大傾角大采高采煤工作面端頭自移式液壓支架的設計

1、山東科技大學學士學位論文 附錄：譯文大傾角大采高采煤工作面端頭自移式液壓支架的設計馬力強；張東生；張成國；曹新奇 中國礦業(yè)大學關鍵詞：端頭支護；自移式液壓支架；大采高；大傾角摘要： ZTZL60000/25/45端頭自移式液壓支架的研制不僅是為了滿足大傾角大采高采煤工作面的需要，而且大大降低了工人的勞動強度。不僅提高了端頭支架的強度，提高了支護的安全性和可靠性。先進的支護方式解決了工作面預留的三角煤問題，提高了支護效率，降低了支護成本，而且回采大巷的高度增加了，產生一定的經(jīng)濟效益引言 帶有金屬鉸接頂梁的單體液壓支柱通常作用于工作面端頭以及雙巷。根據(jù)巷道斷面和頂板壓力為了保證逃生暢通確定了支護參

2、數(shù)。然而，帶有金屬鉸接頂梁的單體液壓支柱的端頭支護仍有一些突出的問題，比如較低的支護強度，較慢的支護速度，高成本高勞動強度以及安全性較差。支護范圍是問題的關鍵，特別是運輸平巷道，由于多種設備在這運轉，而且他們必須隨著工作面推進移動，導致支撐難度大。因此，工作面和回采巷道的端頭支護總是成為一個影響生產的制約因素。 引進先進的自移式液壓支架是解決上述問題的一個有效途徑。由于設備安裝復雜的緊密關系最后支撐結構的設計似乎是更困難的。ZTZL60000/25/45端頭自移式液壓支架是基于現(xiàn)有支護的各種特點和用途分析，取代了帶有金屬鉸接頂梁的單體液壓支柱轉載時機械化的卸壓和移架，具有支護的范圍大，穩(wěn)定性好

3、，適應性強等優(yōu)點，克服了常用支護方法頂板的支護效果差的同時，也解決了工作面預留三角煤的有關問題。1 地質條件 3號煤層是高莊煤礦3509工作面開采，平均厚度5.5m和19平均傾角（最大42°）。綜放全厚采用大采高開采，在開采深度范圍從-300到-500米。3509工作面運輸大巷的最大高度3.75m最大寬度 3.80m。運輸大巷的設備種類和管線敷設情況如圖a.1所示。圖A.1 3509工作面運輸大巷剖面圖 2 支護類型和主要參數(shù)2.1支護類型 根據(jù)最終的支護方式和皮帶輸送機之間的匹配關系，它分為部分控制支護，中央控制支護和終端控制支護。中央控制支護可依靠一個相對簡單的結構性能

4、，它主要應用于下列條件：2.2.1巷道高度 因為有關于不同煤層厚度的巷道變化不大，中央控制支護實用性較高，能適應巷道不同的高度。2.1.2巷道寬度 移架的位置在巷道和中央控制支護中間而且寬度足夠大，巷道兩側留給行人和設備的空間足夠大。2.1.3巷道斷面形式 中央控制支護通常放置在梯形巷道，然而，用局部控制支護相同的方法也可用于該拱形巷道。傾斜梯形巷道中，在頂梁與掩護梁之間設計幾個多種規(guī)格的連接片，產生一定的橫向傾斜角之間的中點適應屋頂和地面的夾角，產生一定的橫向傾斜角來適應頂?shù)装宓膬A角。2.2主要參數(shù)2.2.1性能匹配 端頭支架和刮板輸送機是如圖a.2所示的接頭形式，其中縱向空間的長度La應滿

5、足以下方程，即 LA Wh + Sd +200（mm） (a.1)式中：Wh-刮板輸送機寬度，mm Sd-底排步距，mm LA-刮板輸送機機頭最大寬度，mm 刮板輸送機的中心線和端部支撐是垂直分布的，而且機頭移動在尾端支護的垂直空間內，當刮板輸送機頭部往前移動時依靠過渡支護并且在端部支撐的垂直空間應大于所述機頭水平距離的最大尺寸和移動步距。 與刮板輸送機寬度相匹配的優(yōu)越的支護體系的刮板輸送機寬度為2815mm，底排步距是800mm，刮板輸送機機頭最大寬度3815mm。2.2.2行人道的要求， 在端頭支護的最小通道寬度應大于500mm，在支架頂梁上方應留設不小于525mm的永久保護煤柱，這樣就能

