综采工作面顶板支护速度的研究.pdf

3 一 味 国外技 术 牛 综采工作面顶板支护速度 的研 究 【 俄 罗斯 】 技 术科 学副博士 巴林诺夫等 综 采 面前移支架 支护速 度研究结 果以供 比较。 支 护顶 板的 速度是 确 定 工作 面支 护质量 的 因素之一 。 采煤机 截 割速 度 比实 际支护 顶扳 的速 度要快 ， 因此， 必 须周 期性 停 机， 以便及 时移 架使顶 扳 暴露 面积 不致 过 大， 因而这 就 导致减 少工 作面 的产量 任 务。 工作 面支 护 速度 取决 于一 系列 因素． 其 巾 主要 的 是开 采地质 条 f ， } ， 机组结 构和 工艺 之间 的相 互 关系， 泵站 和 支架液 压系 统特 性， 以及 操作控 制的 自动化 程度。 在 库 兹 巴斯 对 使 用 I KMT 型机 组 阿 巴 谢 夫 斯 卡娅 矿 、 2 KMT 型 机 组 基 洛 夫 等 矿 4 OKn-7 0型机 组 巴伊 达耶 夫斯 卡娅 矿 、 4 O K兀 一 7 0 B 机 组 新 库 斯 涅 菠 卡 娅 矿 1 0KI 1 -7 0 E 机 组 十 一 月 七 日矿 和 2 OKn-7 0 B机 组 泽 良诺 夫斯 昔娅矿 和沃 尔 柯 夫矿 等开 采 中厚 煤 层的综 采工 作 面，和 用 2 YKH 和 KM-1 4 2型机组 拉斯 巴德斯 卡娅 矿 和 yK兀一 5刊机 组 列 宁矿 开采 厚煤 层 达 5 m的综 采 工作 l豳， 及手动 操作 和 自动 控 制 的 用KM l 3 8 型 和KM一1 3 8 且 型 机 组 拉 斯 巴德 卡娅 矿 的综 采 工作 面，进 行 了 与 顶 板 支 护 速 度 有 关 的研 究 和 测 时 观测 。列 出 阿 巴谢 夫斯 卡 娅 和 共 青 团 员 矿 采 中厚 煤 层的 波 兰 KK-1 6 2l和 KKB- 2 0 3 6机组， 法 佐 斯-1 2 ／2 8和 法佐 斯一l 7 ／3 7型 支架 综采 手 这 两 种机组 分 别采 用 CHY-5型 泵站， 生 产 能 力为 4 0 L／rai n ， 在支架 液 压系 统 中产 生 1 6 ～ 1 9 M P a压 力 铭 牌 压 力 是 2 0 MP a 和 C HT - 3 2型泵 站， 生 产 能力 为 9 0 L／rai n ，使 用压 力可 由 2 0 MP 丑调 到 2 8 M P 丑 。泵站 压 力有 时 可 达 3 2 MP a ，但 因液 压 软管 质 量低 ，在 这 么 大压 力下 ，破裂 的 可能性就 要增 大 波 兰综 采 机 组 配 用 的A3 2 CM 泵 站 ， 能 力 为 l 0 0 L／rai n ， 压力 为 3 0 M P 丑 。 支架 节基 本有两 种 移架方 式顶 梁离 开顶 板 卸载 移架 ； 顶粱 擦顶板 带压 移架。 移 架 时， 向液压 立柱活 塞腔或 顶粱千 斤顶供 压力 液 而 实现 “ 带 压 ，在 M一1 4 2 ， Mi 3 8 且型 支 架 中，穆 槊 时来 自下 管 中的压力液 同 时进 入卸 载立柱 和移架 千斤顶 中， 紧接着 借助 于独立 的 带压管路 自动调整 液压立柱 中的剩余 压力。 开 采 中厚煤 层时， 支架节 移 架千斤 顶产 生 的推 力 为 4 7 ～ 2 6 0 kN， 平 均 1 7 0 kN， 在 带 压 移 架 时 达 3 3 0 k N； 开 采 厚 煤 层 时 平 均 值 为 7 8 0 k N， 移 架 循 环 启 动 和 结 束 时 达 8 1 0 k N M 一1 4 2型 支架 。 