ZZ7200/21/40型搬家回撤支架改造設(shè)計(jì)

摘要：由于ZZ7200/21/40型回撤搬家支架使用的地質(zhì)條件改變，無(wú)法滿足生產(chǎn)需要，根據(jù)客戶要求對(duì)支架進(jìn)行提高工作阻力改造設(shè)計(jì)，通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算確定各部件安全系數(shù)，進(jìn)而制定支架改造方案，本文對(duì)類似支架改造設(shè)計(jì)具有很好的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：回撤搬家支架 改造設(shè)計(jì) 工作阻力 液壓系統(tǒng)

0 引言

2005年中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院設(shè)計(jì)ZZ7200/21/40型回撤搬家支架，見圖1所示，主要應(yīng)用于神東礦區(qū)回撤搬家巷道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，為快速搬家工藝中重要組成部分，共生產(chǎn)200余架，在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。由于目前使用的工作面地質(zhì)條件改變，頂板壓力增大，所需支護(hù)強(qiáng)度提高，現(xiàn)有ZZ7200/21/40型支架安全閥頻繁開啟，無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，出于成本考慮應(yīng)客戶要求對(duì)該支架進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，提高工作阻力，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所需工作阻力為9000kN。

1.頂梁 2.掩護(hù)梁 3.前連桿 4.后連桿 5.底座

6.立柱 7.液壓控制系統(tǒng)

圖1 ZZ7200/21/40型液壓支架

1 ZZ7200/21/40型搬家回撤支架介紹

1.1 回撤搬家工藝介紹[1]

綜采工作面的搬家是綜采生產(chǎn)礦井的重要準(zhǔn)備工作，是實(shí)現(xiàn)高效安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是直接制約工作面單產(chǎn)水平提高的關(guān)鍵因素?？焖侔峒壹夹g(shù)是在傳統(tǒng)搬家倒面技術(shù)基礎(chǔ)上在采煤工作面停采線預(yù)先掘出兩條平行于采煤工作面的輔助巷道，然后根據(jù)煤層的地質(zhì)條件，搬家的技術(shù)裝備、人員配置等情況在兩條輔助巷道間掘出若干條聯(lián)巷，構(gòu)成輔助巷道多通道系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為輔助巷道多通道，見圖2。通過(guò)這些聯(lián)巷可以實(shí)現(xiàn)綜采支架的快速搬家回撤，而搬家回撤支架就是布置在輔助巷道里防止頂板來(lái)壓、垮落，為綜采支架回撤提供安全空間。

1.2 ZZ7200/21/40型液壓支架技術(shù)參數(shù)

Z7200/21/40型液壓主要由頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿、底座及立柱和液壓控制系統(tǒng)組成見圖1，技術(shù)參數(shù)如下：

支架高度：2100～4000mm

支架初撐力：6160kN（P=31.4MPa）

支護(hù)阻力：7200kN（P=36.7MPa）

支護(hù)強(qiáng)度：1.19～1.21MPa

立柱

型式：雙伸縮雙作用式

規(guī)格：Φ250mm

總重量：17.92t

2 強(qiáng)度計(jì)算

ZZ7200/21/40型液壓支架改造設(shè)計(jì)主要包括：立柱改造、結(jié)構(gòu)件改造、液壓系統(tǒng)改造。

2.1 立柱改造方案

工作阻力9000kN的條件下，根據(jù)ZZ7200/21/40型液壓支架技術(shù)參數(shù)其使用Φ250柱，安全閥開啟壓力[2]

P= （1）

式中Q——工作阻力，kN；

n——立柱數(shù)量，根；

Φ——立柱直徑，mm。

根據(jù)計(jì)算得：P=46MPa，ZZ7200/21/40型液壓支架立柱使用160L安全閥，其開啟壓力無(wú)法滿足要求500L/min大流量安全閥的開啟壓力可以達(dá)到50MPa，所以應(yīng)更換流量500L/min安全閥。

2.2 結(jié)構(gòu)件改造

在9000kN工作阻力條件下，支架各部件最大受力數(shù)據(jù)如表1：

表1 ZZ7200/21/40型液壓支架在9000kN工作阻力各部件受力值[3]

