大采高液壓支架自動(dòng)控制技術(shù)研究

徐小紅

摘要：在煤礦施工過程中，大采高工作面生產(chǎn)中存在著支架穩(wěn)定性差，頂板壓力大的情況，本文則主要分析了大采高工作面在實(shí)際中液壓支架自控控制以及穩(wěn)定性分析。

關(guān)鍵詞：大采高；液壓支架；自動(dòng)化

引言

液壓支架作為綜采工作面的重要設(shè)備之一，是安全生產(chǎn)的基本保障設(shè)備，能夠有效控制圍巖變形，減少冒頂事故的發(fā)生，其結(jié)構(gòu)由底座、連桿機(jī)構(gòu)、立柱油缸、掩護(hù)尾梁、平衡油缸、推移油缸、頂梁及側(cè)護(hù)板、千斤頂、前梁、護(hù)幫板等部件組成，對(duì)支架進(jìn)行自動(dòng)化可以大大降低采煤的成本。

1、大采高液壓支架自動(dòng)控制技術(shù)需求

1.1、工作面頂板與煤壁管理需求

采高大于4.5m的工作面，其基本頂來壓強(qiáng)烈，基本頂周期斷裂高度隨采高加大而變化。工作面上覆巖層斷裂后空間高度隨采高加大而增高，尤其是采高達(dá)6.5m時(shí)，在整個(gè)回采過程中自由空間大于3m，這對(duì)支架受載和工作面圍巖穩(wěn)定性是十分不利的。頂板下沉與工作面的支護(hù)強(qiáng)度密切相關(guān)，液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度越大，頂板的下沉位移量越小，距離底板越近其位移量越小；當(dāng)支架支護(hù)強(qiáng)度小于1.6MPa時(shí)，支護(hù)強(qiáng)度的增大對(duì)頂板下沉作用較為明顯，而當(dāng)支架的支護(hù)強(qiáng)度大于1.6MPa時(shí)，支護(hù)強(qiáng)度增大對(duì)控制頂板下沉作用逐漸減小，并逐漸趨于穩(wěn)定。所以，只有保證支護(hù)強(qiáng)度，提高支架初撐力才能有效控制頂板下沉位移量大采高工作面提高了液壓支架的工作阻力，液壓支架的初撐力也有大幅提高，如果液壓支架對(duì)頂板支撐阻力不足，將會(huì)導(dǎo)致工作面頂板過量下沉，甚至?xí)l(fā)生壓架事故。如果支架梁端距較大，在采煤機(jī)割煤后，支架前方大面積的頂板得不到支撐。對(duì)于破碎頂板，應(yīng)及時(shí)支護(hù)，否則會(huì)使發(fā)生冒頂事故的風(fēng)險(xiǎn)增大，MT 550—1996《大采高液壓支架技術(shù)條件》規(guī)定，支架梁端距應(yīng)不大于480mm。在煤層開采過程中，會(huì)在煤壁的前方形成支承壓力，在支承壓力的作用下，煤體發(fā)生變形、破壞。在割煤過程中，煤壁由三向受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變成兩向受力狀態(tài)，降低了煤壁處煤體的穩(wěn)定性，同時(shí)在頂板的集中應(yīng)力作用下將煤壁邊緣部分的煤體壓縮，使其失去對(duì)頂板支撐的能力，使得上方頂板的壓力轉(zhuǎn)變成由煤壁深部的煤體來支撐，支承壓力峰值便向煤體深部發(fā)生移動(dòng)。煤體強(qiáng)度越差，支承壓力峰值距煤壁越遠(yuǎn)。如果液壓支架對(duì)工作面頂板的支撐力不足，也會(huì)使頂板的支承壓力峰值靠近煤壁。為了防止片幫事故的發(fā)生，MT550—1996《大采高液壓支架技術(shù)條件》規(guī)定，支架必須有護(hù)幫裝置，護(hù)幫高度應(yīng)不小于800mm。

