采煤机械化.pdf

H DMP --0 7 ／ 0 9 型采煤机械化设备介绍 煤 炭科 学总院重庆分 院 张义铄 广东省煤矿液压机械 厂苏士亮 为 了进一步提 高薄与极薄煤层采煤 机械 化水平，煤炭科 学研究总 院重庆 分 院 在 GP MP。 一 1 O 0 型极薄煤层高档 普采设备 配套的 基础上，设计了一种新型的支 设备，将外 注式单体液压支柱稍加改装配以可以滑移的 顼粱 、推移 千斤顶和 液压操 纵系统 等组成 了 HDP s o O --O 7 ／ O 9 型滑穆顶粱支架， 用 该支 架配 以MP 一 1 0 0 型爬底 板采煤 机 S GB G 3 o ／ 6 o 型刮板输送机、XR B 2 B一8 O ／ 2 O 0型 乳化液泵站及 5 B D 一2 ． 5 1 ,t 5 型喷 雾 泵等 组 成HDMP ．0 7 ／ 0 9 型采煤 机械化设 备配套 ， 以 实现薄 与极薄煤层 回采工作 中的简 易综 合机 械化。 ． 该支架 与综采液压支架相 比，具有质量 轻、造价低、运装方便等特点，与单体液压 支架相 比，则有 熬体性好 ，可 自移 及移 溜， 能 减轻工人体力 劳动 以及可避 免支柱丢 失等 优 点。在通过 了液 压支 架检 测 中心的 型式试 验以及小批量样机 井下 中间试验 老后， 用该 支架与有关设备组成的HD MP --o 7 ／ o 9 型 采 煤机械化设备配套进行了四个多月的工业性 试验，取得了较好的经济和社会 效益 ，并 已 申请进行技术鉴定 。 HD MP 一0 7 ／ 0 9 型采煤机械化设备配套 中，除了HD P s o o --o 7 ／ o 9 型滑移 顶粱 支架 属新研制的设备外，其余配套设备均为已定 型的产品， 其主要技 术参数 及结构特点本文 不再重述，现仅对HDPs o o --o 7 ／ o 9 型 滑 移 顶梁支架 以下简称支架 作较 详细的介 绍。 一 、支架‘总体布置、主姜技术参敦葳结 构特点 5 MP z --I O 0 型爬底 板采煤机 以下简 称采煤 机 豹 工作特点和极薄煤 层地 质特 征进 行设计 的 ， 为 三梁 五柱 支撑式支 架 ， 如 图 l 所示 。 。 一 ，我们面临韵任务 十分光 荣 ， 也 十 分 艰 巨。通过3 0 年努力，我分院形成 了一支有扰 较丰富的经验 为 煤 矿 服务的科研队伍， 采、 掘 、运 、电、液 压专业齐 全，有较强 的配套 能力，初步建立 了一批较先进的测试手段。 正在逐步掌握CA D计算机辅助设计等 先 进 的科研设计 手段，与国内大多 数专业制造厂 家有 良好 的合作关系，并有上级领 导的关 心 和支持，这是我们完成任务 的有 利条件。 我 一8一 们也面 1 瞄不 少 匿难，其 中主要的就是科研后 劲的 I 可题。但 是，我们有信心在上缎领导的 支持帮 助下，进一步加快攻关步伐 将我分 院逐步建成 一个科工 贸结合的科研经营型的 经济 实体，成 为名副其实的采 掘机械亿技 术 发展中心、 一 科学研究 中心 、实验检 测中心， 为煤炭工业的生产建设和现代化作出更大贡 献 。 维普资讯 图 】HDY8 O O-- Y ／ ／0 9 型 臂 狰 硐 栗 爻 条 1．前梁l 2 ． 前立柱l 3 ． 中梁，4 ． 土摧移千斤顶，5 ． 中立柱J 6． 液压操纵控制系统J 7． 后粱l 8 ． 后立柱 9 ．后底痉J 1 0 ， 下推移千斤顶儿 连接块， 1 2 ． 工作 面输送机连接导管 前梁与中梁交错6 0 0 ram，中 梁 与后 梁 相 _ 6 0 mm，全长 顶梁接 顶 长度 为 3 1 8 0 mm，前粱铰接一根前 立柱 ，中梁 和后 梁分 别铰 接两根中心距为3 l O mr a 的中立桂 与后立 柱 ，而两报后立柱又位于一个 底座上。 