超輕型液壓支架的構造及滑動拖輪的改造應用

張業(yè)雷

【摘 要】綜合機械化采煤是煤礦開采技術現(xiàn)代化的重要標志，從20世紀80年代以來，全球主要產煤國家高產高效綜采技術迅速發(fā)展，煤礦安全事故也層出不窮，由此帶來的機械化支護產品也更新?lián)Q代越來越快，造成綜采工作面高產高效紀錄不斷刷新，綜采支護裝備新技術也層出不窮。超輕型液壓支架的優(yōu)化改造能夠提升作業(yè)效率，為企業(yè)增加經(jīng)濟效益。論文則淺析該種液壓支架構造、滑動拖輪的改造及生產應用。

【Abstract】Comprehensive mechanized coal mining is an important symbol of coal mining technology modernization. Since the 1980s， the high yield and high efficiency comprehensive mining technology has developed rapidly in major coal producing countries all over the world， and coal mine safety accidents are emerging one after another. As a result， mechanized support products are being replaced and replaced faster and faster. Records of high yield and high efficiency of fully mechanized mining face are constantly being set， and new technologies of fully mechanized mining support equipment emerge one after another. The optimization and transformation of ultra-light hydraulic support can improve the operation efficiency and increase economic benefits for the enterprise. This paper analyzes the structure of this kind of hydraulic support， the transformation and production application of sliding tug.

【關鍵詞】超輕型液壓支架;構造;滑動拖輪

【Keywords】ultra-light hydraulic support; structure; sliding tug

【中圖分類號】TD823? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）01-0173-02

1 背景

美國1994年共有80個長壁工作面，其中有70個工作面是電液控制的工作面，占87.5%，使用柱掩護式支架73套，四柱支撐掩護式支架7套，兩柱掩護式支架占91.25%，普遍裝備大功率電牽引重型采煤，國外發(fā)達國家的煤礦采煤輔助設備已經(jīng)采用新技術，綜采工作面優(yōu)選世界各國最先進的重型高效裝備，實現(xiàn)一井一面，集中化生產。

反觀我國現(xiàn)有煤礦除了幾個大型煤業(yè)集團，其余大多數(shù)煤業(yè)公司是中、小型礦井，它們一般生產、運輸、提升能力都不高，有相當大一部分年產只有80～120萬噸的規(guī)模，運輸能力也不過200～350t/h，針對這一現(xiàn)狀，我國從1973年開始引進德國、俄羅斯等國家的設備，經(jīng)歷了消化、吸收、提高的過程，目前我國已經(jīng)形成了較完整的設計、制造的體系[1]。

2 ZH2800/15/25型整體頂梁液壓支架概述

ZH2800/15/25型整體頂梁液壓支架是于2010年設計的，這種支架是用于煤礦壁式采煤工作面的一種自移式輕型支架，即具有整體性好、安全可靠可自移的特點，又具有體積小、重量輕、運輸方便和造價低等特點。特別適宜沒有條件使用大型綜采設備的中小型煤礦使用，根據(jù)目前客戶使用的情況來看，完全適合年產270萬噸以下的煤礦，并且應用效果比較好。根據(jù)實際應用情況，可以發(fā)現(xiàn)這種支架大大降低了工人的勞動強度，提高工作效率，并且它要比綜采液壓支架輕便靈活、易于操作、價格便宜，是非常適合中小型煤礦的經(jīng)濟架型。

整體頂梁滑移液壓支架主要是由整體頂梁以及與之相連接的尾梁、托梁機構、推移千斤頂和液壓系統(tǒng)構成。該支架只適用于較好地質條件、采高小于2.5m的緩傾斜煤層。該支架可用于一次采全高水平分層或水平分層的工作面。炮采，采煤高度為1.6～2.5m。

3 支架構成及結構特征

支架通過托梁機構將整個工作面連為一個整體，工作面整體抗沖擊能力強，提供安全操作環(huán)境;托梁機構是支架頂梁前移的導向與支撐機構，同時是整個工作面穩(wěn)定的基礎;相鄰支架通過托梁互為支撐;頂梁為整體箱式結構，不鋪頂網(wǎng);支架結構緊湊，底部空間大，以最小空間實現(xiàn)功能最大;本架操作;液控系統(tǒng)：液壓閥集中控制。

4 超輕型液壓支架的應用

由于液壓支架的應用是與井下環(huán)境息息相關的，每一套支架的設計數(shù)據(jù)都是根據(jù)井下環(huán)境盡可能相吻合，同樣型號的支架根據(jù)應用煤礦的不同也存在著差別。下面著重探討2010年為山西晉城楊莊煤礦設計并制作的ZH2800/15/25G整體頂梁滑移液壓支架的應用及改造，此支架結構分為兩大塊：分別是頂梁結構件及液壓部分。

4.1 頂梁結構件用于支撐頂板

該支架頂梁采用鋼板拼焊整體箱形結構，關鍵部位的鋼板采用δ20 Q460高強板。頂梁腔內裝有推移千斤頂。梁體內側各有2條δ20厚的鋼板，作為托梁機構滑移的導軌，并在后柱的柱帽處增加了一個柱帽，作為支架的臨時支撐點，以防頂板初次來壓過大增加支護強度。其作用主要有3點：①承接頂板巖石的載荷;②反復支撐頂板，可對比較堅硬的頂板起破碎作用;③為回采工作面提供足夠的安全空間。

