语 流水作业模式的特殊性和追求生产效率的最大 化，导致了流水作业的设备停机检修多数为被动检 修，要将故障停机降到最低限度，还要坚持预防为主 的原则。制定合理的预防性维护保养计划，根据设 备的技术参数，核定准确的生产数量，防患于未然。 万方数据 综采工作面顺槽超前支护液压支架在补连塔煤矿的应用综采工作面顺槽超前支护液压支架在补连塔煤矿的应用 作者叶文华， YE Wen-hua 作者单位中国神华神东煤炭分公司,补连塔煤矿,内蒙古,伊旗,017209 刊名 陕西煤炭 英文刊名SHAANXI COAL 年，卷期2006，252 引用次数0次 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 何勇.HE Yong 超前支护式液压支架在综采放顶煤工作面的试用 -煤矿机械2009,301 超前支护液压支架在神新公司的初次使用,从试用效果上看满足了现有急倾斜放顶工作面超前支护的要求,实现了采煤工作面超前支护的机械化和自 动化,在技术进步、自动化作业、安全性和生产效率方面具有巨大的经济和社会效益,但在支架设计方面存在不足之处需改进. 2.期刊论文 付荣.FU Rong 超前支护液压支架的研制及应用 -煤矿开采2007,125 介绍了一种新型工作面巷道超前支护液压支架的原理、结构、技术特征和使用效果,为今后综采工作面巷道超前支护机械化提供一种新思路. 3.学位论文 王永安 综放面端头自移式超前支护液压支架的设计研究 2005 课题根据当前综合机械化采煤工作面所采用支护方式暴露出来的问题，提出采用自移式超前支护液压支架对综放面端头进行超前支护；考虑到现今 液压支架生产企业在产品开发过程中存在的种种弊端，提出将虚拟样机技术应用到液压支架的设计开发中。在支架投入生产之前在计算机上仿真和修改 数字样机，缩短了研发周期，提高了产品质量，减少了由于制造物理样机而增加的成本。本课题也为其他机械产品的开发提供了一个成功的范例。 课题介绍了虚拟样机技术、国内外液压支架的发展状况以及利用虚拟样机技术进行自移式超前支架开发的意义；介绍了自移式超前支架的结构特点 、承载原理以及应用MALTAB语言编写M文件的方式自动计算出自移式超前支架的主要技术参数；介绍了自移式超前支架液压控制系统的特点和常用的液压 基本回路，设计出自移式超前支架的液压控制系统，提出基于虚拟样机技术的液压控制系统的实现方法。在UG-NX环境下完成了自移式超前支架零部件的 三维造型设计并采用自底向上的装配方式，完成了支架的虚拟装配，查找设计不合理的因素，计算出自移式超前支架的质量、体积、转动惯量等物理特 性，并且完成了从3D实体模型图到2D工程图的生成。将零部件的3D模型按照Parasolid标准输出“.xt”文件，为ANSYS进行有限元分析做准备。介绍了有 限元法的基本原理及其求解步骤，在研究CAE技术和CAD技术之间的数据传输的基础上，提出利用ANSYS和UG-NX的数据接口，将UG-NX环境下输出的 “.xt”文件导入ANSYS环境下，进行网格划分、约束加载求解、后处理，完成自移式超前支架主要承载部件如顶梁等的应变、应力分析，根据零部件 在承载状态下变形量的大小验证零部件的设计是否合理。 4.期刊论文 李伟.辛忠玉.牟亮礼 综放面轨道巷沿空端头及超前支护液压支架研制与应用 -中国煤炭2007,336 阐述了研制综放面轨道巷端头及超前支护液压支架的意义,介绍了新型综放工作面轨道巷沿空端头及超前支护液支架的研制与应用情况. 5.