采煤机 在煤 层底 扳上运行，与工作面 输 送机虽有配套尺寸的关系，但不与该输送机 直接 连接，为此，将支架的前立柱布置在采 煤机 与工作面 输送 机之问，前立柱 中心线与 煤壁 的距离为O ． 9 ～1 ． G J为采煤机机道， 前 立柱 与中立柱 的中心 距为0 ． 9 1 1 1 ，为 输送 机 机道 ，中立柱与后立柱的 中心距为 1 ． 2 8 m， 为支架工操作 空间及通 道。 支架在总体设计上充分利用了极薄煤层 的有限空间 ， 从煤壁 到后 梁尾 端仅 有3 ． 4 8 m， 控顶 距小，煤壁 前无 支柱 的 空顶 距比任何骑 溜式采煤机配套 的液 压支架 都小 ，仅为0 ． 9 ～ 1 0 m，对顶板的 控制较 为有 利。前梁与 中梁交错布置 ，三节顶 粱又分别 前移，每节 顶梁 前移时，其它两节顶粱支撑预板，移架 时 空顶面 积小，最太 空顶面积只有 1 ． 7 7 m。， 可 减少顶 板的下沉和破碎。前梁和 中粱 采取 提柱 前移，后梁采用降柱前移，在极薄煤层 狭小 空间里，有利于支架的推进。 支架的前梁和 中梁可视为滑移顶粱，后 梁、后立柱及底座一起可视为 卫星支架” 或 “ 切顶支柱” ，实际 上是帮 移预梁 与。卫星支 架 ” 或 “切顶 支柱 ” 配套的薄 与极薄煤层支 护 设备 。 主要技术参数的确定； 1 ． 支架 工作阻力 支架仅用于煤厚为0 ． 7 ～0 ． 9 m的缓倾斜 煤层， 这样的煤 层顶 板压力一般都较小 ，四 川 松藻局 7 层的顶板压力经测定为8 0 N 1 2 0 k N／ m ，而本 支架是介于综采的 液 压支架 和高档普 采的单体液压支架 之闯的一种新型 工作 面支护设备， 目前 尚无统一和完整的系 列标准 ，按煤 炭部颁发的‘缓倾斜煤层工作 面顶板分 类 中规定 ，对于 采高为 1 m 的 煤 层 ， I级 】、 2、 3类顶 板建议综采液压支 架的支护强 度为3 0 0 k N／ m。 ，高档普采单 体 液压支架的支护强度为 1 5 0 k N／ m ，本支 架 的工作阻力 确定为8 0 0 kN，按 其支护厨积计 算 ，其支 护强度达 到2 3 0 k N／ m。 ，是 比较 合 适的， 根据回采工作面压力 显现规律，为了 减少梁体的 尺寸和重量， 立柱韵工 作盟 力确 定为前 柱 1 0 0 k N， 中立牲 21 5 0 N，后 立柱 22 0 0 k N。 2 ． 支架高度和凋高比 极薄煤层前采高小，虽然脯妁采煤 机 是 在煤 层底板上运行，不需考虑过煤 高度， 但过 机商 度则牵 涉到支架 高度 及调 高比，设 计时 须慎 重考虑。 采煤 机原设 计的采 高为0． 8 ～ 0 ， 8 m，在 松 藻局打通二煤矿 层使用时，即使 斟赢板 达0． 3 ～O ． 细 ，采 高增至0 ． 8 5 m ，采攥机 功 率仍有一定的裕量，因此，在截割硬度 系数 f 1 ． 5 以下的煤层时，更换滚筒之后，该采 煤机的最大采高可扩大至0 ． 9 m 。为此，支 架钧 最大 高度确定为0 ． 9 5 m，为 了保 证在 前 梁 下面有足够的过 机高度 ，梗 于采煤 机运 行， 。 。 支架最 小高度确定为0 ． 6 m，最 小 采高 为0． 7 m。 调高 比是薄煤层支架设计较难考虑的 问 题，一般说如有较大的调高比，支架的适应 性会更好 一些，加大调高 比的方法， 目前 主 要有；1 ． 采用双伸缩或三伸缩代替单伸缩支 柱。2 ． 采用单仲缩加机械谰高或双伸缩加机 维普资讯 械加长相结合。3 ． 