4.2 液壓部分重要的液壓支柱

液壓支架的發(fā)展對立柱的長度、缸徑、密封、型式等諸多方面提出許多新的要求，促使立柱的結構更加合理和有了很大的發(fā)展。早期制定的有關標準已不能滿足實際需要，有的已經(jīng)修改，制定了新的目標。

4.3 立柱的主要型式和應用

4.3.1 單伸縮雙作用立柱

結構簡單、可靠，屬液壓無級調高，調整高度方便，但調高范圍小，用在調高范圍不大的支架上，許多種放頂煤支架裝配單伸縮雙作用立柱。單伸縮雙作用帶機械加長桿立柱，結構比較簡單，調高范圍較大，有液壓無級和加長桿有級兩種調高方式，使用中經(jīng)常用液壓無級調高。操作人員需根據(jù)采煤工作面煤層厚度的變化及時調整機械加長桿的高度（有級調高），以滿足支護要求。如果有級調高調整得不及時，會出現(xiàn)支架被壓死或頂空的問題。調整加長桿的高度費時、費力。本型立柱多用于煤層厚度變化較大的中厚煤層支架上。由于這種立柱各主要承載部件的強度匹配合理，近年來，一些厚煤層支架上也選用了本型立柱，適用范圍有所擴大。為進一步增大支架調高比，有的單伸縮雙作用立柱上加有兩個加長桿，但這種結構的立柱不多。

4.3.2 雙伸縮雙作用立柱

兩高范圍大，屬液壓無級調高，操作方便靈活，但結構復雜，加工要求高，成本高。本型立柱多用于薄煤層和大采高支架上。由于本型某些缸徑立柱的中缸強度裕度偏小，遇有采煤工作面基本頂壓力顯現(xiàn)強烈時中缸有時會出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象，損壞立柱。因此，在使用條件允許的情況下，大多選用單伸縮雙作用帶機械加長桿的立柱。

4.3.3 三伸縮雙作用立柱

一般為三級液壓無級調高，有的在雙伸縮立柱上加一段接長桿，主要是為增加立柱的調高范圍。國外較早使用了這種立柱，其調高范圍很大，但結構復雜，第三級缸內壓力很高，對材料和加工都滿足某些特殊結構支架對立柱增加調高的要求。

我們的設備采用的立柱為雙伸縮雙作用液壓支柱，供支撐頂梁用，其數(shù)量及最大高度可根據(jù)工作面的實際情況選定，一般每架4～5棵。

該支柱由球頭、導向套、活柱、柱塞、油缸、缸底構成。其活柱采用鍍鉻處理，該支柱的工作原理：升柱時，高壓液體由操縱閥控制，高壓液體流入下腔，柱塞升高，同時支柱上腔縮小，柱時頂梁頂緊工作面頂板后，此時支柱下腔液體壓力為支柱給予頂板初稱力;隨著支護時間的延長和頂板壓力的增加，支柱下腔液體壓力也隨之增高，當壓力超過支柱的額定工作阻力時，單項鎖中的安全閥打開，液體外溢，支柱下縮，壓力降低，當其壓力降至額定工作阻力以下時，安全閥關閉，因而其工作阻力始終保持在工作阻力范圍內，故稱恒阻式支柱。提柱時，由操縱閥控制隨著上腔壓力的增加，支柱的油缸及缸底相對于活柱體及頂梁上移，而下腔液體則通過液控單項鎖回到主管路，這樣，支柱便被提起。

托梁連接機構是整體頂梁滑移液壓支架的靈魂，支架性能的好壞取決于托梁機構是否安全可靠。支架運作時靠固定在托梁后端的后托梁上的千斤頂，來推動支架頂梁整體朝前移動，而托梁與頂梁的連接是靠四套滑動輪機構完成托梁機構與頂梁的相對活動，托架里的滑動輪與四件彈簧相配合，增加了托架與頂梁之間的上下調節(jié)性。

原設計滑動輪是由2個上下疊加的輪子穿在一起用一個?10的銷軸固定，現(xiàn)設計是由完整的一個鑄造輪外加槽型螺母固定。原設計在工作現(xiàn)場使用過程中大輪與小輪經(jīng)常自動分開，造成小輪卡在軌道上，受力過大將?10的銷軸卡斷發(fā)生脫軌事故。而采用改進后的滑動輪后，就不會發(fā)生這樣的狀況。改革后的滑動輪結構大輪的直徑要比軌道寬58mm，小輪要比軌道窄10mm，因此，滑動輪無論如何也不會發(fā)生脫落的問題，而采用槽型螺母的固定，更是使滑動輪上下活動的可調性增加了10mm，通過楊莊煤礦、毛則渠煤業(yè)集團、山西上榆泉煤礦、高家莊煤礦的實際應用，改造獲得了成功。

5 結語

以上改進是筆者根據(jù)這幾年公司生產的整體頂梁滑移支架在生產及應用中發(fā)生的問題進行的改進，如有不當之處，希望各位領導和同事批評指正。

【參考文獻】

【1】李愛林.淺談中國液壓支架技術現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J].能源與節(jié)能，2016（1）：33-35.