俄霍布拉克煤礦ZF（G）12000/25/38型放頂煤液壓支架的技術(shù)改造研究

陳國(guó)強(qiáng)

（徐礦集團(tuán)天山礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 庫(kù)車(chē) 842000）

0 概述

俄霍布拉克煤礦是徐礦集團(tuán)早期援疆企業(yè)，坐落在新疆庫(kù)車(chē)縣北山礦區(qū)，目前產(chǎn)能達(dá)600 萬(wàn)t/a，礦井布置2 個(gè)回采工作面，一個(gè)一次采全高，一個(gè)綜采放頂煤，目前正在回采5305 工作面為綜采放頂煤工作面，其走向長(zhǎng)度2100m，傾向長(zhǎng)度195m，煤層厚度9.5m，采放比1：2，煤層賦存條件較好，工作面日推進(jìn)10m，產(chǎn)量15000t/d，屬高產(chǎn)高效工作面。該面配套主要設(shè)備為SL300 采煤機(jī)，SGZ800/1400 前部刮板運(yùn)輸機(jī)，SGZ1000/2000 后部刮板運(yùn)輸機(jī)，ZF12000/25/38 型放頂煤中間支架，ZFG12000/25/38 型放頂煤過(guò)渡支架等，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，工作面煤機(jī)、溜子配套較好，支架暴露一些設(shè)計(jì)缺陷，一定程度制約安全生產(chǎn)，為此礦方與支架廠進(jìn)行溝通分析，有針對(duì)性的進(jìn)行技術(shù)改造，取得成功，促進(jìn)礦井安全生產(chǎn)。

1 支架存在的主要問(wèn)題

5305 工作面的支架為鄭煤機(jī)集團(tuán)設(shè)計(jì)，徐州華東機(jī)械廠加工的，共使用ZF12000/25/38 型放頂煤中間支架112 架，ZFG12000/25/38 型放頂煤過(guò)渡支架7 架，使用過(guò)程中暴露的設(shè)計(jì)缺陷主要有：

1）小尾梁側(cè)方漏煤矸。中間支架的小尾梁插板放煤機(jī)構(gòu)未設(shè)計(jì)側(cè)護(hù)裝置，大塊的煤矸側(cè)漏，進(jìn)入后部刮板運(yùn)輸機(jī)，影響煤質(zhì)，量大時(shí)將刮板運(yùn)輸機(jī)壓死。

2）推移框架易損壞。中間支架的推移框架與推移千斤頂連接頭容易斷裂，推移框架與運(yùn)輸機(jī)中部槽連接頭處容易開(kāi)焊撕裂翻口或者連接銷(xiāo)軸彎曲斷裂。

3）無(wú)抬底裝置，拉架推溜困難。過(guò)渡支架由于未設(shè)計(jì)抬底裝置，造成拉架時(shí)支架前底座啃底板，推移框架上翹推不動(dòng)運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭，且隨著輸送機(jī)前移時(shí)造成支架跟著上爬，容易發(fā)生側(cè)翻事故。

上述問(wèn)題的存在一定程度制約了工作面安全生產(chǎn)，必須對(duì)之改造，加以完善。

2 技術(shù)改造方案

2.1 ZF12000/25/38 型支架小尾梁側(cè)方漏煤矸問(wèn)題改造

1）ZF12000/25/38 型支架為4 柱低位放頂煤支架，主要技術(shù)參數(shù)為：支護(hù)高度2500-3800mm，寬度1660-1860mm，中心距1760mm，工作阻力12000KN，支護(hù)強(qiáng)度1.14，采用前后雙形正4 連桿結(jié)構(gòu)，頂梁與掩護(hù)梁分別設(shè)置側(cè)護(hù)裝置，頂梁與掩護(hù)梁鉸接處采取有效的防漏矸措施，放煤機(jī)構(gòu)采用小尾梁+插板結(jié)構(gòu)。在實(shí)際使用過(guò)程中，由于支架頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板在伸出時(shí)，放煤小尾梁相互之間存在間隙最大達(dá)到250mm 以上，放煤工操作時(shí)控制不好極易造成大塊煤矸漏下，壓死后部溜子。未經(jīng)改造的小尾梁+插板機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖1。

2）解決辦法——小尾梁改造加側(cè)護(hù)裝置。在小尾梁下部對(duì)稱(chēng)焊接側(cè)護(hù)千斤頂座，彈簧導(dǎo)向筒，小尾梁頂?shù)拈_(kāi)出下沉式側(cè)護(hù)板導(dǎo)向滑道；側(cè)護(hù)裝置由兩側(cè)的側(cè)護(hù)千斤頂1、側(cè)護(hù)板2、伸出彈簧3 等組成，見(jiàn)圖2。