采取支柱烦斜布置 相比 之下，单伸缩与机械调高相结合具有结构简 单、易于维护、成本低等优点，但所谓调高 比较小，而其它结构方式虽然可获得较大的 调高比，但结构均较复 杂，价 高。据 介 绍 荔联对薄煤层支架不追毒支架的调高比，其 高度调节范围均比西德、英国要小，一般在 0 ． 3 m左右，最小调节高度 仅0 ． 2 m， 因此， 所设计的支架较 之英国、西德 等国，不仅结 构简单、 ． 质量小、造价也低。根据我国具体 经济情 况， 为了适应Q ． 7 N0 ． 9 m 的果高，又 便子立柱的设计，支架配用了两种规格的立 柱 供用户选 择，采高为0． 7 m时，配 用 最 小 高度为4 8 5 mm、行程为1 8 5 mm 的立柱 ，支 架 高度的 上、下限分别 为7 8 5 mm和 6 0 0 r a m， 过 机 高 度 为 1 0 mm，采 高 为 0 ． 8 N0 ． 9 m 时，配用最小高度为5 7 0 mm、行程 为2 6 5 mm 的 立柱 、支架高度的上、下限分别为9 5 0 r a m 和6 8 5 tar a ，过机 高 度 分 别 为 1 5 3 mm和2 0 3 11 1 12 1 。在顶、底板起伏不大的煤层条件下， 所 定的过机高度是能够稿足要求的 3 ． 支架其 它参数 支 架初撑力 泵站 供 压1 5 MP a 时 3 7 7 k N，支架 中心距1 0 0 0 mm支 护 面 积3 ． 4 8 m。 ，支护强度3 3 0 k N／ m ，推移 千 斤 顶 推 力‘ 泵站供压1 5 MP a 时 7 5 ． 娃 N，推 移千 斤 顶 拉力 4 5 ． 9 k N，推移千斤顶行程9 0 0 ram ．支 架工作原 理与设计 特点 支架由前、中， 后梁， 前、中、后立柱， 上、下推移千斤顶、底座、连接块及液压操 纵控 铷系统等部件组成。 支架为本架操作，支架工操作操纵阀组 的三个手柄和立柱控制组台阎的三个手把， 可实现支架的各个动作，其工作原理如图 2 所 示 。 具体操作步骤如下， 1 ． 采煤 机割煤 通过支架正 前方后 ，立 即 秽前梁，步 骤是 ， 一 1 O 一 二 耍 司 豆 珂 j巴蟊弱蚕薹 珂 氢 耍目匡 二 宦亘 直 二 图 2 工 作 原理 图 1 前立柱 卸压排 渡提柱 ，前立柱悬 挂 在前梁上 图 2 a 。 2 上推移千斤顶活塞杆伸出，前梁和 前立柱 向前推移一步 距 ， 即采煤机的截深8 0 0 i l l n l 图 2 b 。 3 升前立柱 ，前梁支 撑 顶 板。图 2 c 。 2 ． 采煤机割煤离开 已移前粱的支 架 2 I“13． 远后，该支架开始推移输送机。 移输送机时， 操纵下推移千斤顶使其活塞杆逐次推出，园 工作面输送机的弯曲段长约2 0 m，因此在采 煤机剖煤寓开该支架 2 0 m远之后，该支架推 移输送机才到位 图 2 d 3 ． 推移输送机到位后就可立即移中梁， 步 骤是 t 1 中立 柱卸压排亭 改提柱，中立柱魁 挂 在 中梁 上 图 2 e 。 2 上推移千斤顶活塞 杆收 回，其 缸体 带动 中梁和 中立柱 向前移动一步距 图 2 f 。 3 升中立柱，中梁支搭预板 图 2 g 。 4 ． 中梁前移支撑顶板后，立即移后梁放 顶，步骤是 1 后立柱卸雎排被降柱，后梁离开顶 板 图 2 h 。 2 下推移千斤顶括塞杆收回，其缸体 带动底座、后立柱、后梁一起向前移动一步 距 图 2i 。 3 井后立柱，后梁支撑顶板 囝 j 。 至此，整组支架 移步完毕 。 支架设计特点； 1 ． 支架备部件之间通过三块弹簧钢板用 维普资讯 销轴连成一体，单个部件体积小，质量轻， 在工作面装拆十分方便 。 2 ． 