煤矿液压支架高效及自动化设计与应用

107经　验本栏目编辑　李文民第38卷2010年第7期车器有效地发挥作用。矿车提升时，由于矿车的冲击，挡车器可以自由开启，让矿车通过，然后靠自重可以自动回到原位。操作工人只需在空矿车下斜井时将挡车器开启即可。3使用效果新的挡车器经过4年运行试验，使用效果良好，成本比原挡车器低，抗冲击力也符合该矿井下小巷道的安全规定，特别适用于井下盲斜井。新式挡车器必须安装在坡度相对较小的地方，以免矿车从挡车器上翻过。其抗冲击力相对要小，在重载情况下安全系数不高，建议在斜井井口等关键部位还是用老式的挡车器。□(收稿日期：2009-10-26)HIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHI论文编号：1001-3954(2010)07-0107-02煤矿液压支架高效及自动化设计与应用*谭振义呼伦贝尔学院工程技术学院内蒙古呼伦贝尔021008随着综采技术的不断提高，煤炭企业对综采工作面生产效率的要求也随之提高。作为综采工作面支护设备的液压支架的效率和自动化程度，成为制约提高工作面产量的一个至关重要的因素。新研制的液压支架的流量和性能也不断提高，缩短了升降架以及推前刮板运输机和支架推移时间，提高了采煤效率。过去使用的小流量、低效率设备随之闲置和淘汰，浪费了企业的大量资金。如何把这些低性能、小流量支架改成高性能、大流量支架，应用到高性能、高效率和大功率的综采工作面，实现设备配套，是煤炭企业亟待解决的问题。笔者结合大雁煤矿的具体情况，对120部ZFS4000型低性能液压支架和多架QY320型与JY320型淘汰掩护式支架进行了技术改造。1液压支架改造方案的确定根据液压支架的工作特性、顶板与支架间的相互力学作用原理，液压支架立柱的1个完整的工作循环过程分为4个阶段，即初撑、增阻、恒阻和降柱移架，其中初撑阶段对液压支架工作效率影响昀大。升柱时，从顶梁接触顶板至立柱下腔液体压力上升到额定压力的过程中，低性能、淘汰型液压支架的初撑阶段完全靠人工操作给压，支架工作效率低，而且由于人工操作易产生操作不当(操纵阀手把扳到升架位置后，未保留或保留时间不够即复位停止供液)而造成液压支架初撑力不足、不均及速度慢等问题，极大地影响了整个工作面的支护能力及安全可靠性。为了提高支护速度和支架液压系统的可靠性，在不改变液压支架总体结构的前提下，昀大限度地减少改造资金，提高液压支架效率和自动化程度的昀佳设计方案是：提高升架速度，实现自动初撑。2高效率方案的设计和工艺2.1增大液压系统流量，提高工作速度为了提高各类立柱和千斤顶的工作速度，必须加大液压支架的供液流量。改造前，液压支架所配备的乳化液泵为MRB125/31.5型，其流量为125L/min，压力为31.5MPa，液压支架的升降架、推溜和移架的速度慢，性能差，与工作面主要生产设备不配套，严重制约了工作面产量的提高。为了满足高效、大功率生产的要求，确定了大流量改造方案。首先提高主泵的流量。目前国产泵流量有200L/min和315L/min，或更大流量泵。考虑与工作面主要生产设备配套和高效生产的需要，选定的乳化液泵流量为200L/min，并考虑整体供液管路和阀、液压锁及其附属液压元件的再利用和降低改造成本，系统工作压力仍为31.5MPa。泵流量由125L/min增至200L/min，提高了60%，则工作机构速度也相应提高。为了避免工作机构因流速提高导致脉动冲击而损坏，改造过程中对供液管路和各个阀件做了相应改变。进回液管与主泵流量增幅相当，各类阀增幅可适当增大，以减小流速，延长使用寿命。2.2采用差动液压系统，提高工作速度在液压支架升架(接触顶板之前)过程中，压力很小，为了提高工作速度，在液压系统中采用了差动连接(见图1)，以实现快速升架。