ZF13000/25/38型放頂煤液壓支架底座修復(fù)方案研究

安曉鳴

（同煤集團機電裝備力泰公司，山西　大同　037003）

引言

放頂煤液壓支架是煤礦開采過程中進行支撐掩護作用的。其在控制基本項、維護直接頂、自移和推移輸送機上具有與其液壓支架等同的功能，但也具有其自身的特點。特別是在放頂煤機構(gòu)、支架受力、排頭支架等降塵上有著其自身的特點。對于煤礦開采情況來講，綜采放頂煤液壓支架對于工作面的穩(wěn)定有著積極意義，其操作內(nèi)容非常簡單，在煤礦安全上十分重要。在煤礦開采過程中必須重視放頂煤液壓支架的受壓情況，及時進行相關(guān)維修。

1　塔山煤礦8103工作面情況概況

塔山煤礦位于塔山循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)內(nèi)，是同煤集團和大唐國際集團共同投資成立的。塔山煤礦于2003年開始建設(shè)，3年多就建設(shè)成功并開始投產(chǎn)試建，是目前年產(chǎn)1 500萬t煤炭的特大型礦井。8103工作面位于塔山煤礦的第一盤區(qū)內(nèi)，屬大同向斜的中東翼，唯一走向北東，傾向北西的單斜構(gòu)造，其煤層傾角在3°～5°，煤田的西部地址傾斜度較大，大約在50°左右。塔山煤礦井田內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，有兩組斷層群。共有斷層60多條，絕大多數(shù)為正斷層，只有三條為逆斷層，這些都對其工作面的開采有著相對影響，在液壓支架的安裝和維修過程中都得非常注意。

2　放頂煤液壓支架維修前的鑒定情況

大唐塔山煤礦8103工作面的液壓支架采用的是ZF13000/25/38型放頂煤液壓支架，為山西平陽重工機械有限責任公司生產(chǎn)。ZF13000/25/38型支架的基本信息為：型式為放頂煤；高度（最低/最高）2 500/3 800mm；中心距1 750mm；寬度（最小/最大）1 660/1 860mm；初撐力（P=31.5MPa）10 096 kN；工作阻力（P=38.86MPa）13 000 kN；支護強度1.23 MPa；對底板平均比壓2.64 MPa；泵站壓力31.5 MPa；操縱方式為本架操縱；質(zhì)量為37 103 kg[1]。

本次需要維修的支架共55架，包括中間架和過度架，都是2012年出廠，并已在井下使用了4年多的時間。液壓支架升井后在現(xiàn)場人力發(fā)現(xiàn)液壓支架的低下前端部門受力嚴重，有些部分已經(jīng)開裂，特別是有焊縫的位置都已開裂，內(nèi)外主肋完完全全斷裂且無法使用，所以必須進行維修工作，以保障開采工作的安全進行。維修方案的設(shè)計必須要保障液壓支架的使用性以及相關(guān)的技術(shù)性，另外還需兼顧經(jīng)濟性以及維修工作的順利實施。

3　ZF13000/25/38型液壓支架底座修復(fù)方案（以58號支架為例）

3.1　支架底座維修前的準備工作

在對ZF13000/25/38型液壓支架58號架底座進行維修前，需提前鋪設(shè)好金屬頂網(wǎng)，目的在于控制好架前煤頂冒落的問題。具體方案為：在56、57、58、59和60號液壓支架前做好十個循環(huán)架鋪設(shè)金屬頂網(wǎng)，每割一刀煤在58號支架頂網(wǎng)下鋪設(shè)1根木梁（木梁長度為3.5m，直徑為180mm）。這樣就能隨支架的推移木梁與金屬頂網(wǎng)架設(shè)于57號和59號支架之上，相當于做成了一個人工假頂來完成相應(yīng)的支架工作。推完十個正規(guī)循環(huán)后，第一根木梁與頂網(wǎng)完全進入采空區(qū)，第十根木梁位于58號支架上部。準備工作中需要注意的事項是：第一，金屬網(wǎng)的鋪設(shè)工作要認真負責，保障其鋪設(shè)質(zhì)量，另外對于木梁應(yīng)同所屬的金屬網(wǎng)一起向開采的采空區(qū)方面進行整體的方向推移；第二，鋪設(shè)的金屬網(wǎng)必須嚴密，不得有相應(yīng)的破口，否則碳塊和矸石就會掉落到支架中來，從而影響到支架的整體性能；第三，鋪頂網(wǎng)的支架在緩慢的推進過程中，需要做到無煤化處理，不能在推進當中放煤。