表中：

F2——頂梁受掩護(hù)梁力，t；

F3——掩護(hù)梁受后連桿力，t；

F4——掩護(hù)梁受前連桿力，t；

F5——頂梁前部尖端力，t；

F6——頂梁后部切頂力，t；

F7——底座前端比壓，MPa；

F8——底座后端比壓，MPa。

支架各部件安全系數(shù)如表2。

表2 ZZ7200/21/40型液壓支架在不同工作阻力下

各部件安全系數(shù)對(duì)比

分析表1、表2中的數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

①頂梁安全系數(shù)低，不能滿足使用要求，需要加強(qiáng)；

②底座安全系數(shù)較低，需要適當(dāng)加強(qiáng)。

2.3 液壓系統(tǒng)改造

在9000kN工作阻力下，立柱安全閥開啟壓力為46MPa，但是目前ZZ7200/21/40型支架使用160L安全閥，其開啟壓力不能達(dá)到46MPa，因此必須更換安全閥。在立柱控制系統(tǒng)中采取措施安裝500L/min大流量安全閥，最高開啟壓力可以達(dá)到46MPa，滿足使用要求。改造后液壓系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 液壓系統(tǒng)圖

3 結(jié)構(gòu)件改造工藝

根據(jù)改造方案對(duì)原ZZ7200/21/40型支架結(jié)構(gòu)件加強(qiáng)[4]。

3.1 頂梁

原頂梁由于安全系數(shù)為0.85，不能滿足使用要求，所以必須加強(qiáng)，經(jīng)比較不同加強(qiáng)方案后，采用加焊箱體的方式，可增加頂梁斷面抗彎截面系數(shù)且易保證施工質(zhì)量。經(jīng)過(guò)計(jì)算在頂梁頂板加焊120mm厚箱體，施工圖見圖3。

3.2 底座

后連桿及底座安全系數(shù)富余較小，采取貼板方式加強(qiáng)強(qiáng)度，見圖4。

經(jīng)過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)件改造后安全系數(shù)如表3所示。

表3 結(jié)構(gòu)件改造后安全系數(shù)

從表3可以看出改造后各結(jié)構(gòu)件安全系數(shù)可以滿足使用要求。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)ZZ7200/21/40型液壓支架結(jié)構(gòu)件加強(qiáng)和液壓系統(tǒng)的改造，使其能夠滿足9000kN工作阻力條件并具備足夠安全性，改造工藝簡(jiǎn)單易行，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程又降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]王安.現(xiàn)代化億噸礦區(qū)生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：106-110.

[2]王國(guó)法.液壓支架技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999：133-138.

[3]趙宏珠.綜采工作面礦壓與液壓支架設(shè)計(jì)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1987：150-160.

[4]陳朝輝.ZZ3200/11/21型液壓支架改造[J].煤礦機(jī)械，2013，

34（06）：179-180.

作者簡(jiǎn)介：

馬平輝（1981-），男，陜西武功人，工程師，現(xiàn)從事液壓支架設(shè)計(jì)及綜采工作面三機(jī)配套研究。endprint

摘要：由于ZZ7200/21/40型回撤搬家支架使用的地質(zhì)條件改變，無(wú)法滿足生產(chǎn)需要，根據(jù)客戶要求對(duì)支架進(jìn)行提高工作阻力改造設(shè)計(jì)，通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算確定各部件安全系數(shù)，進(jìn)而制定支架改造方案，本文對(duì)類似支架改造設(shè)計(jì)具有很好的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：回撤搬家支架 改造設(shè)計(jì) 工作阻力 液壓系統(tǒng)

0 引言

2005年中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院設(shè)計(jì)ZZ7200/21/40型回撤搬家支架，見圖1所示，主要應(yīng)用于神東礦區(qū)回撤搬家巷道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，為快速搬家工藝中重要組成部分，共生產(chǎn)200余架，在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。由于目前使用的工作面地質(zhì)條件改變，頂板壓力增大，所需支護(hù)強(qiáng)度提高，現(xiàn)有ZZ7200/21/40型支架安全閥頻繁開啟，無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，出于成本考慮應(yīng)客戶要求對(duì)該支架進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，提高工作阻力，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所需工作阻力為9000kN。

1.頂梁 2.掩護(hù)梁 3.前連桿 4.后連桿 5.底座

6.立柱 7.液壓控制系統(tǒng)

