采煤工作面液壓支架的技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用

張 磊

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)燕子山礦，山西 大同 037037）

引言

某礦工作面目前使用的液壓支架在井下開采時(shí)，出現(xiàn)液壓支架頂梁與千斤頂連接處彎曲變形、推移梁千斤頂活塞桿嚴(yán)重?fù)p壞、推移千斤頂連接頭斷裂、護(hù)幫板斷裂或變形等現(xiàn)象，嚴(yán)重制約安全生產(chǎn)，不能充分發(fā)揮液壓支架的性能。綜合考慮設(shè)備更新及安裝成本的影響，需要對(duì)液壓支架進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，使性能更加完善，滿足安全生產(chǎn)的需要。

1 液壓支架閉鎖裝置的設(shè)計(jì)

由于液壓支架操作閥把手長期暴露在外面，沒有設(shè)計(jì)防誤觸裝置，使用液壓支架進(jìn)行支護(hù)，工作面的空間變小，工作人員經(jīng)常無意中觸碰到支架的操作閥把手，出現(xiàn)誤操作而發(fā)生事故。因此，對(duì)液壓支架設(shè)計(jì)擋板合頁式閉鎖裝置[1]，示意圖如圖1 所示，主要包括固定板、鎖板、合頁、支撐板，整個(gè)裝置是通過固定板上的安裝孔固定在液壓支架操作閥上，兩邊的鎖板和固定板通過合頁連接起來，在操作時(shí)，只需要將鎖板掀起，用支撐桿將其固定，同時(shí)在鎖板上貼上防水、防油污標(biāo)簽。

圖1 液壓支架擋板閉鎖裝置示意圖

2 液壓支架的技術(shù)優(yōu)化方案

2.1 頂梁優(yōu)化

針對(duì)液壓支架出現(xiàn)頂梁與千斤頂連接處斷裂或變形的現(xiàn)象，對(duì)液壓支架頂梁進(jìn)行優(yōu)化，在頂梁外側(cè)進(jìn)行補(bǔ)焊，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用液壓支架情況，結(jié)合焊接工藝和加熱情況，選擇360 耐磨鋼板進(jìn)行補(bǔ)焊[2]，補(bǔ)焊長度為25 mm，增加頂梁的承拉強(qiáng)度。

2.2 護(hù)幫板優(yōu)化

針對(duì)液壓支架出現(xiàn)護(hù)幫板變形的現(xiàn)象，對(duì)液壓支架的護(hù)幫進(jìn)行優(yōu)化，護(hù)幫板出現(xiàn)大變形，可能是由于護(hù)幫板不夠長，支護(hù)的范圍受限制，不能滿足工作面需要，因此，將液壓支架的護(hù)幫板進(jìn)行加長，具體見圖2。對(duì)原護(hù)幫板進(jìn)行加長，采用Q460 號(hào)鋼板來焊接[3]，同時(shí)在護(hù)幫板上加兩條筋板，使護(hù)幫板的強(qiáng)度增大，加長后的護(hù)幫板其支護(hù)范圍可擴(kuò)大到420 mm。

圖2 護(hù)幫板優(yōu)化結(jié)構(gòu)

2.3 銷軸定位結(jié)構(gòu)優(yōu)化

液壓支架連接處的銷軸定位板經(jīng)常出現(xiàn)掉落，如果要恢復(fù)原結(jié)構(gòu)，就要對(duì)定位板結(jié)構(gòu)件面板進(jìn)行破壞，從而影響結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度。因此，對(duì)液壓支架的銷軸定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，具體結(jié)構(gòu)如下頁圖3 所示，如果固定板1 出現(xiàn)掉落，使用直徑為80 mm 的圓鋼將固定板1 和固定板2 焊接上，再將圓鋼與板4 固定，最后將板4 焊接在結(jié)構(gòu)件上，通過優(yōu)化，在不破壞原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，使固定板和圓鋼成為一個(gè)整體，防止銷軸隨意竄動(dòng)。