期刊论文 罗文 工作面顺槽超前液压支架的研制及应用 -煤炭工程2009,““11 文章论述了即能满足工作面超前支护,又能实现取消普通超前单体支护的一种新型工作面巷道超前液压支架的原理、结构、技术特征和使用效果,为 今后综采工作面巷道超前支护机械化提供一种新思路. 6.期刊论文 潘永健.卫进.Pan Yongjian.Wei Jin 工作面巷道超前支护设备的设计 -中国煤炭2009,353 介绍了国内外工作面超前支护技术的研究动态,分析了几种常用支护装置及其优缺点.在此基础上,结合矿井工作面的实际情况,设计了一种全控顶自 行式超前液压支架.该全控顶自行式超前液压支架是一种以内、外架互为支点,自动行走、支护的设备,适用于巷道断面面积大、巷道变形量大的巷道超前 支护. 7.期刊论文 宋德军.SONG De-jun 综采面运输顺槽超前支护支架的研制 -煤矿机械2006,275 介绍一种用于神华集团神东矿区大采高综采面运输顺槽超前支护的自移式电液控制液压支架的技术关键、结构特点、技术参数,以及支架与顺槽转载 机、破碎机等设备的配套关系,同时分析了支架在井下的试用效果,认为该型支架的成功研制为综采面运输顺槽超前支护实现机械化提供了新的尝试. 8.期刊论文 刘金生 巷道液压支架的开发使用 -煤矿开采2000,““4 文章论述了既能满足动压巷道超前支护,又能实现对巷道金属支架回收的一种新型巷道支护液压支架的主要结构特性、工作原理和使用效果,为今后 综采工作面巷道支护机械化提供了一种新思路. 9.学位论文 毛昌明 基于现代设计方法的液压支架研究 2006 煤矿井下支护问题始终是困扰煤炭高产高效、安全生产的重要问题。以液压支架为主要设备的综合机械化开采的诞生和发展，不仅从根本上改善了 劳动和安全条件，也为采煤产量和效率的迅速提高奠定了基础，使煤炭生产面貌彻底改观。但是，在液压支架的计算机辅助设计和研究方面，我国现在 还普遍沿用传统设计方法，也还处在二维绘图水平。而随着现代科技的进步，现代设计理论和方法作为研究机械产品在设计过程中所必须遵循的基本规 律的一门学科，已得到了很大的发展，它在各行各业的广泛应用已大势所趋。 鉴于液压支架对于煤矿安全生产的特别重要性和我国液压支架技术水平的实际情况，本论文进行了基于现代设计方法的液压支架研究。在这里特别 指出的是，本文所述及的液压支架并不单指传统意义上的采煤工作面液压支架，而是主要用于巷道支护的以液压为动力的支架。 本论文在以下几个方面进行了研究并取得了一定的成果。文章首先分析我国现行液压支架的设计和研究方法的欠缺和不足，提出了要进行基于现代 设计方法的液压支架研究的思想；然后综述了现代设计理论和方法的发展和研究现状，总结了现代设计的特点；针对目前煤矿掘进工作面临时支护的现 状，提出了一种新型掘进工作面临时支护液压支架的方案，在阐述其基本原理的基础上，建立了支架的三维实体模型，进行了运动仿真，并运用 ANSYSWorkbench对其关键受力部件进行了有限元分析；结合煤矿综采工作面液压支架的现状，提出了基于六自由度并联机构的液压支架的方案，对其运 动过程进行了研究，建立了基于BP神经网络的并联液压支架的立柱控制系统；最后在研究煤矿工作面回风巷超前支护现状的基础上，提出了一种回风巷 超前支护系统，详细介绍了其机构和工作原理，建立了支架的三维实体模型，并重点对其液压系统进行了摩擦学设计。 10.期刊论文 宋德军.SONG De-jun 新型回风巷超前支护支架组的设计 -煤矿机电2006,““3 神华集团神东矿区哈拉沟煤矿在长壁工作面回风巷中采用了一种新型自移式超前支护支架组.文章介绍了支架组的设计思路、结构特点、技术参数和 支架组在井下应用效果. 本文链接 下载时间2010年6月5日