大采高液壓支架使用中存在的問題與對策

1、大采高液壓支架使用中存在的問題與對策王永東，田銀素(神府東勝煤炭有限責(zé)任公司補連塔煤礦，內(nèi)蒙古伊金霍洛旗017209)摘要：介紹了國產(chǎn)ZY6000-215/510型及引進的J O Y8670-214/510型大采高液壓支架在補連塔煤礦的使用情況，對國產(chǎn)支架鉆底及掩護梁、底座損壞的原因，引進支架的傾倒原因進行了分析，并提出相應(yīng)的解決辦法。關(guān)鍵詞：大采高支架；支架鉆底；支架傾倒；解決對策中圖分類號:TD335144文獻標識碼:B文章編號:0253-2336(2002)S0-0047-03Existing problems and measures of high mining hydraulic

2、pow ered supportWAN G Y ong2dong,TIAN Y in2su(B ulianta Mi ne,S henf u Dongsheng Coal Com pang L t d.Yiji nhuol uo Qi017209,Chi na)補連塔煤礦煤炭年生產(chǎn)能力為600萬t，屬“一井一面”礦井?，F(xiàn)開采1-2煤層，煤層平均厚度513m，煤層傾角13，煤層穩(wěn)定，地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單，適合一次采全高、大規(guī)模集中開采。該礦于1997年10月16日投產(chǎn)，采用北京煤機廠生產(chǎn)的ZY6000-214/510型液壓支架和J O Y公司生產(chǎn)的J O Y8670-215/510型液壓支架。這兩種架型

3、均是針對大采高工作面開采而設(shè)計的。使用中，兩種支架都存在著不同形式的問題。1液壓支架主要技術(shù)特征(1)ZY6000-215/510型液壓支架架型整體頂梁二柱掩護式工作阻力/kN6000支撐高度/m215510初撐力/kN5048工作面架數(shù)/架166端頭支架數(shù)/架4質(zhì)量/t23支架中心距/mm1500拉架步距/mm1000移架速度/s架-11215運輸尺寸/mm6700梁端距/mm250450(2)J O Y8670-214/510型液壓支架架型整體頂梁二柱掩護式工作阻力/kN8670支撐高度214510m初撐力/kN605616工作面架數(shù)/架143端頭支架數(shù)/架6質(zhì)量/t2315支架中心距/m

4、m1750拉架步距/mm865移架速度/s架-18運輸尺寸/mm7470梁端距/mm2505502國產(chǎn)大采高液壓支架的使用情況211在2211工作面使用中存在的問題及解決辦法2211工作面使用的ZY6000-215/510型液壓支架，工作面剛投產(chǎn)時，生產(chǎn)中就出現(xiàn)了推移輸送機困難的問題，拉架時支架底座提不起來，導(dǎo)致支架鉆底，底座間的浮煤將推拉框架壓死，從而導(dǎo)致推移輸送機困難。為保證正常生產(chǎn)，工作面支架采用側(cè)護板提架的方法，即在降架的同時將側(cè)護板伸出，致使支架頂梁不動，將底座提起來，這樣基本上解決了工作面支架鉆底的問題。端頭支架則采用支柱提架的方法解決支架鉆底的問題。由于支架平衡裝置設(shè)計不合理，在

5、采高低于316m時，一旦支架頂梁仰斜，很容易將平衡油缸拉壞。在投產(chǎn)初期就出現(xiàn)了非常嚴重的平衡油缸損壞事故。在生產(chǎn)中嚴格控制采高及采煤機挑頂量，準確掌握工作面周期來壓規(guī)律。在生產(chǎn)中，后期很少出現(xiàn)平衡油缸損壞事故。解決了上述問題后,2211工作面的產(chǎn)量大大提高，在工作面含兩層夾矸、煤質(zhì)堅硬、大塊煤影響嚴重的情況下，生產(chǎn)能力仍保持2萬t/d的水平。74212在3201工作面使用中存在問題及解決辦法3201工作面于1999年1月投產(chǎn)，可采儲量360萬t 。采用ZY6000-215/510型液壓支架。使用過程中，給支架全部增加了提底油缸，解決了支架鉆底的問題。工作面生產(chǎn)能力達到215萬t/d 。隨著產(chǎn)量

