ZF13000/25/38放頂煤液壓支架技術(shù)改造的實(shí)踐應(yīng)用

陳曉玲

（山西省大同市同煤集團(tuán)中央機(jī)廠，山西 大同 037001）

同煤集團(tuán)云崗礦8805綜采工作面采用ZF13000/25/38液壓大型綜放支架，在實(shí)踐使用過程中出現(xiàn)較多的問題，嚴(yán)重影響開采的安全。必須對(duì)綜采工作面地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，對(duì)ZF13000/25/38型支架進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造和維修，使支架功能得到全部恢復(fù)，確保其技術(shù)性能達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。同時(shí)能進(jìn)一步優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)更加合理。從而能保障該套支架能在云崗礦下一個(gè)工作面安全使用。

1 ZF13000/25/38液壓大型綜放支架

ZF13000/25/38型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架為大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備公司中央機(jī)廠自行設(shè)計(jì)并生產(chǎn)。該支架工作阻力大，對(duì)頂煤的支撐及破碎能力強(qiáng)，堅(jiān)硬煤層頂煤回收率高；前連桿采用雙連桿結(jié)構(gòu)，提高了支架的抗扭能力；放煤機(jī)構(gòu)尾梁上下回轉(zhuǎn)角度大，放煤效果好；底座中部設(shè)計(jì)了抬底機(jī)構(gòu)；支架前后均配置噴霧降塵系統(tǒng)，適用于傾角小于15°緩傾斜煤層綜采工作面。該支架的具體參數(shù)見表1所示。

表1 ZF13000/25/38型支架參數(shù)

2 液壓支架在8805工作面出現(xiàn)的問題分析

ZF13000/25/38型液壓支架在8805工作面使用中部分功能不能完全滿足實(shí)際情況需求，通過全面的記錄和分析，主要問題表現(xiàn)在以下方面：（1）支架的大部分護(hù)幫板變形，短桿與護(hù)幫板連接的耳座處出現(xiàn)斷裂，長(zhǎng)、短桿發(fā)生了嚴(yán)重的扭曲，同時(shí)銷軸也發(fā)生了變形現(xiàn)象。（2）支架頂梁與平衡千斤頂連接的耳座處問題也較多，有少量的拉扯現(xiàn)象，同時(shí)也有裂紋和變形的現(xiàn)象出現(xiàn)，多處連接處銷軸變形。（3）掩護(hù)梁與連桿連接處耳座也有少量的拉傷和變形現(xiàn)象的出現(xiàn)，底座與連接桿處的連銷軸有變形現(xiàn)象。（4）拉后溜千斤頂損壞情況非常嚴(yán)重。（5）拉后溜雙耳鏈環(huán)片銷軸過長(zhǎng)，使用當(dāng)中因發(fā)生干涉而導(dǎo)致了銷軸損壞。（6）支架工作阻力不夠。

3 支架技術(shù)改造方案的設(shè)計(jì)

3.1 長(zhǎng)短桿及護(hù)幫板改造

考慮到該支架大部分護(hù)幫板變形現(xiàn)象的出現(xiàn)，分析可能是由于支架的護(hù)幫板較短，支護(hù)范圍比較小，無法滿足8805工作面開采時(shí)的需要。因此，對(duì)原護(hù)幫板進(jìn)行相應(yīng)的加長(zhǎng)設(shè)計(jì)，具體改造設(shè)計(jì)圖見圖1所示。

圖1 支架護(hù)幫板加長(zhǎng)改造示意圖

如圖1所示，在原護(hù)幫板的基礎(chǔ)上加長(zhǎng)2、3、4等部分，采用Q460號(hào)鋼板在外側(cè)進(jìn)行焊接處理而成。同時(shí)在原護(hù)幫板的基礎(chǔ)上多加兩條筋板，增加護(hù)幫板的強(qiáng)度。改造后的護(hù)幫板支護(hù)范圍能增加420mm，實(shí)踐應(yīng)用效果非常好。

3.2 頂梁的技術(shù)改造

針對(duì)支架頂梁與平衡千斤頂連接處的裂紋和變形問題，考慮采用在外側(cè)進(jìn)行補(bǔ)焊處理的技術(shù)措施。分析相應(yīng)的焊接工藝及相應(yīng)的加熱情況，同時(shí)從改造的經(jīng)濟(jì)上考慮，決定選擇360耐磨鋼板作為補(bǔ)焊材料，補(bǔ)焊長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為25mm，充分增加其承拉強(qiáng)度，保障使用安全。

