華燁煤礦ZY6600/15/32掩護式液壓支架結構設計

朱慶波 陳廣帥 齊常勝

摘要：通過對新疆華燁煤礦7#煤層綜采工作面地質條件的分析，進行了綜采設備配套，并確定液壓支架的架型、工作阻力及主要參數(shù)，并詳細介紹了結構件特點和液壓元件工作原理。

關鍵詞：液壓支架;設計;放頂煤

1 引言

新疆華燁煤礦7#煤層厚度2.7～3.3m，平均厚度2.76m。設計年產(chǎn)量為60萬噸/年。工作面長度180m，走向長度1600m，煤層傾角近水平，煤層硬度在f=3左右。煤礦易于偏幫，瓦斯含量適中。直接頂和老頂為中、粗砂巖，直接底和老底為粉、中、細粒砂巖，無矸石。順槽尺寸為矩形，運輸順槽凈高3米，凈寬5米，回風順槽凈高3米，凈寬4米。設備下井條件為平板車斜井運輸，拉下山。

2 工作面總體設計TC "二、設計指導思想" ＼f C ＼l "1"

綜采面采用一次采全高工藝，按采煤機端部斜切進刀、雙向割煤，每割一刀煤所需時間為：

式中參數(shù)均為與采煤有關的參數(shù)，分別代入相應數(shù)值，計算得知每割一刀時間約為82分鐘。

按日工作時間16小時計算，工作面長度180m，滾筒截深630mm，工作面日循環(huán)刀數(shù)為9.2刀，考慮采煤機開機影響因素及其他影響系數(shù)，日平均有效截煤刀數(shù)為9刀，日推進度5.67m。

按年工作日300天計算，平均割煤厚度2.76m，工作面長度180m，煤的容重擬定1.4t/m³，滾筒截深630mm，工作面年產(chǎn)量約為88萬噸/年，投產(chǎn)后單個工作面能滿足年產(chǎn)60萬噸的需要。

3 總體方案設計TC "三、總體方案設計" ＼f C ＼l "1"

根據(jù)對礦方資料分析，考慮臨近煤礦綜采設備型號及使用情況，并與礦方充分溝通，華燁煤礦配套設備確定為：⑴TC "3.1 配套設備選型" ＼f C ＼l "2" 采煤機：MG300/710-WD;⑵刮板運輸機：SGZ764/400;轉載機：SZZ764/200;⑷中間支架：ZY6600/15/32。

3.1 液壓支架設計

中間架主要技術參數(shù)：⑴支架形式：掩護式液壓支架;⑵高度范圍：1500～3200mm;⑶支架寬度：1430～1600mm;⑷支架中心距：1500mm;⑸初撐力：5110kN P=31.5MPa）;⑹工作阻力：6600kN（P=41MPa）;⑺支護強度：0.85MPa（f=0.2）;⑻底板比壓：1.5～2.5MPa（f=0.2）;⑼推移步距：630mm;⑽控制方式：本架手動操縱;⑾適應傾角：<15°;⑿泵站壓力：31.5MPa

3.2 液壓支架特點

該支架采用兩柱掩護式型式，其結構緊湊、可靠性高、工作穩(wěn)定、模塊化布置，與配套的刮板輸送機、采煤機相互配合和協(xié)調動作，實現(xiàn)落煤、裝煤、運輸和支護等生產(chǎn)工序的全部機械化，以達到高產(chǎn)、高效、優(yōu)質、安全、低耗的效果，大幅度提高勞動生產(chǎn)率、減輕笨重的體力勞動，改善作業(yè)環(huán)境。

4 總體結構

ZY6600/15/32掩護式液壓支架在液壓系統(tǒng)控制下，完成推溜、降架、移架、升架等操作。

ZY6600/15/32掩護式液壓支架主要由金屬結構件、液壓系統(tǒng)組成。主要金屬結構件有伸縮梁、頂梁、前連桿、后連桿、掩護梁、底座、推移框架、抬底裝置及活動側護板等。