液压系统改进设计前升架速度为v1＝q─A1＝4q──πD2液压系统改进后(差动)升架速度为v2＝q───A1-A2＝4q──πd2，1.车轮2.钢管图2新挡车器示意*内蒙古自治区教育厅资助科研立项课题(NJSY07167)图1油缸差动连接示意108第38卷2010年第7期经　验本栏目编辑　李文民式中：q为流量；D为油缸活塞直径，D＝100mm；d为油缸活塞杆直径，d＝80mm。故v2/v1＝D2/d2＝1.56。改进后，差动连接时液压支架升架速度提高1.56倍。实际使用中，通过1个三位五通电液动换向阀和1个安装在回油路上的顺序阀，配合完成速度切换。当支架接触顶板前，因系统压力很低，顺序阀处于关闭状态，支架油缸活塞杆腔回油不能回油箱而是进入油缸的活塞腔，实现差动连接，支架快速上升；当支架接触顶板后，系统压力升高，顺序阀开启，活塞杆腔油液经顺序阀回油箱，差动连接自动解除，达到初撑力要求。2.3主要零部件改造方案泵、阀及管路的更换改型，从总体上改变了系统的流量，同时也要对立柱、千斤顶及操纵阀等主要零部件进行改造，使之与系统相匹配。将支架立柱和千斤顶缸体固定，用立钻将上腔进液孔由原来的φ10mm扩至φ12～12.5mm，再按原图要求焊接固定立管、护套和接头座等，组装后进行压力试验。掩护式支架一般设置1组操纵阀，因此可只将控制这2个工作机构的阀片更换成大流量阀片即可。3液压支架自动化方案的设计改造前液压原理如图2所示。图2改造前立柱液压原理改造前液压支架初撑完全靠人工操作给压，使其在工作面接顶达到初撑力，支架工作效率低，而且由于人工操作易因操作不当而使初撑力降低，极大地影响了整个工作面的支护能力及安全可靠性。通过分析液压支架工作原理及工作特性，采取增加初撑保持阀来保证初撑力和提高支架的自动化程度。为确保工作面顶板支护，缩短升架时间，在控制立柱升架的液压管路中，增加1组初撑保持阀(支撑掩护式支架为2组)，将其压力调定为立柱的初撑压力，并与主管路相连接。工作时，扳动操纵阀，一部分工作液直接打开单向阀进入2个立柱下腔，另一部分工作液进入初撑保持阀，打开阀内的两位阀使其导通，辅助供液管中的工作液通过初撑阀管接头分别进入立柱下腔，立柱升柱接顶。当支架达到初撑力时，油缸下腔压力升高，使单向阀关闭，辅助供液停止。初撑时只需搬动一下操纵阀扳手即可，然后直接回零位，支架自动接顶，达到初撑力后自动停止。这样几部支架同时动作，节约了升架时间，保证工作面支架全部达到初撑要求。由于该阀通过接头直接接在主进液管上，不受操纵阀的影响，因而不论操纵阀是否停止供液，压力液体仍能通过此阀进入立柱下腔，使立柱下腔压力升高，直至达到要求的初撑力，实现自动初撑。改造后立柱液压原理见图3。图3改造后立柱液压原理4结语煤矿综采工作面液压支架，经高效及自动化技术改进后，其工作速度大大提高，实现高效、自动初撑，缩短了升降架、推溜和移架时间，大大提高了综采工作面的采煤效率。经技术改造后的液压支架，在大雁煤业公司第二煤矿井下使用，达到了预期的效果，单工作面每年可多生产原煤60万t，改造1套ZFS400支架(120部)仅需改造资金120万元(其中材料配件费80万元，人工费40万元)，可节省设备投资近2000万元，并使闲置淘汰的设备得到重新利用，为企业创造了更高的效益。□收稿日期：2009-11-17HIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHIHI论文编号：1001-3954(2010)07-0108-02KHP-105保护装置在带式输送机上的应用王国保河南煤化集团鹤煤公司机电部河南鹤壁458008带式输送机为鹤煤八矿的主提升系统，担负全矿的原煤和井下职工的提升任务。输送机型号为GDS-1000，电动机功率2×400kW，全长1450m，