3.3 尾梁千斤頂改造

該支架尾梁千斤頂有部分接頭座位置處于后部刮板機(jī)正上方，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，常常發(fā)生與矸石碰撞事故，從而產(chǎn)生相應(yīng)的損壞，導(dǎo)致支架無法進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)。必須對(duì)尾梁千斤頂進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)改造，通過現(xiàn)場(chǎng)觀察，將尾梁千斤頂上腔接頭座的方向進(jìn)行90°的轉(zhuǎn)動(dòng)，在進(jìn)行接頭焊接時(shí)注意采用小電流進(jìn)行焊接，保障缸體不會(huì)因?yàn)殡娏饕蛩匕l(fā)生變形。改造后的下腔接頭座位置就處于支架的側(cè)面，不會(huì)因矸石運(yùn)輸而發(fā)生碰撞事故，能有效地保障其安全。

3.4 銷軸孔及銷軸的技術(shù)改造

改造優(yōu)化左、右前連桿與底座、掩護(hù)梁之間連接的銷軸孔的直徑為Φ145，調(diào)整銷軸為Φ144；改造優(yōu)化后連桿與底座、掩護(hù)梁連接的銷軸孔的直徑為Φ155，調(diào)整銷軸Φ154。改造后的支架承壓強(qiáng)度和承拉強(qiáng)度都有了大幅度的增加，達(dá)到了優(yōu)化改造的目的。

3.5 對(duì)地調(diào)千斤頂?shù)募夹g(shù)改造

為了能夠達(dá)到避免后拉溜千斤頂活塞桿與地調(diào)千斤頂發(fā)生碰撞事故，必須對(duì)全部的地調(diào)千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化改造，通過多次的試驗(yàn)將其長(zhǎng)度縮減為550mm比較合適，能有效地控制兩者之間的距離，不會(huì)發(fā)生相互之間的碰撞。

3.6 對(duì)拉后溜雙耳連環(huán)片銷軸的技術(shù)改造

該支架拉后溜雙耳連環(huán)片銷軸在雙耳連環(huán)片的外部?jī)蓚?cè)進(jìn)行開口，銷軸的損壞現(xiàn)象比較明顯。優(yōu)化改造后的銷軸位于雙耳連環(huán)片內(nèi)部?jī)蓚?cè)，能夠避免銷軸與底座兩者之間的大幅度摩擦現(xiàn)象引起的銷軸損壞，同時(shí)還能避免軸向竄動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

3.7 立柱安全閥安裝方式改造

該支架采用的是立柱1000L流量安全閥，在8805工作面安裝時(shí)安全閥底端向上。在生產(chǎn)過程中，支架運(yùn)行發(fā)生過安全閥突然脫離閥座的情況，盡管該次事故沒有造成人員傷亡，但是從安裝方式來看，還是具有非常大的安全隱患，必須進(jìn)行相應(yīng)的安裝改造。為消除安裝隱患，重新對(duì)連接安全閥的接頭座的安裝進(jìn)行了設(shè)計(jì)，改造前后見示意圖2所示。該安裝方式有效地保障了安全閥不會(huì)脫離閥座，消除了安全隱患。

提高立柱安全閥的卸載壓強(qiáng)2MPa，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)該措施能保證立柱不漲缸，同時(shí)可以增加該支架的工作阻力，保障該支架不被壓死。

圖2 立柱安全閥安裝方式結(jié)構(gòu)示意圖

4 支架改造取得的經(jīng)濟(jì)效益

云崗礦8805工作面采用的ZF13000/25/38型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架共需要進(jìn)行維修108架，在維修和改造過程中每架支架共需要改造及維修費(fèi)13.3萬元，總費(fèi)用108×13.3=1436.4萬元。如果對(duì)該套支架進(jìn)行報(bào)廢，全面購(gòu)買新支架需要費(fèi)用為108×31=3348萬元。因此本次對(duì)于ZF13000/25/38型液壓支架的技術(shù)改造項(xiàng)目能為云崗礦節(jié)約資金1911.6萬元。為該礦創(chuàng)造了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。改造后的支架已在8806工作面進(jìn)行了使用，綜合整體情況來看，該套支架還能繼續(xù)使用3個(gè)工作面。

5 結(jié)語

論文基于8805工作面ZF13000/25/38型液壓支架使用過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)該支架進(jìn)行了有針對(duì)性的技術(shù)改造研究。改造后的支架強(qiáng)度有了明顯提高，恢復(fù)并優(yōu)化了相應(yīng)的技術(shù)性能參數(shù)，有效地提高了支架的工作效率，對(duì)煤礦的安全順利開采起到了保障作用。