支架与工作面刮板输送机之间采用连 接块与连接管连 ，连接块可在输送机的连 接管上 滑动和 转动，能较 好地 适应 煤层底 板 起伏和工作面长度的变化，在工作面调架也 较方便。 3 ． 支架采用操纵阔集 中控制 ，与一般使 用注液枪 的滑 移顶 梁支 架相 比， 更 便 于 操 作 4 ． 立 柱的设计是 以DZ 系列外 注 式单体 液压支柱为基础，仅对其柱帽、缸筒和活柱 筒的长度，三用阔的左阅筒、复位弹簧等进 行局部修改，便于保证制造质量。 5 ． 推移千斤顶选用矿用千 斤顶标准 系列 设计， 上、下千 斤顶仅两 腔进液 口相 差9 0 。 ， 缸径与立柱相同，可减少工艺装备，利于制 造 。 6 ． 标 准化 程度高，全机零 件 总 数共6 6 4 件， 其中专用 件只作零件 总数 的2 9 ． 2 ％。 兰、试验最效 果 支架 进行了出厂试 验 、型式试验 、小批 量样机井下中间试验及全工作 面 工 业 性试 验 。 型式试 验是 参照 MT8 6 8 4 液压支架 型 式试验规定 制定的 技术条件 在液 压 支架 检 测中心进 行的，达到 了规定 的要 求。 在经过了小批量样架井下 中间试验并进 行技术评议之后， 9 8 8 单 9 月在松藻局打 通二矿进行 予工业性试 验，从 9月 5日起至 1 9 8 9 年 2月 中旬，支架 工作 正常 ，后 因试验 工作面通过薄化带不得 不暂 时撤 出支 架。支 架经历 了初次来压和周 期来压 的考验 ，顶 粱 及底 座等 主要焊接部 件均 无明显变 形和焊缝 并裂现象。立柱升降灵活，无蹩卡及 卸液现 象，能顶得住。推移千斤顶伸缩灵活，推拉 操纵灵 活瓦靠， 主要技术参数适合打通二矿 7 煤层及其它类似条件的煤 层相当 老顶 I 、 Ⅱ级，直接顶2 、 3 类的顶板 ，若底板岩 石坚硬则 更为适用。该 支架 与爬 底板采煤 机 配 套，煤壁前 无支柱 的空顶 距 仪 为0 ． 9 ～ 1 i n ，这就从根本上解决了爬底 板 采煤机 三 股道 空顶 距大、不安全的 问题，从而 扩 大 了爬底 板采煤机的适用范围，移架速度 能满 足采煤机牵 引速度的要求 。 试 验期 阔， 由于瓦斯超 限， 工 作面地 质构 造 较复杂，双工作面的相 互牵 制以及采煤 队 人员编制不足 回采系统中其它设备的故障 较多 等因素，使工作面的实际生产天 数、设 备时间利用率及工作面的产 量都受 鲥一定的 影 响。即使如此，工作面三个月 总产 量 已达 到 4万 吨。取 得了较好 的经济效益。 若按 比较正常的作业 条件分析，1 9 8 8 年 1 2 月下旬试验支架的西工作面 实际生产天数 为 9天，工作面推 进1 9 m，产煤3 0 0 4 t ， 平 均 日产达3 3 3 t ，以这个指标考核 ，一个双工作 面的月产量可达1 7 0 0 0 t 。因此，若排除设备 以外的 瓦斯 、地 魔构造 等较严重的影响，可 按 三 采一 准 一个采煤 班完成一个循环组织 生产， 日进2 ． 4 m，双工作 面的 月产 量 可达 到1 ． 5 ～1 ． 8 万吨 ，年产l 5 ～1 8 t }若按。 二采 一 准 一个采煤班完成 2个循环组织生产 ， P 进3 ． 2 m，则工作面月产量可达 到 1 ． 8 ～2 ． 1 万吨 ，年产 1 8 2 1 万吨 。在解放层开采 中， 是 限制工作面产量的主要因素 ，若不彻 底胖 瓦斯超限问题 ，则该套设备难 以发挥 其应有 的生产能力。 由于本 支架 的顶 粱遮盖面积达B 0 ％，而 高挡普采王 作面 顶粱 的 遮 盖 面 积 还 不 到 l 5 ，目此改 善了工人 的劳 动安全条件 ～ 一 l 1 一 维普资讯