側(cè)護(hù)板嵌在在小尾梁頂?shù)幕郎弦苿?dòng)，不易被冒落的矸石壓住，在放煤時(shí)側(cè)護(hù)板與小尾梁插板聯(lián)動(dòng)，插板收回時(shí)側(cè)護(hù)板收回實(shí)現(xiàn)放煤，當(dāng)放煤結(jié)束時(shí)插板伸出，側(cè)護(hù)板伸出，支架小尾梁間被封閉，防止側(cè)方竄矸漏煤，保證煤質(zhì)，防止壓死溜子。

2.2 ZF12000/25/38 型支架推移框架易損壞的改進(jìn)

ZF12000/25/38 型支架采用的是長(zhǎng)推移框架裝置，屬于間接推移，這種推移裝置的推移千斤頂缸體與支架底座前端連接，千斤頂活塞桿與推移框架后端連接，推移框架前端再與運(yùn)輸機(jī)中部槽通過(guò)連接頭連接。推移框架前端與運(yùn)輸機(jī)中部槽連接的銷(xiāo)軸耳板容易開(kāi)焊撕裂、翻口的主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。用兩個(gè)“U”形抱箍圍繞框架對(duì)焊加固，中間鉆銷(xiāo)孔后造成強(qiáng)度不夠，此處受力復(fù)雜，既有縱向力，又向上（向下）的壓力，極易被頂開(kāi)焊造成撕裂翻口或者是將銷(xiāo)軸拉彎拉斷。

改造辦法：

1）加大抱箍鋼板的厚度與寬度，厚度由16mm 增加到30mm，寬度增加到40mm，將其彎成“口”字形，開(kāi)口大小與框架前端部一致，剛好平齊套在框架前端部密貼，然后焊接牢固，再開(kāi)銷(xiāo)孔，銷(xiāo)孔兩側(cè)耳板焊接加強(qiáng)板一塊，強(qiáng)度大大提高；

2）改進(jìn)連接方式。為避免工作中損壞推移框架前端耳板和銷(xiāo)軸，推移機(jī)構(gòu)各鉸接部位應(yīng)有足夠的鉸接活動(dòng)量。同時(shí)各鉸接部位的銷(xiāo)軸要避免用同一種方式。均為垂直銷(xiāo)連接時(shí)，支架上下爬坡能力差，易出現(xiàn)蹩卡現(xiàn)象，迫使銷(xiāo)軸彎曲和耳板斷裂；均為水平銷(xiāo)連接時(shí)，推溜時(shí)鉸點(diǎn)上撬，出現(xiàn)弓腰和浮溜現(xiàn)象，影響移架速度。因此要采用水平、垂直銷(xiāo)相結(jié)合的方式，以提高推移裝置對(duì)工作面的適應(yīng)性。

3）框架后端容易斷裂主要是連接頭為鑄造件脆性大強(qiáng)度低焊接性不好，將鑄造件改為鍛造件增大其強(qiáng)度，框架與連接頭采用插接后再加固焊接增加受力面的整體性，提高抗推拉強(qiáng)度。

2.3 ZFG12000/25/38 型放頂煤過(guò)渡支架改進(jìn)

放頂煤工作面上下端過(guò)渡段的支護(hù)是制約工作面生產(chǎn)及回收的重要因素，過(guò)渡段在工作面上下端機(jī)頭機(jī)尾處，前后輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部在此處占據(jù)了工作面內(nèi)的有效空間，工作面的基本支架在此處無(wú)法使用，過(guò)渡支架既要掩護(hù)好此處設(shè)備又要求護(hù)頂煤，結(jié)構(gòu)上很難實(shí)現(xiàn)，目前一般采用反4 連桿結(jié)構(gòu)解決上述問(wèn)題，并采用支架滯后200mm 布置方式。

2.3.1 ZFG12000/25/38 型過(guò)渡支架主要技術(shù)參數(shù)

支護(hù)高度2500-3800mm，寬度1660-1860mm，中心距1760mm，工作阻力12000KN，支護(hù)強(qiáng)度1.0，平均底座比壓3.5，推移行程900mm。

2.3.2 支架結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

支架采用前單后雙形反4 連桿結(jié)構(gòu)，4 連桿位于前后立柱之間，提高了支架的抗偏載能力和整體穩(wěn)定性，同時(shí)后排立柱支撐在頂梁與4 連桿機(jī)構(gòu)鉸接點(diǎn)的后方，適應(yīng)外載作用點(diǎn)的變化，切頂能力強(qiáng)，前后立柱受力均衡。