圖1 ZZ7200/21/40型液壓支架

1 ZZ7200/21/40型搬家回撤支架介紹

1.1 回撤搬家工藝介紹[1]

綜采工作面的搬家是綜采生產(chǎn)礦井的重要準(zhǔn)備工作，是實(shí)現(xiàn)高效安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是直接制約工作面單產(chǎn)水平提高的關(guān)鍵因素?？焖侔峒壹夹g(shù)是在傳統(tǒng)搬家倒面技術(shù)基礎(chǔ)上在采煤工作面停采線預(yù)先掘出兩條平行于采煤工作面的輔助巷道，然后根據(jù)煤層的地質(zhì)條件，搬家的技術(shù)裝備、人員配置等情況在兩條輔助巷道間掘出若干條聯(lián)巷，構(gòu)成輔助巷道多通道系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為輔助巷道多通道，見圖2。通過(guò)這些聯(lián)巷可以實(shí)現(xiàn)綜采支架的快速搬家回撤，而搬家回撤支架就是布置在輔助巷道里防止頂板來(lái)壓、垮落，為綜采支架回撤提供安全空間。

1.2 ZZ7200/21/40型液壓支架技術(shù)參數(shù)

Z7200/21/40型液壓主要由頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿、底座及立柱和液壓控制系統(tǒng)組成見圖1，技術(shù)參數(shù)如下：

支架高度：2100～4000mm

支架初撐力：6160kN（P=31.4MPa）

支護(hù)阻力：7200kN（P=36.7MPa）

支護(hù)強(qiáng)度：1.19～1.21MPa

立柱

型式：雙伸縮雙作用式

規(guī)格：Φ250mm

總重量：17.92t

2 強(qiáng)度計(jì)算

ZZ7200/21/40型液壓支架改造設(shè)計(jì)主要包括：立柱改造、結(jié)構(gòu)件改造、液壓系統(tǒng)改造。

2.1 立柱改造方案

工作阻力9000kN的條件下，根據(jù)ZZ7200/21/40型液壓支架技術(shù)參數(shù)其使用Φ250柱，安全閥開啟壓力[2]

P= （1）

式中Q——工作阻力，kN；

n——立柱數(shù)量，根；

Φ——立柱直徑，mm。

根據(jù)計(jì)算得：P=46MPa，ZZ7200/21/40型液壓支架立柱使用160L安全閥，其開啟壓力無(wú)法滿足要求500L/min大流量安全閥的開啟壓力可以達(dá)到50MPa，所以應(yīng)更換流量500L/min安全閥。

2.2 結(jié)構(gòu)件改造

在9000kN工作阻力條件下，支架各部件最大受力數(shù)據(jù)如表1：

表1 ZZ7200/21/40型液壓支架在9000kN工作阻力各部件受力值[3]

表中：

F2——頂梁受掩護(hù)梁力，t；

F3——掩護(hù)梁受后連桿力，t；

F4——掩護(hù)梁受前連桿力，t；

F5——頂梁前部尖端力，t；

F6——頂梁后部切頂力，t；

F7——底座前端比壓，MPa；

F8——底座后端比壓，MPa。

支架各部件安全系數(shù)如表2。

表2 ZZ7200/21/40型液壓支架在不同工作阻力下

各部件安全系數(shù)對(duì)比

分析表1、表2中的數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

①頂梁安全系數(shù)低，不能滿足使用要求，需要加強(qiáng)；

②底座安全系數(shù)較低，需要適當(dāng)加強(qiáng)。

2.3 液壓系統(tǒng)改造

在9000kN工作阻力下，立柱安全閥開啟壓力為46MPa，但是目前ZZ7200/21/40型支架使用160L安全閥，其開啟壓力不能達(dá)到46MPa，因此必須更換安全閥。在立柱控制系統(tǒng)中采取措施安裝500L/min大流量安全閥，最高開啟壓力可以達(dá)到46MPa，滿足使用要求。改造后液壓系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 液壓系統(tǒng)圖

3 結(jié)構(gòu)件改造工藝

根據(jù)改造方案對(duì)原ZZ7200/21/40型支架結(jié)構(gòu)件加強(qiáng)[4]。

3.1 頂梁

原頂梁由于安全系數(shù)為0.85，不能滿足使用要求，所以必須加強(qiáng)，經(jīng)比較不同加強(qiáng)方案后，采用加焊箱體的方式，可增加頂梁斷面抗彎截面系數(shù)且易保證施工質(zhì)量。經(jīng)過(guò)計(jì)算在頂梁頂板加焊120mm厚箱體，施工圖見圖3。