3.2　具體維修方案分析

當前的ZF13000/25/38型放頂煤液壓支架中，從方便移架的角度進行考慮，為了減少支架底座前端比壓，在支架底座的左右方面都進行了穿鞋或增加抬底千斤頂。針對58號架底座也是主要對其支架底座的前端進行加強修復(fù)，并在維修前采用專業(yè)軟件來對其底座強度進行專業(yè)校核，保障維修方案有相關(guān)的理論依據(jù)：

1）先對58號支架底座進行分析，按《液壓支架通用技術(shù)條件》5.2.6.1.5加載方式對底座兩端集中載荷進行強度試驗。實驗結(jié)果顯示在距離底座前端約685mm處為應(yīng)力集中點。此時集中點就為底座強度最薄弱點，故對此進行補強設(shè)計并進行強度校核。

將花紋板及蓋板沿圖1所示27mm尺寸處割去上半部分，并將內(nèi)加強肋割除，用壓力機將變形的底板、主肋及肋板恢復(fù)平整，如主肋有斷裂處，應(yīng)先將斷裂處兩側(cè)開坡口焊接上，同時將原先割除的內(nèi)加強肋由原先極厚σ16的16Mn低合金板改用極厚σ30的Q690高強度板并與底板焊接，在底座外主肋兩側(cè)同時增焊加強貼板，在底座內(nèi)主肋內(nèi)側(cè)增焊加強貼板，最后在底座過橋處增焊連接內(nèi)外主肋加強連接肋。等到維修方案定下來后，再通過專業(yè)軟件進行相關(guān)的強度校核，保障整個維修工作的安全性[3]。

2）支架底座的受力計算。要進行支架底座修復(fù)，通過計算機程序?qū)υ撝Ъ苁芰τ嬎?，結(jié)果如下：支架性能及受力分析支架高度900～2 000mm，支架性能參數(shù)及結(jié)構(gòu)件受力計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)。支架高度1800mm時，底座所受彎矩最大，彎矩值為2 788.6 kNm。

3.3　支架底座修復(fù)中的注意事項

ZF13000/25/38型新支架底座維修工作中的具體注意事項如下：第一，拆除57、59號支架相連的推溜裝置，為底座的順利進出留出通道[4]。第二，提前檢查好整個線路的安全情況，包括輸線路、小絞車、巷道頂板以及煤幫的相應(yīng)狀況，對于相應(yīng)的操作工人必須要持證上崗。在運輸過程中要按相關(guān)安全制度進行[5]。

圖1　底座修復(fù)方案示意圖

4　結(jié)論

接連又按本文所述的方案進行了9個支架底座的修復(fù)工作。整個修復(fù)過程利用了5個技術(shù)檢修班組人員。在底座維修的過程中，整個煤礦的開采過程沒有受到影響，沒有因停產(chǎn)帶來大的經(jīng)濟損失。

[1]田大龍，張保成，李瑰，等.基于ABAQUS的液壓支架底座尺寸優(yōu)化設(shè)計[J].煤礦機械，2015（5）：13-15.

[2]陳幫鵬，楊彥聰，楊翠萍，等.基于Pro/E和ANSYS的ZF3700/16/26型液壓支架底座負載仿真分析[J].煤礦機械，2014（8）：236-238.

[3]王毛旦，劉隨方.快速更換液壓支架底座方案[J].煤，2014（2）：23-24.

[4]李艷霞.冷裝法在液壓支架鉸接孔修復(fù)中的應(yīng)用[J].礦山機械，2009（4）：54-55.

[5]趙平.修復(fù)液壓支架的專用鏜孔機的研制[J].煤炭技術(shù)，2007（6）：15-16.

[6]李根.大工作阻力液壓支架柱帽柱窩損壞處理的研究[J].山西焦煤科技，2017（3）：32-34；37.