煤矿液压支架大流量技术改造.doc

煤矿液压支架大流量技术改造摘 要：随着综采技术的不断发展，综采工作面支护设备液压支架的升降架、推溜和移架的时间成为制约提高工作面产量的一个至关重要因素，分析了液压支架效率低、性能差的不足，通过对液压支架液压系统大流量的改造和增加初撑力保持阀，提高综采工作面液压支架的升降架、推溜、移架的速度和综采工作面的产量。关键词：液压支架大流量；自动初撑；综采工作面；高效高速；改造 【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：21世纪，随着人口增长和经济持续发展的需求，我国煤炭总量将长期保持高增长态势，为了满足对煤炭高增长的需求，近年来综采技术不断提高，煤炭企业对综采工作面生产效率的要求也随之提高。因此采煤工作面机械化程度不断改善，大功率采煤机组、刮板运输机、乳化液泵站及大流量、高强度、高可靠性的液压支架不断投入综采、综放工作面，单工作面煤的产量也由原来年产几十万吨，到现在的几百万吨。而作为综采工作面支护设备的液压支架的升降架、推溜和移架的时间成为制约提高工作面产量的一个至关重要因素。为此液压支架不断推陈出新，新的设备由小流量向大流量改进，这样可缩短升降架以及推前刮板运输机和支架推移时间，进而提高采煤效率。过去使用的小流量、低效率设备随之闲置和淘汰，浪费了企业的大量资金（一套液压支架总价格为2000万至2500万之间）。如何使这些低性能、小流量支架改成大流量支架，应用到现在高性能、高效率、大功率的综采工作面，实现设备配套，是我们煤炭企业急待研究解决的重要课题。一、 液压支架改造方案确定的理论依据液压支架的工作特性如图1所示：液压支架依靠高压液体、立柱和相应的动力千斤顶实现升降架、推溜和移架四个基本动作，根据顶板与支架间的相互力学作用原理来分析，液压支架立柱的一个完整的工作循环过程分为四个阶段，即初撑（）、增阻（）、恒阻（）、降柱移架（）。初撑力增阻阶段：升柱时，从顶梁接触顶板，至立柱下腔液体压力较快上升到泵站压力为止。每架支架的初撑力为(N)：立柱升降架速度为(mmin)：式中：每架支架的立柱数 泵站的额定压力(Mpa)油缸容积效率 进入立柱油缸的流量(L/min) 支撑效率 立柱油缸活塞面积(cm)依据上述分析计算，为了提高立柱升降架、推溜、移架速度和支架的承载能力，在不改变液压支架总体结构的前提下，最大限度的减少改造资金，液压支架改造的最佳方案是；增大流量和实现自动初撑。二、大流量改造方案和工艺2.1 大流量件的选择方案大流量的改造是为了提高各类立柱和千斤顶的工作速度，依据液压支架工作特性，只有增加其流量才能满足要求。改造前液压支架所配备的乳化液泵为：MRB125/31.5，其流量为125L/min，压力为31.5Mpa，液压支架的升降架、推溜和移架的速度慢、性能差，与工作面主要生产设备不配套，严重制约工作面产量的提高。为了满足高效、大功率生产的要求，大流量改造方案是；首先提高主泵的流量，根据目前国产泵流量有200L/min和315L/min，或更大流量泵，考虑与工作面主要生产设备配套性和高效生产的需要，乳化液泵流量选择为200L/min，并考虑整体供液管路和阀、锁及其附属液压元件的再利用和降低改造成本，其压力仍为31.5MPa。泵流量增至200L/min,，提高了60%，则工作机构速度也相应提高1.6倍。为了避免工作机构因流速提高导致脉动冲击而损坏，改造过程中对供液管路和各类阀锁做了相应配套改变，具体分析为：进回液管应与主泵流量增幅相当，各类阀增幅可适当增大，以减小流速，延长使用寿命。2.2 主要零部件改造工艺方案泵、阀、管路的更换改型，从总体上改变了系统的流量，同时也要对下述主要零部件进行改造，使之与系统相匹配。立柱、千斤顶缸体的改造工艺：将支架立柱、千斤顶缸体固定用立钻将上腔进液孔由原来的10孔扩至1212.5按原图要求焊固立管、护套、接头座组装高低压试验。2.3 操纵阀改造方案掩护式支架一般设置一组操纵阀，大流量改造，其主要任务是改变立柱和推移千斤顶的流量，因此可只将控制这两个工作机构的阀片更换成大流量阀片即可。三、液压支架自动初撑的改造：3.1改造前立柱操纵原理如图2所示：液压支架初撑力完全靠人工操作给压，使其在工作面接触顶板达到初撑力，支架工作效率低，而且由于人工操作易产生因操作不当（操纵阀手把扳到升架位置后，未保留或保留时间不够即复位停止供液）而使初撑力降低，极大地影响了整个工作面支护能力及安全可靠性。为此通过分析液压支架工作原理及工作特性，增加初撑力保持阀来弥补这些不足，保证初撑力和提高支架工作效率。3.2 改造后增加初撑力保持阀立柱操纵原理如图3所示：在控制立柱升架液压管路中，为了确保工作面顶板支护、缩短升架时间，增加一组初撑力保持阀（支撑掩护式支架为两组），将其压力调整为立柱的初撑压力，并与主管路相连接。工作原理为：扳动操纵阀，一部分工作液直接打开单向阀进入两个立柱下腔，另一部分工作液进入初撑力保持阀打开阀内的两位阀使其导通，顶开两侧钢球，辅助供液管中的工作液通过初撑阀管接头A、B分别进入立柱下腔，立柱升柱接触顶板。当支架达到初撑力时，初撑阀内的两钢球在弹簧力作用下复位，使两位阀关闭，辅助供液停止。操纵阀可瞬间动作，直接回零位，液压支架自动接触顶板，达到初撑力后自动停止。这样同时动作几部支架，节约了升架时间，保正工作面支架全部达到初撑力状态。由于该阀通过接头C直接接在主进液管上，不受操纵阀的影响，因而不论操纵阀是否停止供液，压力液体仍能通过此阀进入立柱下腔，使立柱下腔压力升高，直至达到初撑力，实现自动初撑。四、结束语煤矿综采工作面液压支架经大流量技术改造和在控制立柱液压管路中增加初撑力保持阀，使低性能、小流量的液压支架流量提高了60%，工作机构速度相应提高1.6倍，液压支架实现自动初撑，缩短了升降架、推溜和移架时间，大大提高了综采工作面采煤效率。这些经大流量技术改造后的液压支架，通过在大雁煤业公司第二煤矿井下使用达到了预期的效果，单工作面每年可多生产原煤60万吨，改造一套ZFS400支架(120部)仅需改造资金120万元（其中：材料配件费80万元，人工费40万元），可