移 槊 时对 支护速 度有 影响的 工序 主要是 支 架卸 载， 向煤壁 拉架、 支撑和 工人从 这架 支架 走到下 - - - 节 支架 等。 开 采 中厚煤 层时 支架节 移 架备工 序所需时 间列人表 l 。 由表 可知， 开采 中厚 煤层时 支架 节卸载 ⋯ I 序 所 需 时 间 实 际 上 与 移 架 方 式 无 关 ， 穆 槊 工 序 支 架节 移 乘方 式 带压穆槊 l 卸载移架 完成各工序的时闯 厦其占移架总时问百分 比 ％ 最 小 l 平 均 最 大 最 小 l 平 均 最 l s I ％ 卸裁 3 1 9 拉架8 5 0 支撑 3 】 9 工 人从这 架走到 F架 2 1 2 穆 架总 时I } 『 I 1 6 1 0 0 1 l兰 j I竺 ； l l 1 5 6 1 8． 3 9 1 9． 6 2 1 5 4 5． 7 1 4 5 4 7 4 2 2 47 R 7 5 3 8 】 3． 9 7 5 2 4． 5 】l 2 3 9 2 】 5 4 4 7 3 9 8 4 8 7 2 】 5 4 3 3 0 6 I o o 4 6 l o o I 3 1 o o 2 7 3 4 3 一 辨一 维普资讯 中州煤炭 9 9 3 年 第5 期 2 OKH- 7 0型 单 柱支 架卸载 移 壤时， 支架 卸 载 时 间最 短 1 平 均 为 3 ． 8 s ； M一1 3 8 皿 和 2 MT 型 四柱 支 架 卸 载 时 间 最 长 平 均 为 7 ． 8和 8 2 s ， 即 比单柱 支架要长 1 倍多． 卸 载 时 液 压 立 拄 活 柱 下 缩 值 为6 8 ～ 8 8 mm， 平 均7 8 mm； 而 双 伸 缩 液 压 立 柱 t 2 0KF l 一 7 O型支察 下 缩值 为 2 5 ～4 1 ram， 平 均3 7 mm。 其 活 柱 沉 缩 速 度 相 应 为 1 5 ． 4 ram／s和 7 ． 4ram／s ． 即双 伸 缩立 柱 支架 立 柱 活 柱 沉 缩 速 度 比单 伸 缩 立 柱 支 架 要 低 5 2％ 2 OK r l 一 7 0型支架拉架速度最快，带压移 架 时 为 I ． 7 5 ． 1 m ／mi n , 平 均 3 2 m ／mi n ； 卸 载 移 架 时 为3 ． 5 ～ 8 ． 6 m／ rai n ， 平 均 5 ． 4 m ／mi n ， 即卸 载移 架 时拉 架 速度 比带压 移 架时拉架 速度要 高 7 0 ％． 。 I KMT 型 支 架 拉 架 速 度 最 低 1 3 m／mi n , 平均为 1 ． 6 m／mi m 这是因为拉架时支架底座 前 端有 向底扳 插入 的趋 势， 其 原因 之一 是 拉架 千斤 顶 与底座 联接 点位置 不合理。 卸载 移架 后支架 节重 新支撑 所需 时 间平均 为 4 ． 7 s ； 而带压移架后支架节重新支撑所需时 间 为 7 ． 5 s ， 即后者 用时 为前 者 的 1 5 0 ％多。 支 撑 时 单 伸 缩 液 压 立 柱 活 柱 伸 出 值 为 6 8 ～ 8 8 ram 平 均 71 ． 8 mm； 而双 伸 缩 液 压立 柱 活 柱伸出值 2 6 ～4 2 ram，平均 3 8 mm，其活柱伸 出 速 度分 别 为 1 0 ． 7 mm／s和 1 0 ． 2 ram／s ． 虽 然 带 压 移 架 时 间 比 卸 载 移 架 时 间 平 均 长 I 2 ％， 但带压 移架 减少 了近煤壁 工作 面空 间顶 板 掉渣 的可能 性， 避免 了岩 块落在 顶粱上 ．从 而改善了支架接顶状况。 库兹 涅 茨煤研所 的研 究表 明． 当液压 立拄 活塞 腔．