ZF6400_18_35放顶煤支架增加底调装置的研究.pdf
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1、第 9 期 山 西 焦 煤 科 技 No.92023 年 9 月Shanxi Coking Coal Science&TechnologySep.2023试验研究收稿日期:2023-04-17作者简介:王翠芳(1986),女,山西乡宁人,2014 年毕业于太原理工大学,工程师,主要从事煤矿机械产品工艺编制与管理工作(E-mail)562147437 ZF6400/18/35 放顶煤支架增加底调装置的研究王翠芳(霍州煤电集团 鑫钜煤机装备制造有限责任公司,山西霍州031400)摘要为降低采煤成本,盘活资产,对闲置的 ZF6400/18/35 放顶煤支架进行改造,通过分析支架在大倾角工作面的受力情
2、况,结合煤安标准以及支架结构,设计了两个底调千斤顶加底调梁的结构,经过样机试制验收和压架试验合格后,进行批量改制。关键词大倾角工作面;放顶煤支架;底调装置;强度校核中图分类号:TD355.4文献标识码:B文章编号:1672-0652(2023)09-0018-041概况晋北煤业三采区 5-302 综采放顶煤工作面平均煤层厚度 5.28 m,平均倾角 24,工作面沿走向布置,设计采高 2.7 m,放煤高度 2.58 m,采放比为 1 0.96,遇地质条件变化时,适当调整回采层位。采用倾斜长壁后退式综合机械化放顶煤采煤方法,全部垮落法管理顶板。为了节能减排,盘活闲置资产,在充分保证矿井安全的前提下
3、,集团公司决定为该矿调拨 2010 年制造服役的 ZF6400/18/35 放顶煤支架。由于该支架原设计仅适用于近水平煤层,没有防倒防滑功能,而MT555-1996大倾角液压支架技术条件规定:工作面倾角大于 15必须采取防滑措施,为此,根据工作面的需求和煤安标准的要求,结合支架本身的特点,升级改造增加底调装置,以满足矿井的使用要求。2设计改造依据2.1支架工作阻力采用估算法确定支架工作阻力,综采放顶煤支架所需支护强度公式1为:q=k(1h1+2H)=k1(M-h)+2H(1)式中:q 为支护强度,kN/m2;k 为基本顶失稳时的动载系数,依据矿压监测取 1.5;1为顶煤的容重,kN/m3,取
4、14;h1为顶煤厚度,m;2为顶板岩石的容重,kN/m3,取 25;H 为对支架有直接影响的岩层厚度,一般为煤层厚的 1.2 2.3 倍,取 1.8M,m;M 为煤层厚度,m,取 5.28;h 为平均割煤厚度,m,取 2.58.计 算 可 得 该 放 顶 煤 支 架 的 支 护 强 度为 413.1 kN/m2.支架的工作阻力公式为:P=q(LK+LD+LJ)B(2)式中:P 为支架工作阻力,kN;q 为支架的支护强度,kN/m2;LK为端面距,m,取 0.34;LD为顶梁长度,m,取 4.4;LJ为采煤机截深,m,取 0.8;B 为支架宽度,m,取 1.5.计算可知支架的工作阻力为 3 43
5、2.86 kN,即可满足该工作面的要 求,现调拨 的 支 架 工 作 阻 力 为6400 kN,远大于 3 432.86 kN.所以 ZF6400/18/35 放顶煤支架的选型和工作阻力满足该工作面的使用要求。2.2大倾角放顶煤支架受力分析大倾角综放开采复杂矿压显现规律导致了工作面支架受力的复杂性。大倾角放顶煤支架在工作面的失稳及其趋势主要有整体向下倾倒、支架前部下滑、支架后部下滑、支架整体下滑、支架底部下滑导致支架向上倾斜、支架前端顶梁向下扭转、支架后部掩护梁向下扭转等 7 种情况2.这是因为:1)对于低位放顶煤支架,在大倾角综放工作面放煤过程中,煤流有向下的分力,会对支架掩护梁及尾梁施加侧
6、向力,使支架产生摆动,从而带动支架扭斜。2)支架出现倒架,大多是支架上方冒空,顶板局部失去完整性,上部顶板有向下移动空间,当顶板垮落时,这个倒向力的显现使支架倾倒。当支架脱开顶板(降柱行走过程)时也会出现支架倾倒下滑现象。支架在工作面倾角受力情况见图 1.F1破碎煤矸下滑的作用力;F2破碎煤矸对支架的正压力;F尾梁上破碎煤矸施加给支架的垂直方向合力;煤层倾角图 1工作面液压支架受力情况图该支架所需的调架力3为:F3=F1-fF2=F cos-f sin(3)式中:为 煤 层 倾 角,(),取 24;f 为 摩 擦 系 数,取 0.2.在稳定状态下,F 等于支架自重力,支架自重为17 000 k
7、g,自重力约为 170 kN,则 F 为 170 kN.计算可知,该支架所需的调架力为 38 kN.MT/T5561996液压支架设计规范 规定:调架千斤顶的规格缸径不能小于 10 mm、杆径不能小于70 mm,经计算 1 根千斤顶的推力为 247 kN,则 2 根千斤顶的推力为 494 kN,远大于该支架所需的调架力 38 kN,抗弯性能和强度满足要求。3改造方案1)首先将底座进行局部截割,观察底座结构,在合适位置割出两个导向套筒的定位孔,底座截割图见图 2.2)在活动侧护板一侧焊接加工新底调装置,即两根底调千斤顶和一根底调梁,见图 3.3)将新增加的底调千斤顶(100 mm/70 mm)和
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