2.3.3 支架結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)

由于反4 連桿的存在，支架中間空間有限，設(shè)計(jì)時(shí)取消了支架抬底裝置，只在底座過(guò)橋處布置了操作閥組，這樣帶來(lái)的主要問(wèn)題是：

1）由于缺少支架抬底機(jī)構(gòu)，支架前移時(shí)極易發(fā)生前底座啃底板拉不動(dòng)；

2）推移機(jī)頭尾時(shí)推移框架向上翹起推不動(dòng)機(jī)頭尾，并與機(jī)頭尾一起上飄，特別是機(jī)頭尾煤壁側(cè)有浮煤時(shí)會(huì)加劇這種狀況，隨著往前推進(jìn)，支架也向前爬升，造成失穩(wěn)歪架倒架。

2.3.4 解決方案

1）過(guò)渡支架支架增加抬底裝置

如圖3 所示，由于過(guò)渡支架前過(guò)橋后部受4 連桿影響沒(méi)有抬底安裝空間，過(guò)渡支架抬底裝置只能布置在過(guò)橋前部位置，在底座過(guò)橋板前加焊厚壁套筒（圖3 中件1），與缸徑Φ140 抬底千斤頂（圖3 中件2）通過(guò)直徑Φ50 銷(xiāo)軸、開(kāi)口銷(xiāo)（圖3 中件3、件4）連接；這樣推移框架在伸縮過(guò)程中可受抬底千斤頂?shù)目刂?，直接挪移時(shí)可將前端抬起不再啃底板。

圖3 增加抬底裝置示意圖

2）改造帶來(lái)其他問(wèn)題的解決

（1）增加抬底裝置后元操作閥組的膠管安裝間隙不夠，閥組下部與抬底裝置干涉。解決辦法：操作閥組位置不變，重新加工操作閥組的閥板，提高250mm，躲開(kāi)下部與抬底裝置的干涉部位，且讓出膠管的布置位置。閥板下端改成可旋轉(zhuǎn)的鉸接方式，可繞鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。

（2）抬底裝置裝在過(guò)橋板的前方，占用人行通道一定距離，底座前的行人通道由原來(lái)524mm 減少到384mm，減少了約140mm，見(jiàn)圖4（支架局部放大）。

圖4 底座前的行人通道示意圖

解決辦法：由于支架采用滯后布置，支架推移框架前增加一個(gè)約150mm 長(zhǎng)的短節(jié)，相當(dāng)于將推移框架加長(zhǎng)150mm，讓出原有的行人空間。

（3）增加的抬底千斤頂無(wú)法安裝耐磨套，長(zhǎng)期在推移框架上摩擦有可能造成千斤頂缸底的磨損。解決辦法缸底增焊接一個(gè)厚度20mm直徑Φ120mm 的耐磨環(huán)，耐磨環(huán)磨損后在進(jìn)行補(bǔ)焊，保證缸底不被磨損。

（4）改造后過(guò)渡支架最低不能降到2.5m 的狀態(tài)，只能降到2.6m的位置，故在降到2.6m 時(shí)在4 連桿上加焊一個(gè)限位塊，以免支架下降時(shí)將抬底裝置和操作閥組壓壞。

3 改造的實(shí)施及效果

3.1 改造工作的具體實(shí)施

過(guò)渡支架的改造主要采用現(xiàn)場(chǎng)改造的方式，預(yù)先在地面?zhèn)溆弥Ъ苌线M(jìn)行測(cè)繪，然后進(jìn)行部件的焊接、改制，逐步找出施工方法，為井下施工積累經(jīng)驗(yàn)；井下實(shí)質(zhì)改造利用停產(chǎn)檢修有較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)進(jìn)行，逐架改造。中間支架由于處在工作面中間，就地改造施工困難，而且數(shù)量較多，不便就地改造，需要在工作面倒下面搬家時(shí)集中上井更換或在井下支架檢修硐室內(nèi)進(jìn)行；但為考察改造效果和積累數(shù)據(jù)，在5305 工作面的井下在靠近過(guò)渡支架處有選擇的連續(xù)改造幾架，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)放煤試驗(yàn)來(lái)確定改造效果。

3.2 改造效果

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過(guò)一系列改造后，ZF12000/25/38 型過(guò)渡支架推溜拉架移動(dòng)順暢，機(jī)頭尾不再飄起；中間支架的推移框架事故大為減少，放煤時(shí)大塊煤矸得到控制，基本杜絕從側(cè)方漏煤淌矸情況，改造總體成功，提高了工效，促進(jìn)了工作面的安全生產(chǎn)，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。