中压力等 于泵站 压力 时， 支 撑工序 持续 时间取 决于 围 岩条 件， 一般 为 l 0 ～3 5 s ． 实 际 上 支撑 所 用 时 间 2 ～ 1 I s 是 不够 的 ， 这对 支架 与围岩的相互 作用不利 。 开 采厚 煤 层 5 m 以下 的综 采 机组 移 架 时完成各工序 所需时 间列入 表 2 ． M一 1 4 2型 四 柱式 支架 节 在 使 用 过程 中既 采用过带 压 移架 又采 用 过卸载 移架， 使用期 间 曾试验 了 丸A 斯阔钦斯基矿业研究所研制 的 P 且 _ 8 4 A型 调 压器 ， 自动调 整带压 管路 中的压 力， 调 节压力 幅度取 决 于压 力 干管 中压力， 一 般为 9 ～1 3 MP a 。 带 压 移 架 完 成各 工 序 时 间 比卸 载 移架 要 快 ， 即 卸 载 时 间 快 3 0 ％ ， 拉 架 时 间 快 3 0 ％ ， 支 撑 时 间 快9 0 ％ ， 总 移 架 时 间 快 4 0％。 卸载 移架 完成各 工序 时间 和移架 总时 间 反 而加 长 的原因是 另须 完成一些 保 证支架 节稳 定 性的工序． M一1 4 2型 支架节 带 压移架拉 架 速度 为 1 ． 4 ～ 4 m／mi n , 平均 2 ． 1 m／mi n ； 而卸载 移架 时 为 0 ． 9 ～ 2 ． 4 m／mi ra平 均 1 ． 4 m／mi n , 即 低 5 O％． z yKⅡ 型 支 架 拉 架 速 度 较 高 ， 为 3 ～ 4． 5 m ／m i m 。 操 纵 M一1 4 2型 支架 移 架 较复 杂 ， 由 于 三 个 液压分 配阗必须 同时 工作， 且 移架过 程与控 制侧护 板 ．前探 梁和护 帮扳 的千斤 顶 不 同步， 从而增大了操作工作量，降低了工作面支护速良 开采 中厚煤层 和 厚煤层 时工 作 面液 压支架 支护速度 如表 3所列 。 由表 3可 知开采 厚 煤层时 带压 移槊 能使工 作 面支护 速度平 均提高 4 0 ％。 综 采 工作 面 顶板 支护速 度 通常 比采煤 机 割 煤速度 2 ． 1 ～5 ． 5 m ／rai n要低 采 中厚 煤层 时 平均割煤 速度 为 3 ． 7 m／rai n ，开 采厚煤 层时 为 表 2 移 槊 工 序 支 架 节 移 架 方 式 带压移架 l 卸载移架 完成各工序 的肘间 及其占移架总时间百分 比 ％ 最 小 i 平 均 l 最 大 l 最 小 l 平 均 l 最 大 l S ----- - -- --- ---- - - --- ---- --- 一I - - -一 卸载4 拉架 1 0 支撑4 工人执这 架走刊下 架 2 移 槊总时 间 2 0 兰 I I 】 8 9 1 5 8 52 2 6 4 5 6 21 】 8 3l 6 9 4 7 l 0 0 57 1 0 0 兰 I l兰 l 6 8 1 0 I 1 ． 6 4 7 8 5l 5 8 2 2 9 2l 2 5 ． 6 6 4 4 4． 6 1 0 0 8 6 1 0 0 4 4 哪 们 ⋯啪 维普资讯 表 3 工作面支护速度 m／ mi n 煤层燕别 穆槊方式 最低 平均 最高 带压穆粜 l 1 21 4 ． 1 中厚煤层 卸藏移槊 l 2 2 7 5 ． 5 厚 燃 层 带压移泉 l 6 2 ．7 4 ． 5 卸藏穆槊 1 0 1 ．9 4 ．8 4 ． 1 m ／mi n 。 拉 斯 巴 德斯 卡 娅 矿 试 验 了配 用 英 国 道 梯 公 司 自动控 制 系 统 的 KMl 3 8 且 型 综 采 机 组 。