液壓控制系統(tǒng)除了立柱、各千斤頂外，還包括各種液壓控制元件（操縱閥組、安全閥、液控單向閥、液控噴霧閥等）和液壓輔助元件（管接頭、膠管等）。

支架各結構件之間及結構件與液壓工作元件間均通過銷軸、螺栓等連接，管路連接采用快速接頭和U型卡型式，拆裝、維修方便。

5 結構件

5.1 頂梁

頂梁是用于支護、控制、管理工作面上方的頂板，頂板的壓力通過頂頂梁傳遞到兩根立柱上。為了更好地支護煤壁上方剛暴露出的頂板，頂梁前端上翹，頂梁為雙側活動側護板。頂梁活動側護板、掩護梁等也固定或鉸接在頂梁上，因受力較大并且工作狀況惡劣，要求頂梁有足夠的強度和剛度。

5.2 掩護梁

頂板來壓后，經(jīng)頂梁和掩護梁連接銷軸，把來壓傳遞到掩護梁上，再通過掩護梁傳遞到連桿以及底座上。再傳遞過程中掩護梁承受扭矩、彎矩的作用。而且還受到頂板冒落矸石的沖擊。因此要求掩護梁有足夠的強度與剛度。

5.3 底座

底座承受頂板經(jīng)立柱、掩護梁、連桿等傳遞的各種力及力矩，然后傳遞到底板上。對于底座除有足夠的強度外，還應有對底板良好的適應能力，當受力時，底座前端對底板的比壓要小，不能使底座前端壓入底板，或破壞底板的結構。移架時，使浮煤煤順利地排除倒采空區(qū)。支架的推移框架連接在底座上。底座前端設有抬底裝置，拉架時抬底千斤頂活塞桿伸出，壓在推移框架上將底座前端抬起，保證順利拉架。

5.4 前后連桿

前、后連桿與底座、掩護梁連接，構成四連桿機構，設計時保證支架在使用高度范圍內，頂梁前端雙紐線軌跡滿足使用要求。

5.5 推桿

推移框架為長推移框架，推移千斤頂?shù)寡b。推移千斤頂通過推移框架推移運輸機和拉移支架。推移框架的前端與連接頭相連，連接頭的另一端和輸送機連接，推移框架在推拉過程中，可以上下擺動一定的角度，以滿足工作面底板不平的要求。

6 液壓系統(tǒng)

液壓支架的動力是由乳化液泵站提供的，各種動作的實現(xiàn)由液壓系統(tǒng)來完成。

6.1 液壓系統(tǒng)的主要特點

主操縱閥組設置在底座上，并且本架操作，管路簡單，布置合理，維修方便。

⑴采用統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)，工作壓力為31.5MPa。⑵管路連接均采用快速接頭結構，高壓膠管規(guī)格均為標準規(guī)格。⑶為了增大流量和壓力，本系統(tǒng)中主進液管徑為DN32，主回液管徑為DN38，噴霧主管路直徑為DN25。⑷將立柱及推移千斤頂兩片操縱閥選定為200L/min的大流量操縱閥，滿足了快速升架和移架的要求。⑸液壓支架工作液為乳化液，采用MT76所規(guī)定的乳化液與中性軟水，按5：95重量比配制而成。

6.2 油缸的配置

7 結語

本文中的支架及綜采設備為2009年8月生產(chǎn)制造設備，在理論上得到了多方面的分析與論證，并且在實際使用中效果顯著。

2014年華燁煤礦因為工作面開采長度的增加，以及新的工作面地質條件的變化，增補了18架ZY6600/15/32液壓支架，在機頭、機尾各增加一組兩架一組中置式ZTZ16800/17/34端頭液壓支架，并對增補的液壓支架提出了一些改進措施。

參考文獻

[1]任曉東，于海亭，張銀亮.韓家灣煤礦綜采工作面液壓支架研制[J].煤礦開采，2008（10）：66-68

作者簡介：朱慶波（1982）;男;山東臨邑人;碩士研究生;高級工程師;2008年6月畢業(yè)于新疆大學機械設計制造及自動化專業(yè)，一直從事煤礦支護設備開發(fā)工作。