迈步式超前支护液压支架的研制

迈步式超前支护液压支架的研制

根据《煤矿安全规则》第50条，应在影响矿山所有安全出口和道路段之间的过度压力范围内加强对其的保护。扩建防护通道的长度不得超过20米。在所有机械化开采的车间中，道路的高度不得小于1.8米。目前,矿井回风巷超前20m范围大部分采用DW35-250/100单体液压支柱配合1.2m铰接梁进行支护,工作面向前推进时,将后部单体支柱撤掉,人工搬运到前部重新支护,这种支护方式与当前煤矿高产、高效的理念相违背,并且在支护过程中存在许多问题。在工作面压力大、巷道围岩较软或破碎的情况下,会出现顶板难以控制缩小巷道断面的可能,严重时巷道需要反复维修,增加回采成本。工人劳动强度大、安全性差且支护速度慢。因此,研制一种既能满足回风巷20m范围内超前支护,又能实现工作面快速推进的超前支护支架成为当前生产需解决的问题。九里山矿根据生产需要研制迈步式超前支护液压支架,解决了回风巷20m范围内超前支护问题,取得了较好的效果。1整体设计1.1前架及后架液压立柱控制迈步式超前支护液压支架主要由前架、后架和连接前架底座和后架底座的推移油缸组成,液压管路与综采工作面液压管路系统连接。前架主要由前架底座、前架顶梁、连接前架底座和前架顶梁的前架液压立柱以及前架液压立柱操作阀构成。后架主要由后架底座、后架顶梁、连接后架底座和后架顶梁的后架液压立柱以及后架液压立柱操作阀构成;迈步式超前支护液压支架前架顶梁和后架顶梁之间连接平衡油缸;前架液压立柱下部与前架底座中部之间铰链连接前架拉杆,后架液压立柱下部与后架底座中部之间铰链连接后架拉杆。如见图1所示。1.2型动先导控制阀组迈步式超前支护液压支架采用本架手动液压控制方式。迈步式超前支护液压支架采用2TH6型手动先导控制阀组实现液压支架的升降、前进等一系列功能。前架与后架都可以采用本架控制系统控制本架的操作完成所需的动作,也可采用操作前架(后架)控制系统的方式控制后架(前架)完成所需的动作,便于提高操作的安全性和便捷性。2操作阀的操作将迈步式超前支护液压支架与综采工作面液压管路系统连接。移动时,先操作前架左(右)侧立柱操作阀使前架顶梁下降,然后操作左(右)侧推移油缸操作阀油缸伸出,使前架移动。操作推移油缸操作阀时要同时操作平衡油缸操作阀,防止液压支架走斜。前架走到位后,操作左(右)侧立柱操作阀使前架顶梁升起。其次操作后架左(右)侧立柱操作阀使后架顶梁下降,最后操作左(右)侧推移油缸操作阀油缸收缩,使后架移动。操作推移油缸操作阀时要同时操作平衡油缸操作阀,防止液压支架走斜,后架移动到位后,操作左(右)侧立柱操作阀使后架顶梁升起。3支架的参数支架技术参数为:支架型式前架、推移油缸、后架支架架型四柱支撑支护高度/mm2000~3600控制方式本架和邻架手动先导操作4平衡油缸支架特点(1)动作可靠。迈步式液压支架顶梁、尾梁采用废旧工钢及10mm厚的钢板焊接而成,受力面积较铰接梁相比面积增大,减少顶板来压时,单体支柱初撑力压力达不到规定的弊端,同时采用平衡油缸增加支架的稳定性,不宜翻到。(2)省事、省力、安全可靠。支架采用液压原理制作而成,没有任何电路成分,完全避免电火花造成瓦斯爆炸的危险,移动时,只需控制操作阀,即可实现支架的移动,降低工人的劳动强度,提高工作效率,且可增加施工时的安全系数。(3)实用性强。支架采用废旧工钢加工而成,结构简单,制造、安装容易,易于推广。(4)滑移效率高,由于该技术方案采用前后两架组合移动的方式,即前架支护、后架滑移,后架支护、前架滑移,交替滑移,相当于迈步动作,滑移效率高,提高了生产效率。5应用在工作面的推进过程中发现,迈步式超前液压支架可以有效解决过去综采工作面超前支护所存在的问题,确保工作面的安全回采。5.1巷道支护高度增加通过使用迈步式超前液压支架,实现了超前支护作业的自动化,克服了传统的支护方式上的缺陷,大大提高了超前支护强度和作业速度,有效的控制了巷道顶板下沉量,出口高度明显增加;增大了巷道的作业空间,提高了巷道的支护质量,保证了回采期间的生产安全,大大减少了人为因素造成的顶板事故,实现了本质安全。5.2回柱及支护工序采用迈步式超前液压支架支护出口后,工作面不需要停机,操作工直接操作超前液压支架的操作阀移动支架,完成回柱,放顶和支护工序。采用自移支架后,职工的劳动强度降低,操作速度加快,大大缩短了工作面循环作业时间,提高了开机率,加快了工作面推进速度,提高了工作面单产,为实现安全高效采煤工作面奠定了基础。5.3前后段支柱的校核传统的超前支护作业,一般需要3~4人。工作面每推进一刀,支护工至少要回撤8根单体液压支柱,每根单体液压支柱均要人工运到30m外的超前支护的前端重新支设,职工的劳动强度大,劳动效率低。使用迈步式超前支护液压支架后,每班超前支护作业人数可由原来的4人作业减少为1~2人作业,每班可节约2~3人,且工人劳动强度大大降低,工时利用率显著提高。6最佳工艺参数的验证迈步式超前支护液压支架在九里山矿15051综采工作面的成功应用,证明了迈步式超前支护液压支架灵活性、方便性、实用性、安全、可靠,达到设计技术要求。6.1节约人工工资(1)使用迈步式超前液压支架后,减少了工作量,每班超前维护工由原来的4人作业减少为1~2人作业。按每天可减少人员8人,人均年平均工资4万元计算,每年可节约人工工资32万元。(2)采用迈步式超前液压支架后,每班可节约时间2h,每天至少可以多出煤1刀。按1刀出煤300t计算,吨煤产值按450元计算,每天就可以多创造经济效益13.5万元。这样每年可多创直接经济效益161万元。6.2接顶梁的超前支护技术迈步式超前液压支架代替了传统的单体液压支柱和金属铰接顶梁的超前支护方式,实现了采煤工作面超前支护的机械化和自动化,是采煤工作面超前支护形式的一次创新,具有较强的使用效果,可在大范围内推过应用。7经济效益和社会效益初撑力/kN5162工作阻力/kN6000支护强度/MPa0.1液压系统额定压力/MPa31.5推移液压缸的行程/mm