6、的增加和采高的增大，出現(xiàn)了支架底座和掩護梁損壞的事故，嚴重影響了工作面生產(chǎn)。工作面頂板初次來壓剛過，就有10架支架的掩護梁不同程度地開焊或斷裂，其中6、7、161號尤為嚴重。到2月18日，共有24架液壓支架掩護梁開焊或斷裂。1999年2月27日，又有21架支架底座開焊，其中5架支架底座斷裂。截止3月4日，共發(fā)現(xiàn)了30架支架底座損壞。ZY6000-215/510型液壓支架損壞情況如圖1所示。圖1ZY 6000-215/510型液壓支架損壞位置示意對支架進行補強焊接后，在3201工作面回采過程中，創(chuàng)下了日產(chǎn)33592t 的最高紀錄。213液壓支架損壞原因分析21311設(shè)計制造方面的原因該型支架是我

7、國在吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計制造的二柱掩護式大采高液壓支架。該支架服務(wù)2211和3201兩個工作面，回采時的采高4415m ，采出煤量共計487萬t 。該支架的優(yōu)點是：由于采用了大流量片閥，拉架循環(huán)時間為1215s/架，完全能夠滿足采煤機的牽引速度;在3201工作面回采過程中，能夠保證25000t/d 的水平；支架工作阻力為6000kN ，基本上滿足了補連塔煤礦頂板支護的要求，只要不在工作面頂板周期來壓期間停產(chǎn)，頂板就不會有過度下沉；當(dāng)采高達到415m 時，不會發(fā)生倒架現(xiàn)象；能滿足工作面安裝及回撤的要求。設(shè)計上存在的問題主要有:(1)支架沒有設(shè)計提底油缸，導(dǎo)致推移輸送機困難;(2)支

8、架平衡機構(gòu)設(shè)計不合理，導(dǎo)致平衡油缸頻繁拉壞;(3)支架底座底板和底座采用焊接結(jié)構(gòu)，底座立筋鋼板厚僅16mm ，由于支架底座應(yīng)力集中在底座前端，導(dǎo)致支架底座斷裂損壞;(4)支架掩護梁立筋設(shè)計較薄，使油缸安裝孔位置應(yīng)力過于集中，導(dǎo)致掩護梁斷裂;(5)掩護梁和底座的斷裂與所使用鋼板的材質(zhì)有一定關(guān)系。21312礦壓顯現(xiàn)的影響支架掩護梁和底座的損壞與工作面頂板壓力大小和工作面壓力分布規(guī)律有著密切的關(guān)系。(1)工作面礦壓大，周期來壓明顯。3201工作面上覆基巖厚度為100120m 。根據(jù)資料分析，在工作面開切眼附近的老頂巖層有兩層，厚度分別為1213m 和16m ，巖性分別為粗砂巖和中砂巖。由于老頂較厚，

9、導(dǎo)致工作面周期來壓劇烈，在工作面表現(xiàn)為片幫嚴重。來壓時，支架安全閥普遍開啟，梁端護頂煤破碎，是導(dǎo)致支架底座和掩護梁損壞的根本原因。(2)工作面頂板垮落規(guī)律及壓力分布的影響。工作面頂板垮落情況。由于3201工作面為首采工作面，不受周圍礦壓影響，直接頂較完整，在工作面中部(對應(yīng)40120號支架)的頂板垮落方式為隨采隨冒；而在工作面兩端部(分別對應(yīng)140號和120166號支架)的頂板垮落具有一定的步距，冒落的大塊矸石砸在支架掩護梁上，導(dǎo)致其損壞。從掩護梁損壞情況來看，大部分集中在140號和120166號支架范圍內(nèi)如圖2所示。工作面礦壓分布規(guī)律。工作面老頂初次來壓過后，工作面礦壓一直較大，從支架立柱安