其 液 压支架 可 以 自动 控制， 也 可 以用 手 动 转 向阀控制。 自动控 制 时， 由安置 在平巷 中的 控制 台进 行 控 制， 同时发 出支架 节 卸载 、 拉架 和抬 高底 座 前 端指令 ， 移架 结柬 时 发出支 撑指令 ，在 选 到 l 0 ～ l 5 M P a压 力 后 开始 移 下一 节 支 架。 而 所 移支 架液 压 立 柱 尚需 继续 进 液 l 2 s ， 这一 时 『 基 本可 满足使 立 柱活 塞 腔中 的液力 达到泵 站 压 力 水 平 。 以 手动转 向阎 控制 时， 同时进 行 卸载 和抬 高底 座前 端拉 架， 此 后 给 出 支架 节 支撑 指令 ， 接着 工人 进入下 一节支架 操作。 自动控制 方 式卸 载 与拉 架同 时进 行 时，卸 载 移 架循 环平 均 时 间 为 l 4 ． 1 s ， 而带 压 移 架 为 1 8 ． 5 s ，保证 其可选到 的平 均支护速 度分别为 6． 4 m ／rai n和 5 ． 4 m／rai n ． 以手 动转 向闷控制 时 ， 平 均 移 架 速 度 为 3 0 ． 7 s ， 支 护 速 度 为 2 9 m ／m i m 自动控 制 移架 采煤 时， 采 煤机 割煤 速 度为 6 ． 5 ～ 8 ． 2 m ／mi n ， 平 均 7 ． 2 m ／mi n ， 即工 作 面支护 速 度小 于采煤 机 割煤速 度 自动控制 移 架 与手 动 转阀 控制移 架相 比， 其支 护 速度提 高 1 2 0 ％ 卸 载移 架和 8 0 ％ 带 压移槊 ． 波 兰 综 采 机 组 法 佐 斯 -1 2 ／2 8和 法 佐 斯 一 l 7 ／3 7支 架 采用 卸载移 架 ， 保证工 作 面支护 速度 分 别 为2 ． 7 ～ 4． 5 m／ rai n 平 均 3 m ／ rai n 和2 ． 9 ～ 3 ． 8 m ／ mi n 平 均 3 3 m ／mi n 。 用 于 完 成 支 架 节 移架 各 ] 序平 均 时 间 法 佐 斯 一1 2／2 8支 架 一 支 架 节 卸载 4 ． 5 s占总 移架 时间 1 4 ． 7 ％ ， 拉 架 l 3 7 s占 4 4 9 ％ ， 支撑 7 ． 9 s占 2 5 ． 8 ％ ， 工 人从 这架 进 人 下 一 架4． 5 s【占l 4 ． 7 ％ 法 佐 斯 - 1 7／3 7支 架 一 卸 载 7 6 s‘占 2 8 ％ ， 拉 架 国外技术 8 ． 4 s 占 3 1 ％ ， 支撑 9 ． 1 s 占 3 3 ． 6 ％ ， 工人 进 入 下 一节 支架 2 s‘ 占 7 ． 4 ％ 。 前 者 顶板 支 护 速 度 比采 煤 机割 煤 速 度 低 9 ％， 而 后 者 低 2 3 ％。 但 比本 国所产 手动控制 支架 高 3 0 ％。 法佐斯支架与本国类似支架相比，嘲 顶板 支护速度，主要是拉架时可抬高底座前 端， 碱 小 了拉架 阻力。 在 复 杂开 采地质 条 件下， 液压 支架 支护 工 作面还需增加一些操纵防片帮装置 侧护板和 伸 出托 粱等辅 助工序。 M l 4 2型 支 架操 纵 控 制 煤 壁 护 板 平 均 需 时 1 ． 5 s ， 最长 4 s ； 而 2 OKI I -7 0型 支架 为 4 ～ 1 3 s ， 平 均 7 s ， 操作 侧 护板 与拉 架 工序 系 同时 进 行． 已计 人拉架 时间 中。 KM一1 4 2干 yKn- 5型机 组支架 顶粱前力 有一 I J 伸出的顶杆，采煤机割过煤后伸出顶秆 可 将 顶 板 卜方 0 ． 8 m 厚 的煤 顶 落 ．顶 扦伸 出 的 速 度 为 3 ． 