1.2、支架防傾倒控制

大采高液壓支架的質(zhì)量加大了，重心提高了，液壓支架的穩(wěn)定性能變差了，為此，應(yīng)采取加大液壓支架中心距、增加寬度等措施來提高液壓支架的穩(wěn)定性能。MT 550—1996《大采高液壓支架技術(shù)條件》規(guī)定，在空載條件下，支架最大高度時(shí)，頂梁水平狀態(tài)相對(duì)于底座中心最大偏移量應(yīng)小于80mm，支架必須設(shè)置防倒調(diào)底裝置，或者預(yù)留連接耳座，頂梁側(cè)護(hù)板側(cè)推力應(yīng)大于支架重力。有效地控制液壓支架的重心高度和位置是大采高液壓支架防傾倒的有效措施。

2、大采高液壓支架防滑措施

2.1、底座前及支架前梁上加焊單體柱柱窩

S8310大采高綜采面煤層傾角平均為6°，在工作面局部地段（分別在距離切巷約560m、770m和900m處）煤層傾角變化較大，存在傾角約為18°的大坡度段，因此所用支架要增設(shè)防倒設(shè)施以適應(yīng)大坡度段工作面的正常回采。具體措施為：通過在支架的底座前及支架前梁上加焊單體柱柱窩，在生產(chǎn)過程中利用單體柱進(jìn)行調(diào)架和擺架。當(dāng)工作面回采中需要調(diào)整支架時(shí)，可通過在相鄰支架底座柱窩內(nèi)打單體柱支設(shè)底端，在本架前梁柱窩內(nèi)支設(shè)頂端進(jìn)行擺架。

2.2、調(diào)整支架角度狀態(tài)

大坡度段工作面回采時(shí)，支架需要與工作面頂、底板垂直，此時(shí)極易出現(xiàn)倒架事故。因此需要從機(jī)尾開始逐架對(duì)支架進(jìn)行角度狀態(tài)調(diào)整，伸出支架側(cè)護(hù)板千斤頂?shù)?/3～2/3，以防止移架過程中出現(xiàn)擠架現(xiàn)象，確保支架間隙均勻，相鄰支架間不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)差。通過對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整角度后，支架所處的坡度雖然能夠相對(duì)變緩，但仍會(huì)出現(xiàn)臺(tái)階現(xiàn)象，使支架接頂不平，但是由于頂板比較破碎，接頂不平所帶來的問題不明顯。

2.3、留底煤調(diào)整工作面坡度

當(dāng)工作面過大坡度段時(shí)，應(yīng)適當(dāng)保留底煤以調(diào)整工作面的坡度，降低因坡度較大對(duì)工作面采煤機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)所造成的影響，也有利于支架穩(wěn)定性控制。1）采煤機(jī)防滑措施。對(duì)于傾斜工作面，為了防止采煤機(jī)的下滑，常通過在機(jī)組牽引馬達(dá)上安設(shè)液壓閥來對(duì)采煤機(jī)停機(jī)時(shí)進(jìn)行制動(dòng)控制；而且要求采煤機(jī)在將要停機(jī)時(shí)，確保煤機(jī)的前后滾筒落下并切入到煤壁內(nèi)，以阻止采煤機(jī)的下滑；同時(shí)當(dāng)工作面過褶曲構(gòu)造的軸部坡度較大區(qū)段時(shí)，應(yīng)適當(dāng)保留底煤以調(diào)整工作面的坡度，降低因坡度較大而對(duì)工作面采煤機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)所造成的影響。2）輸送機(jī)防滑措施。輸送機(jī)主要通過調(diào)整推移順序的方式來防止輸送機(jī)的下滑，每次推移輸送機(jī)時(shí)，應(yīng)先清理輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾處的浮煤，防止推移輸送機(jī)時(shí)，機(jī)頭機(jī)尾飄起而導(dǎo)致的輸送機(jī)下滑；輸送機(jī)的推移應(yīng)從工作面下部向上部依次順序推移，并通過將工作面調(diào)成偽斜的方式，來防止因支架下滑而帶動(dòng)的輸送機(jī)下滑。

3、結(jié)語

大采高支架的優(yōu)勢(shì)在于提高煤質(zhì)、提高回收率，提高工作效率，大采高液壓支架對(duì)煤礦工作面煤層、頂?shù)装?、運(yùn)輸及巷道適應(yīng)性滿足要求，且相似地質(zhì)條件煤礦有過成功應(yīng)用案例，可以不斷推進(jìn)煤礦企業(yè)的發(fā)展。