10、全閥開啟情況看,30130號支架為壓力集中區(qū)，尤其在周期來壓期間，安全閥卸載嚴重，而兩側(cè)支架安全閥很少泄液，所以底座損壞的支架大多集中在30130號支架之間。3引進的液壓支架的使用情況311在3202工作面使用中存在的問題及對策補連塔煤礦3202工作面引進使用了J O Y 公司84圖23201綜采工作面頂板垮落示意的成套綜采設(shè)備，其中支架的型號為J O Y8670-214/510型。該支架在3202工作面老頂初次來壓后也出現(xiàn)了問題，在拉架過程中支架始終向機頭方向傾倒，尤其是50120號支架較為嚴重，使支架大角度傾斜，支架底座騎在推拉桿上，導(dǎo)致拉架困難，并可將支架推拉油缸的油管擠壞。另外也存在調(diào)

11、面困難的問題。為解決這一問題，采用了兩種利用側(cè)護板調(diào)架的方法:動態(tài)調(diào)架，即拉架時同時伸出側(cè)護板將支架扶正;靜態(tài)調(diào)架，即由人工調(diào)架，發(fā)現(xiàn)哪一段支架傾斜，就在支架靜止?fàn)顟B(tài)下逐架調(diào)整。但靜態(tài)調(diào)架方法既費人工，又影響割煤速度。根據(jù)該型支架配套電液閥的特點，增加了拉架時伸側(cè)護板的功能。通過改造，取消了靜態(tài)調(diào)架人員，但拉架工的操作仍比較復(fù)雜，拉架工在機頭、機尾拉架時采用臨架操作、定向拉架分段的方法，即在前一架支架升架前先將下一架降下來(下一架支架不降則前一架支架的側(cè)護板伸不出來)，但調(diào)架效果并不理想，伸側(cè)護板時導(dǎo)致支架整體向機頭方向扭轉(zhuǎn)，支架仍有向機頭傾倒的趨勢，因此，支架仍不能實現(xiàn)自由模式操作。針對上述

12、情況，決定將支架掩護梁側(cè)護板油缸去掉，僅保留頂梁側(cè)護板油缸，然后在30130號支架上增加伸側(cè)護板功能。通過改造，支架的調(diào)架效果大大改進，減少了臨架操作次數(shù)，基本實現(xiàn)了自由模式操作。312支架傾倒原因分析31211設(shè)計制造方面的原因該型支架傾倒形式為橫向。從支架設(shè)計角度分析，傾倒原因與支架四聯(lián)桿機構(gòu)銷軸配合間隙過大、支架整體剛度較差有關(guān)，特別是四聯(lián)桿與掩護梁的剛度較差；支架四聯(lián)桿參數(shù)選擇也不合理。31212工作面條件的影響根據(jù)采場條件分析，有幾種原因:3202工作面采高較大，在415418m;工作面初次放頂以后，礦壓始終比較大，煤壁片幫嚴重，周期來壓明顯;盡管3202工作面屬于近水平煤層，煤層傾

13、角13，但工作面局部起伏較大，在大采高情況下，很容易發(fā)生支架傾倒事故。313引進液壓支架的優(yōu)缺點J O Y8670-214/510型液壓支架是神東礦區(qū)引進的第一套大采高液壓支架，截至2001年6月，已生產(chǎn)煤炭350萬t。從使用情況看，該型支架具有以下優(yōu)點:(1)支架的管路、閥件消耗量比國產(chǎn)支架小，支架結(jié)構(gòu)件(掩護梁、底座、頂梁等)也未發(fā)現(xiàn)損壞;(2)采用電液閥控制，自動化程度高，降低了勞動強度和事故發(fā)生率;(3)該支架工作阻力為8670kN，完全能滿足本工作面頂板支護的要求。在工作面采高達到415m以上時，未發(fā)生過頂板臺階下沉和支架嚴重下降問題;(4)該支架拉架速度為1215s/架，與采煤機、刮板輸送機配套情況較好，能夠滿足高產(chǎn)高效的要求。在3202工作面可達到215217萬t/d的水平。在年產(chǎn)500萬t的情況下，可率先實現(xiàn)5天工作制。缺點是：支架存在傾倒問題，尤其在生產(chǎn)初期，極大地影響了工作面生產(chǎn)效率；電液控制系統(tǒng)僅有自由操作模式，不能與采煤機聯(lián)動，在工作面端頭也不