6、為行人通道提供550mm的支護和保護空間，對人行道的支護如圖a.3所示。 圖A.2 端頭支架和機頭 圖A.3 行人道的末端支護 2.2.3巷道的適應性 由于垂直距離的超前支護，支架很容易偏，因此一套調架裝置被放置在頂部和底梁，包括齒條千斤頂，如圖a.4所示。2.2.4尾端支護和移機匹配 作為中央控制或部分控制端支護，刮板輸送機被放置在在支柱下，所以順槽寬度應能適應輸送機機的選定類型，并順槽的寬度被設計為1425毫米。2.2.5合理的支護強度 根據(jù)實測統(tǒng)計國內幾種采煤工作面，平行于工作面前30m的部分的支護強度是采煤工作面平均支護強度的80%，而30m后的工作面則是70%。 圖A.4 調整機架單

7、元 圖A.5 ZTZL60000/25/45 示意圖 3 結構特點和參數(shù)3.1結構特點 (1)ZTZL60000/ 25/45中央控制支持24列. (2)由于整個主體框架長，為了運動的方便頂梁和底座被分成分段結構，頂梁配備了擋板，它可以通過自我移動對裸露的頂板進行支護 (3)頂梁和底座分為四個主要部分,每一個都由三個部分組成,可有效適應頂部和底部的變化。 (4)在頂梁的兩側的所有非可收回煤板可以放置成垂直位置，以適應變化的巷道寬度。(5)穩(wěn)定措施 為了減少的四桿連桿銷孔的間隙，孔的尺寸被設計成115H11（0.22,0），軸被設計為114.5h10（0，-0.14），以確保該間隙范圍從0.5至

8、0.86毫米。 這也可以有效地控制鉸接區(qū)域的水平間隙降低光束對準，并增加了穩(wěn)定性。 側護板是由彈簧控制液壓千斤頂，和電液控制系統(tǒng)可同時側推千斤頂。3.2 主要技術參數(shù) ZTZL60000/25/45的基本參數(shù)如圖a.5所示?？倢挾?395毫米，并且間隙寬度1395毫米。千斤頂?shù)鬃偷匕逯g的距離為1140毫米，并且主要技術參數(shù)示于表1。 表a.1 ZTZL60000/25/45主要技術參數(shù) 名稱參數(shù)名稱參數(shù)構成24列2列一組額定壓力0.6-0.78Mpa高25004500 mm泵壓力31.5 MPa寬24654295 mm經(jīng)營模式本地工作阻力60000 kN牽引步距800mm支護強度0.61-

9、0.77 MPa重171t4 幾何和力學參數(shù)計算 在支架上進行應力分析，以及支撐結構和尺寸示于圖a.6。分別對前梁頂梁和掩護梁進行分析,如圖a.7所示。 圖A.6 結構示意圖和尺寸代碼 (a.2) 將前梁和頂梁分離出來，選取矩心為頂梁和掩護梁的交點，如圖a.8所示。 （a.3） （a.4） （a.5）聯(lián)立方程(2),(3),(4),(5) （a.6） 圖A.7 前梁，頂梁，掩護梁受力分析圖圖A.8 前梁，頂梁受力分析圖 （a.7） （a.8） 其中 （a.9） 把F分成Fa和Fb，其中Fa是頂梁的合外力，F(xiàn)b是前梁的合外力，如圖a.9所示。 Fa +Fb =F, Fa(x1c)=Fb(lx1+

10、x1) （a.10) 前梁的受力分析，如圖a.10所示，下面是方程， (a.11) 圖9 前梁頂梁力的分解 圖10 前梁受力分析圖 聯(lián)立方程（10）（11） (a.12) (a.13) (a.14) (a.15) 對掩護梁的受力分析，并對強度校核可以參考驗證危險截面在每個結構體的結構強度的方法，以及安全系數(shù)應符合MT/ T556的設計規(guī)范。5 現(xiàn)場應用 該支架在3509工作面運輸巷道和回風巷道中的應用如圖a.11所示。先進的支護確保了雙向道路的安全性和可靠性。結果顯示，機械化作業(yè)率達到80，平均每天的生產能力是百萬噸，累計收益173.9億人民幣。 全面支護狀態(tài) 側向支護狀態(tài) 掩護板工作狀態(tài) 連接器的工作狀態(tài) 圖A.11 雙向巷道超前支護工作狀態(tài) 6 結論 (1)ZTZL60000/25/45型自移式液壓支架不僅是在幾何參數(shù)和結構形式分析合理可靠，而且截面設計和強度計算驗證了實驗室試驗和井下應用的一致性。 (2)ZTZL60000/25/45型