圖3 銷軸孔優(yōu)化結(jié)構(gòu)（單位：mm）

2.4 推移千斤頂優(yōu)化

針對(duì)推移梁千斤頂活塞桿出現(xiàn)的表面劃傷、斷裂等現(xiàn)象，根據(jù)觀察，由于千斤頂?shù)膶?dǎo)向部分設(shè)計(jì)不合理，從而造成推移千斤頂活塞桿斷裂，因?yàn)閷?dǎo)向套固定在一個(gè)位置上，千斤頂只有在受力均勻時(shí)，才能有較好的導(dǎo)向效果，一旦千斤頂出現(xiàn)偏載力，就會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)向環(huán)與凸臺(tái)碰撞，劃傷活塞桿表面[4]，加上活塞桿缸筒與活塞卡槽外徑不匹配，液壓支架本身的重力過大，在進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，支承不住而出現(xiàn)活塞桿斷裂。

對(duì)推移千斤頂?shù)膶?dǎo)向部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在導(dǎo)向套的前后均裝配導(dǎo)向環(huán)，確保導(dǎo)向套之間有0.6 mm 的配合間隙，同時(shí)增大活塞卡槽軸徑，確保與缸筒直徑一致，增強(qiáng)活塞桿的整體強(qiáng)度。

2.5 噴霧系統(tǒng)優(yōu)化

原有的液壓支架噴霧系統(tǒng)是手動(dòng)操作閥控制，前噴霧裝置在前梁上布置1 件，頂梁上布置4 件，后噴霧裝置在后連桿上布置1 件，這樣就出現(xiàn)了前噴霧浪費(fèi)嚴(yán)重，后噴霧明顯不足的情況，因此，對(duì)噴霧系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，調(diào)整噴霧裝置的位置，將前噴霧裝置在前梁和頂梁上各布置2 件，將后噴霧裝置在尾梁上布置1 件，每隔10 架頂梁增加2 件前噴霧裝置，取消后連桿上的噴霧裝置，布置在掩護(hù)梁側(cè)的護(hù)板上，增大后溜處的降塵范圍。這樣的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)立柱和尾梁的隨動(dòng)控制，在立柱進(jìn)行前噴霧時(shí)，尾梁收回后噴霧，同時(shí)對(duì)前后噴霧系統(tǒng)都進(jìn)行加強(qiáng)，確保降塵效果。

3 應(yīng)用效果

在該礦工作面上完成對(duì)液壓支架操作閥的閉鎖裝置以及推移千斤頂、噴霧系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化，新型液壓支架自使用以來，操作閥的誤操作率大大降低，從45%降到5%，推移千斤頂?shù)膿p壞率也有所減少，從36%減少到12%，在試驗(yàn)期間，沒有出現(xiàn)傷亡事故，也沒有出現(xiàn)其他連接處的斷裂等現(xiàn)象，每臺(tái)設(shè)備維修費(fèi)用從1.5 萬元降到0.5 萬元，節(jié)約了成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)論

1）對(duì)液壓支架的操作閥增加閉鎖裝置，避免對(duì)工作面液壓支架的誤操作；對(duì)頂梁、護(hù)幫板、推移千斤頂進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，增加液壓支架的支撐強(qiáng)度，防止推移千斤頂?shù)冗B接處出現(xiàn)的變形和斷裂；對(duì)噴霧裝置進(jìn)行優(yōu)化，減少噴霧浪費(fèi)，確保降塵效果。

2）在該工作面上使用優(yōu)化后的液壓支架，操作閥的誤操作率大大降低，從45%降到5%，推移千斤頂?shù)膿p壞率也有所減少，從36%減少到12%，在試驗(yàn)期間，沒有出現(xiàn)傷亡事故，也沒有出現(xiàn)其他連接處的斷裂等現(xiàn)象，每臺(tái)設(shè)備維修費(fèi)用從1.5 萬元降到0.5 萬元，節(jié)約了成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。