北皂煤礦海域三采區(qū)放頂煤液壓支架選型與應(yīng)用研究

（山東能源龍口礦業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 龍口 265700）

摘 要：通過海域礦壓實(shí)際測量，詳細(xì)分析海域采場頂板運(yùn)動規(guī)律及支架載荷特征，綜合考慮礦井設(shè)備三機(jī)配套及礦井實(shí)際提升、運(yùn)輸能力，選擇適合于海域特點(diǎn)的ZF7200放頂煤綜采支架進(jìn)行生產(chǎn)，滿足了礦井頂?shù)装逯ёo(hù)管理及安全高效生產(chǎn)需要，取得較好的安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：海域;液壓支架;受力分析

北皂煤礦自2006年8月份至今，采用放頂煤綜放工藝先后回采了H2103、H2106、H2102、H2108、H2105、H2303六個工作面。海域工作面使用放頂煤液壓支架回采以來，正常條件下對控頂區(qū)暴露的頂、底板給予適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)，隨海域回采范圍的逐步擴(kuò)展，液壓支架在適應(yīng)海域特殊的地質(zhì)條件方面也暴露出較多的問題，工作面回采過程中，支架出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)件開焊、銷軸彎曲、安全閥開啟頻繁、立柱漲缸等情況，特別是安全閥失效后的立柱漲缸問題，嚴(yán)重影響影響了安全回采。原有支架已不適應(yīng)海域三采區(qū)現(xiàn)有地質(zhì)條件，為確保三采區(qū)安全回采需要，急需論證新型支架設(shè)備以滿足安全生產(chǎn)需要。

海域三采區(qū)工作面煤層賦存條件復(fù)雜。工作面在橫跨寬緩的HY向斜，位于HY向斜西翼，停采線位于HY向斜軸部，煤層產(chǎn)狀變化較大。工作面東側(cè)為三采回風(fēng)巷，西側(cè)為-200第四系防水煤柱和BH7鉆孔，南側(cè)為H2304設(shè)計(jì)工作面、HF-12、SF-15斷層，北側(cè)為H2302設(shè)計(jì)工作面、XF-30、XF-31斷層、XF-36斷層、XF-37斷層。地表為海水覆蓋，海水深度12～14.0m。第四系地層底界標(biāo)高為-65～-79m，煤層底板標(biāo)高為-200～-344m。此條件下對于選擇合適的液壓支架難度大。

1 支架的選型與支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）對支架的要求，選擇合理、適用的支架架型成為海域三采區(qū)綜放高產(chǎn)高效能否成功的關(guān)鍵。通過對目前國內(nèi)外有關(guān)綜采放頂煤液壓支架的調(diào)研考察，對工作面放頂煤液壓支架架型提出如下要求：1）支架要有較高的穩(wěn)定性和抗扭性能，并配備可靠的防倒防滑系統(tǒng);2）滿足北皂礦現(xiàn)用三機(jī)配套的要求;3）滿足北皂礦現(xiàn)有的提升能力、巷道運(yùn)輸尺寸要求; 4）有較好的仰采、俯采性能;5）放煤口通暢，操作靈活可靠; 6）保證足夠的通風(fēng)斷面。

根據(jù)以上要求選定了四柱式的ZF7200放頂煤液壓支架架型。

（2）ZF7200型放頂煤液壓支架的主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)圖（圖1）和工作特性曲線（圖2）。放頂煤支架主要技術(shù)參數(shù)： 高度/mm 2000/3200 工作阻力/kN 7200 初撐力/kN 5706 中心距/mm 1500 支架寬度/mm 1430/1600 支護(hù)強(qiáng)度/MPa 0.95 底板比壓/MPa 2.35 質(zhì)量/kg 11500 泵站壓力/MPa 31.5

（3）主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。1）支架為支撐掩護(hù)式，前連桿為Y型，后連桿為I型單連桿，既保證了支架整體有較高的穩(wěn)定性、抗扭性及抗側(cè)向力，同時(shí)又保證了架間前后有足夠的人、運(yùn)料通道及后部輸送機(jī)的管理、維修空間;2）頂梁結(jié)構(gòu)為整體頂梁帶內(nèi)伸縮梁結(jié)構(gòu)，側(cè)護(hù)板護(hù)至頂梁前端，保證了頂梁前端有足夠的支撐力及很好的封閉性能，伸縮梁可進(jìn)行超前及時(shí)支護(hù)和有效控制煤壁片幫;3）放煤機(jī)構(gòu)為可擺動尾梁帶插板結(jié)構(gòu)，既實(shí)現(xiàn)了連續(xù)敞開的放煤窗口，同時(shí)又可隨時(shí)封閉老塘的矸石，尾梁和插板還可以松動頂煤和切碎大塊煤及矸石。這種放煤機(jī)構(gòu)放煤效果好，回收率高，煤塵小;4）該支架結(jié)構(gòu)件選用了高強(qiáng)度板材，使該支架的重量比同類型、同配套設(shè)備的支架重量減少3000kg;5）通風(fēng)斷面大，頂梁平衡區(qū)的范圍較大，適應(yīng)外載荷力影響變化的能力強(qiáng)。

2 放頂煤液壓支架應(yīng)用情況

通過在線監(jiān)測以及現(xiàn)場實(shí)測海域煤2底板比壓測試數(shù)據(jù)，為支架選型參數(shù)提供了科學(xué)的依據(jù)，滿足了現(xiàn)場安全生產(chǎn)的需要。 三采區(qū)工作面ZF7200放頂煤液壓支架的投入，從支架對礦山壓力控制效果來看，ZF7200型支架支護(hù)強(qiáng)度及支護(hù)能力方面具有較強(qiáng)適應(yīng)力，減少了工作面開面放炮起頂及配件維修更換工作，滿足了頂?shù)装逯ёo(hù)管理及礦井安全高效生產(chǎn)需要，取得較好的安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。

3 結(jié)語

（1）通過海域三采區(qū)工作面支架選型分析及論證，綜合考慮設(shè)備三機(jī)配套及礦井實(shí)際提升、運(yùn)輸能力，選擇適合于海域特點(diǎn)的ZF7200放頂煤液壓支架進(jìn)行生產(chǎn)，液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度及支護(hù)能力方面具有較強(qiáng)適應(yīng)力，滿足了頂?shù)装逯ёo(hù)管理及礦井安全高效生產(chǎn)需要，社會效益巨大。

（2）ZF7200綜采支架的投入，減少了工作面開面放炮起頂及配件維修更換工作，節(jié)約了設(shè)備投資成本，保證了礦井海域工作面的正常接續(xù)，為實(shí)現(xiàn)全年產(chǎn)量目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（3）ZF7200綜采支架的投入，減少了工作面開面初期放炮起頂工作，工作面開面后較快進(jìn)入正常生產(chǎn)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，三采區(qū)工作面比其它海域工作面提前4-5天進(jìn)入正常生產(chǎn)，按3000噸/天產(chǎn)量及400元/T計(jì)算，提前實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值600萬元;減少開面窩工損失約18萬元。

（4）ZF7200綜采支架的投入，減少了設(shè)備配件損耗及維修人工成本，以H2303工作面配件實(shí)耗統(tǒng)計(jì)（80萬元），預(yù)計(jì)H2107面生產(chǎn)期間節(jié)省設(shè)備維修投入200萬元。

作者簡介： 郜勇（1969-），河南鞏義人，工程師，主要從事：煤礦機(jī)械的制造、維修工作。