8 m／rai n ，平 均伸 出 0 ． 6 7 m， 完成这 一 工序 的时间为 1 0 5 s 。 许 多矿 为提 高 工作面 支护 速度 由几 名工人 同时进行 交 错拉 架 ‘ 间隔 l架 或分段 分组拉 架 。 但是 在这种 情况下 因拉 架要 与其它 工序 同 时进 行， 支护速 度也未 能 成正 比增大。 工作面 工人数增 多往 往并不经 济。 为 提 高 支 护 速 度 改 善 支 架 与顶 板 相 互关 系，库兹涅茨煤研所研 制试验了 A KP F_ } 茛压 忘柱 支撑 力 自动 监控装 置。 可用 于任何 型号 的 液压 支架 液压 系统 中，这 一装 置能 在支架 支撑 时加 快操纵 液 压立 柱 的时 间， 操纵该 装置 所需 时 间为 2 ～ 3 s ， 此 后在 给 定 的时间 内 自动继 续 完成 支 撵 完 成拉架 工序 的 同时，工 人转 入 F 一 节 支架， 自动 完成 支撑 给定 时间为 2 ～ 3 5 s ， 取 决 于 开 采地 质 条 件 。 带 A KP F支 撵 力 自动 监控 装 置的 2 OKH- 7 0型机 组 在高 里丘吉 斯 卡 娅矿 进 行 了试 验， 结 果把 工作 面支 护速度提 高 2 5 ％。 增 加 产 尾，减 少 ．『片 帮，改善 了 支架 与顶板的相互作用，提高了操作人员 的安全 研 究 结 果 表 明， 开采 中 厚 煤 层 带 压 移架 时， 工 作 面 顶板 支护 速 度 为 1 ． 1 ～ 4 ． 1 m／rai n 平 均 2 ． 1 m ／rai n ， 而 卸 载 移 架 时为 J ． 2 ～ 5 ． 5 m／r a i n 平 均 2 ． 7 m／rai n ， 开 采厚 煤层 时 相 应 值 为 1 ． 6 ～ 4 ． 5 m／ rai n 平 均 2 7 m ／ mi a 和l 4 ． 8 m ／ mi n 平均 1 ． 9 m ／rai n 开 采 中厚煤 层 时 采 煤 机 割煤 遘 4 5 维普资讯 中州煤炭 9 9 3 年 第5 期 度为 2 ． 1 ～ 5 5 m ／rai n 平 均 3 7 m／n l i n J ， 开 采厚 煤 层 时 为 4 ． 1 i i 1 ／mi n ， 比支 护 速 度 高 4 0 ～ 1 1 0 ％ ； 采 用 自动 控 制 系 统 与 手 动控 制 相 比， 在 卸载 移架 时能 提高 支护速 度 1 ． 1倍 ，在 带压 穆 架 时提 8 0 ％ 为 提 高工 作面 支 护速 度平 均 2 5 ％ J 改 善 支 护 匝量 ， 建 嫂 米 用 AKPF支撑力 自动 监控 装置， 以保证给定 的支 撑力， 并 缩短 操 纵支架 节时 间。必须 采 用带压 穆 架， 【 ； 上 便减 少 近煤壁 空间磺 板岩石 冒顶 的可 能性， 避 免岩 块 落在 支架节 联梁上， 而 改善 了 ， 支架顶 粱的接顶情 况。 雪 西安矿院表汉春译 自 堞 | 9 9 2 NO 5 河 南省煤研所余恒 昌梗 稿 约 中州煤炭 是公 开发 r 的综 台性煤炭丰 { 技 刊物 ， 兼容经营 管理。 征稿范匿包括煤炭生产、建设方 面各 专 业 的新 理 论 新 工 艺 新 技 术 、 新 产 品 经 过 宴 雎 检 验 确 有成 效 的 技术 经 验 ． 管 理 经 验， 适 当刊 载 同 内外 的煤炭科 拄动态和译 文．发展第 产业 的文章厦消息 报 道。 为方便广大读者阅读。适应文献信息的存储．检查和 传递计算机化的要求、来精请遵守 下规定 ① 文章标题简明．能确切反映文章巾最重要 的内 容， 般 不超 过 2 0字、 必 要 时n r 加副 题。 ②附1 0 0～2 0 0字 的 摘 要 最多 不 超 过 3 0 0字 ， 刺 明 研 究 目 的 ．方 法 结 果 和结 论 要 排 除 科 普性 内 容， 无需在开头冠 本文 等字，不分段．一律采用 第i人称．摘要后另附 3 ～8个关键词 誊 标艇 的结构层次一级标题 1 ， 一级标题 {】 ， 三级 标艇 】 ． 1 1 ． 四 级标 艇l l 】1 1 ． 节 内 舟列 升 述 时 吖 用 1 、 2 ⋯⋯或 a 、 b ⋯⋯ ④插 图用 墨 汁插 绘 清 晰， 1式 2份 其 巾 1份 不 标文字 ，符号和线条描绘 要规范化 一 律采 用法 定计量单 位． 量的符 号用斜体字 母 、 注 意 上 F标号 的 正确 位置 参 考 文 献 应 限 于 作 者 直 接 阅 读 过 的 最 』 要 的．在正式 } H 版物上发表 的文献-按作者 文题、 处 、 年 卷页 顺序 标 注 。 来 稿 请 用 方格 稿 纸 书 写 - 一般 以 5 0 0 0字 为 阻 请 勿 一 稿哺投．如有抄 袭、侵倥彳 了 为．文责自负。 欢 迎 踊跃 投 稿 ，谢 谢 合 作 。 4 6 探测 采煤机 电机早期 故 障的 自适应学 习网络 许 多与 电气 系统 有关 的停产 和事 故都是 由 于电气元件故障所致，而大多数这类故障的原 因足绝缘 体 击穿， 因此， 美 国矿 业局 研制 出了 一 种 能探测 电气设备 磨损状态 的系统 美 国矿 业局采 用 经验数 据模 拟方 法， 用一 种 商 业软件 和实验 室得 出的 动力 系统 信息 来产 生所 需要 的 关系式， 用弗 吉尼亚 州通 用研 究公 司销 售 的模 拟 软件 P NE T T R_ 4 x 构 成 多项 式 网络， 也 称为 自适 应学 习网 络 ALN 。 进 行 电机模 拟 时，所用 的数 据都是 从 在进 行模 拟 绝 缘 故 障 试 验 的实 验 室 电机 上 取 得 的 电 参 数 。P NE T TR 软件 选 用对 模 拟 电动 机运 行 最 有 意义 的参数， 然后 产生一 个将 这些 参数 与剌 关 变 量联 系起 来 的 ALN， 在 当前情 况下， 相 关 变量 就是绝缘 体故障 的严重程度。 但是 ，完 成一个 电动机监 测 系统必须 有 一 个 系统从 电机 端子上 采集模 拟信号 ，并对 这 些 信 号进行数 字 化处理， 然后 对能评 价绝缘 特性 的特 定电动 机参 数进 行分析。 目前 ， 美国矿 业 局 的研究人 员 已研 制 出了具有 这种 功 能的样 机 系 统 每 个 远距 离 工作 站都包 括 有一 个模拟 信 譬 状态 电路， 一 台单 扳机 和刚络 接 口硬件。 电 机端 子 J 一 安 设 议 表变 压 器和 窗式 电流变 压器， 由 此 获 得线 『 日 J 电 压和 三相 线 电 流 的模 拟 信 号。然 后， 对信号进 行 数字化 和转换， 再通 过 网络接 口卡传 输到 巾央计算 机， 存贮 至 巾央计 算机 巾， 用 ALN 进行计 算 目前已有 一 青两个 工作 站 的样机 l 使 用 巾。 只需增加 电动 机 1 二 作站 并修 改软什 ， 叫轻 易而 举 地扩展 系统。 这样， 一 个系统便 监 测 如井下 运输 系统 和选 煤 厂等 夫范围 内的多 台 电 机 尽管这只足用 AL N 进行 电机监测的 许多方 浩之一，但 它提 出了许多 实际的赛施课题， 同时 它也是大规模现场测试系统的基础。 湘潭矿院卢共平译 自c o a 1 1 9 9 3 NO 2 河南煤研所 张延涛校 维普资讯