單元型巷道超前液壓支架的應(yīng)用

張文煬 王東偉 程錦

摘 要：該文以新汶礦業(yè)集團(tuán)新巨龍公司ZQ4000/20.6/45液壓支架為例對煤礦單元型巷道超前液壓支架進(jìn)行解析。新巨龍公司ZQ4000/20.6/45超前液壓支架使用兩根250雙伸縮立柱，并且?guī)в泻唵蔚姆鑫粰C(jī)構(gòu)，保證支架良好的穩(wěn)定性。而且能夠保證超前支架達(dá)到足夠大的支護(hù)強(qiáng)度的條件下，簡化支架結(jié)構(gòu)，其尺寸更緊湊，重量輕，具有整體性強(qiáng)、支護(hù)效果好和安全生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：單元型 液壓支架 應(yīng)用

中圖分類號：TD355 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0083-01

1 地質(zhì)條件簡介

新巨龍公司1303N綜放工作面傾斜長度261.3m，走向長度2150m，煤層平均厚度8.6m，最大采高4.0m，煤層傾角4°～7°，煤質(zhì)硬度f1.44～f1.74，視密度1289-1298 kg/m3，煤質(zhì)硬度f=0.3，頂?shù)装鍘r性為粉砂巖，硬度為f3，礦井水PH=8.5，硫酸根離子濃度為2772-3660mg/L，屬超強(qiáng)腐蝕性水質(zhì)，環(huán)境溫度35℃，環(huán)境空氣濕度96%，運(yùn)煤方向?yàn)樯线\(yùn)，屬左掌子工作面。

2 液壓支架選型設(shè)計(jì)

2.1 液壓支架的選型

巷道超前支護(hù)液壓支架與工作面液壓支架有著本質(zhì)的區(qū)別，主要表現(xiàn)在巷道超前支護(hù)液壓支架應(yīng)具有：穩(wěn)定性好；在距煤壁2～5m為支撐載荷的峰值，在此范圍內(nèi)應(yīng)該有更高的支護(hù)強(qiáng)度；對頂板圍巖的適應(yīng)性好；具有自動(dòng)行走功能。

巷道超前支護(hù)方式的支護(hù)強(qiáng)度加上原巷道支護(hù)形式在回采期間對巷道的殘余強(qiáng)度必須大于巷道回采期間圍巖對巷道的頂壓，確保巷道頂板的穩(wěn)定。在老頂給定變形工作狀態(tài)下，巷內(nèi)基本支架應(yīng)當(dāng)控制住頂煤及直接頂，并與老頂貼緊，因此，支護(hù)強(qiáng)度至少應(yīng)當(dāng)平衡頂煤及直接頂巖重。綜上所述，結(jié)合1303N綜放工作面地質(zhì)條件，確定將新巨龍公司1303N工作面選用ZQ4000/20.6/45單元型巷道超前支架（如圖1）。

2.2 液壓支架的設(shè)計(jì)

在液壓支架設(shè)計(jì)方面采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)手段，在支架制造前完成設(shè)計(jì)計(jì)算—— 設(shè)計(jì)繪圖—— 設(shè)計(jì)驗(yàn)證等一系列的工作，保證支架設(shè)計(jì)的合理性和性能的可靠性。

（1）設(shè)計(jì)計(jì)算：運(yùn)用我公司成熟的支架參數(shù)設(shè)計(jì)軟件，對支架的各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選取，以達(dá)到最佳的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和力學(xué)參數(shù)，并對危險(xiǎn)斷面進(jìn)行安全系數(shù)校核。

（2）設(shè)計(jì)繪圖：完全運(yùn)用三維軟件Solidworks進(jìn)行設(shè)計(jì)出圖，在計(jì)算機(jī)上對支架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和干涉檢查，指導(dǎo)設(shè)計(jì)及時(shí)改進(jìn)支架結(jié)構(gòu)。

（3）應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證：運(yùn)用Solidworks的有限元分析軟件 Simulation，按MT312-2000標(biāo)準(zhǔn)對支架進(jìn)行模擬壓架試驗(yàn)。也可以按井下的惡劣工況進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬加載實(shí)驗(yàn)分析，可以很直觀的得到支架箱體及其內(nèi)部任一剖面的應(yīng)力、應(yīng)變大小及分布情況，同時(shí)指導(dǎo)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，保證了最終設(shè)計(jì)的可靠性。

3 應(yīng)用實(shí)例

ZQ4000/20.6/45液壓支架改變了傳統(tǒng)超前支架的結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有了重大創(chuàng)新，為綜采工作面巷道超前支護(hù)的設(shè)計(jì)和機(jī)械化開采探索出了一條新路。該液壓支架改變了傳統(tǒng)超前支架的的移架方式。傳統(tǒng)巷道超前液壓支架在使用過程中移架需要逐個(gè)降架、推移前進(jìn)、升架，反復(fù)的降架升架對頂板的破壞性極大，很多頂板會(huì)出現(xiàn)破碎的現(xiàn)象。該超前支架在工作移架過程中，不用反復(fù)支撐頂板，只需要將整個(gè)超前支架的最后一個(gè)單元搬移至最前端即可實(shí)現(xiàn)工作面推移前進(jìn)的要求。在此過程中工作面的推移前進(jìn)方式更為靈活方便，降低了移架的難度。該支架安裝能自動(dòng)復(fù)位的側(cè)推千斤頂?shù)葟?fù)位機(jī)構(gòu)和穩(wěn)定性較好的雙立柱扶位裝置，可靠性增強(qiáng)。

移架方式的改變避免了因移架造成的頂板破碎，頂板的安全性得到了保障。該支架使用后減少了井下超前支架移架作業(yè)人員人數(shù)，移架時(shí)，減短了移架的時(shí)間，延長了支架的使用壽命，為井下作業(yè)人員提供了安全可靠的作業(yè)環(huán)境，一直以來頂板的安全管理是井下安全管理的一項(xiàng)重要課題。

單元型巷道超前液壓支架的設(shè)計(jì)通過結(jié)構(gòu)的改變提高了煤礦的效益，單元型巷道超前液壓支架的應(yīng)用無論在支護(hù)效果，還是支護(hù)費(fèi)用上取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是顯著的。全國大多數(shù)煤礦的井下巷道適應(yīng)推廣，并將對巷道超前液壓支護(hù)，以及煤礦巷道的安全管理帶來更加深遠(yuǎn)的意義。

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