3.2 底座

后連桿及底座安全系數(shù)富余較小，采取貼板方式加強(qiáng)強(qiáng)度，見圖4。

經(jīng)過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)件改造后安全系數(shù)如表3所示。

表3 結(jié)構(gòu)件改造后安全系數(shù)

從表3可以看出改造后各結(jié)構(gòu)件安全系數(shù)可以滿足使用要求。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)ZZ7200/21/40型液壓支架結(jié)構(gòu)件加強(qiáng)和液壓系統(tǒng)的改造，使其能夠滿足9000kN工作阻力條件并具備足夠安全性，改造工藝簡(jiǎn)單易行，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程又降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]王安.現(xiàn)代化億噸礦區(qū)生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：106-110.

[2]王國(guó)法.液壓支架技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999：133-138.

[3]趙宏珠.綜采工作面礦壓與液壓支架設(shè)計(jì)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1987：150-160.

[4]陳朝輝.ZZ3200/11/21型液壓支架改造[J].煤礦機(jī)械，2013，

34（06）：179-180.

作者簡(jiǎn)介：

馬平輝（1981-），男，陜西武功人，工程師，現(xiàn)從事液壓支架設(shè)計(jì)及綜采工作面三機(jī)配套研究。endprint

摘要：由于ZZ7200/21/40型回撤搬家支架使用的地質(zhì)條件改變，無(wú)法滿足生產(chǎn)需要，根據(jù)客戶要求對(duì)支架進(jìn)行提高工作阻力改造設(shè)計(jì)，通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算確定各部件安全系數(shù)，進(jìn)而制定支架改造方案，本文對(duì)類似支架改造設(shè)計(jì)具有很好的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：回撤搬家支架 改造設(shè)計(jì) 工作阻力 液壓系統(tǒng)

0 引言

2005年中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院設(shè)計(jì)ZZ7200/21/40型回撤搬家支架，見圖1所示，主要應(yīng)用于神東礦區(qū)回撤搬家巷道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，為快速搬家工藝中重要組成部分，共生產(chǎn)200余架，在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。由于目前使用的工作面地質(zhì)條件改變，頂板壓力增大，所需支護(hù)強(qiáng)度提高，現(xiàn)有ZZ7200/21/40型支架安全閥頻繁開啟，無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，出于成本考慮應(yīng)客戶要求對(duì)該支架進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，提高工作阻力，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所需工作阻力為9000kN。

1.頂梁 2.掩護(hù)梁 3.前連桿 4.后連桿 5.底座

6.立柱 7.液壓控制系統(tǒng)

圖1 ZZ7200/21/40型液壓支架

1 ZZ7200/21/40型搬家回撤支架介紹

1.1 回撤搬家工藝介紹[1]

綜采工作面的搬家是綜采生產(chǎn)礦井的重要準(zhǔn)備工作，是實(shí)現(xiàn)高效安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是直接制約工作面單產(chǎn)水平提高的關(guān)鍵因素?？焖侔峒壹夹g(shù)是在傳統(tǒng)搬家倒面技術(shù)基礎(chǔ)上在采煤工作面停采線預(yù)先掘出兩條平行于采煤工作面的輔助巷道，然后根據(jù)煤層的地質(zhì)條件，搬家的技術(shù)裝備、人員配置等情況在兩條輔助巷道間掘出若干條聯(lián)巷，構(gòu)成輔助巷道多通道系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為輔助巷道多通道，見圖2。通過(guò)這些聯(lián)巷可以實(shí)現(xiàn)綜采支架的快速搬家回撤，而搬家回撤支架就是布置在輔助巷道里防止頂板來(lái)壓、垮落，為綜采支架回撤提供安全空間。

1.2 ZZ7200/21/40型液壓支架技術(shù)參數(shù)

Z7200/21/40型液壓主要由頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿、底座及立柱和液壓控制系統(tǒng)組成見圖1，技術(shù)參數(shù)如下：

支架高度：2100～4000mm

支架初撐力：6160kN（P=31.4MPa）

支護(hù)阻力：7200kN（P=36.7MPa）

支護(hù)強(qiáng)度：1.19～1.21MPa

立柱

型式：雙伸縮雙作用式

規(guī)格：Φ250mm

總重量：17.92t

2 強(qiáng)度計(jì)算

ZZ7200/21/40型液壓支架改造設(shè)計(jì)主要包括：立柱改造、結(jié)構(gòu)件改造、液壓系統(tǒng)改造。

2.1 立柱改造方案

工作阻力9000kN的條件下，根據(jù)ZZ7200/21/40型液壓支架技術(shù)參數(shù)其使用Φ250柱，安全閥開啟壓力[2]

P= （1）

式中Q——工作阻力，kN；

n——立柱數(shù)量，根；

Φ——立柱直徑，mm。

根據(jù)計(jì)算得：P=46MPa，ZZ7200/21/40型液壓支架立柱使用160L安全閥，其開啟壓力無(wú)法滿足要求500L/min大流量安全閥的開啟壓力可以達(dá)到50MPa，所以應(yīng)更換流量500L/min安全閥。

2.2 結(jié)構(gòu)件改造

在9000kN工作阻力條件下，支架各部件最大受力數(shù)據(jù)如表1：

表1 ZZ7200/21/40型液壓支架在9000kN工作阻力各部件受力值[3]

表中：

F2——頂梁受掩護(hù)梁力，t；

F3——掩護(hù)梁受后連桿力，t；

F4——掩護(hù)梁受前連桿力，t；

F5——頂梁前部尖端力，t；

F6——頂梁后部切頂力，t；

F7——底座前端比壓，MPa；

F8——底座后端比壓，MPa。

支架各部件安全系數(shù)如表2。

表2 ZZ7200/21/40型液壓支架在不同工作阻力下

各部件安全系數(shù)對(duì)比

分析表1、表2中的數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

①頂梁安全系數(shù)低，不能滿足使用要求，需要加強(qiáng)；

②底座安全系數(shù)較低，需要適當(dāng)加強(qiáng)。

2.3 液壓系統(tǒng)改造

在9000kN工作阻力下，立柱安全閥開啟壓力為46MPa，但是目前ZZ7200/21/40型支架使用160L安全閥，其開啟壓力不能達(dá)到46MPa，因此必須更換安全閥。在立柱控制系統(tǒng)中采取措施安裝500L/min大流量安全閥，最高開啟壓力可以達(dá)到46MPa，滿足使用要求。改造后液壓系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 液壓系統(tǒng)圖

3 結(jié)構(gòu)件改造工藝

根據(jù)改造方案對(duì)原ZZ7200/21/40型支架結(jié)構(gòu)件加強(qiáng)[4]。

3.1 頂梁

原頂梁由于安全系數(shù)為0.85，不能滿足使用要求，所以必須加強(qiáng)，經(jīng)比較不同加強(qiáng)方案后，采用加焊箱體的方式，可增加頂梁斷面抗彎截面系數(shù)且易保證施工質(zhì)量。經(jīng)過(guò)計(jì)算在頂梁頂板加焊120mm厚箱體，施工圖見圖3。

3.2 底座

后連桿及底座安全系數(shù)富余較小，采取貼板方式加強(qiáng)強(qiáng)度，見圖4。

經(jīng)過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)件改造后安全系數(shù)如表3所示。

表3 結(jié)構(gòu)件改造后安全系數(shù)

從表3可以看出改造后各結(jié)構(gòu)件安全系數(shù)可以滿足使用要求。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)ZZ7200/21/40型液壓支架結(jié)構(gòu)件加強(qiáng)和液壓系統(tǒng)的改造，使其能夠滿足9000kN工作阻力條件并具備足夠安全性，改造工藝簡(jiǎn)單易行，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程又降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]王安.現(xiàn)代化億噸礦區(qū)生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：106-110.

[2]王國(guó)法.液壓支架技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999：133-138.

[3]趙宏珠.綜采工作面礦壓與液壓支架設(shè)計(jì)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1987：150-160.

[4]陳朝輝.ZZ3200/11/21型液壓支架改造[J].煤礦機(jī)械，2013，

34（06）：179-180.

作者簡(jiǎn)介：

馬平輝（1981-），男，陜西武功人，工程師，現(xiàn)從事液壓支架設(shè)計(jì)及綜采工作面三機(jī)配套研究。endprint