液压支架顶梁防撞装置再制造优化

2017-12-14张俊星

综合智慧能源 2017年11期

关键词：顶梁防撞采煤机

张俊星

(内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 010303)

液压支架顶梁防撞装置再制造优化

张俊星

(内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 010303)

液压支架顶梁防撞装置是为了防止液压支架和采煤机在生产过程中配合出现问题而设置的保护装置，此装置在整个采煤过程中损坏几率较大且现场不易维修。在液压支架升井检修时，顶梁防撞装置要进行再制造优化，原材料的选择、焊接工艺的选择和设备井下使用的规范性都会对此装置的寿命产生极大影响。

液压支架；采煤机；顶梁防撞装置；工艺优化；操作规范

0 引言

综合机械化采煤是指采煤工作面中液压支架、采煤机和刮板输送机等主要设备组合配套生产。采煤的主要工序如采煤机破煤和装煤、液压支架随时支护和管理顶板、刮板输送机运煤等过程全部机械化，使采煤工作面达到了高产量、高功效和高回采率，减轻了劳动强度，降低成本，实现了安全生产。设备的长时间使用和不规范化的管理会导致设备的损坏及使用寿命的降低。液压支架顶梁防撞装置是为了防止液压支架和采煤机在生产过程中配合出现问题而设置的保护装置，此装置在整个采煤过程中损坏几率较大且现场不易维修。

1 研究背景和目的

某矿工作面地质条件是顶板多属中等冒落到难冒落顶板，稳定性较好。底板多以泥岩、粉砂质泥岩为主，强度较低，局部易产生底鼓现象。我单位承接其综采液压支架ZY12000/25/50D电液控掩护式支架维修项目，此套液压支架已使用7年，损坏严重，主要问题是顶梁防撞装置完全损坏、液压系统老化、油缸镀层脱落和漏液、易损结构件的变形。由于顶梁防撞装置的损坏，顶梁和护帮连接处耳板有被采煤机滚筒割过的痕迹，会导致护帮板被完全破坏的危险，故对顶梁防撞装置再制造工艺提出优化研究及建议。

2 问题描述及分析

顶梁防撞装置的损坏主要是由于采煤机在采煤运动过程中，上滚筒与顶梁前端发生干涉。发生碰撞的原因有两个方面：其一，综采工作面三机配套时，支架顶梁空顶距太小；其二，在采煤过程中，综采工作面底板不平，采煤机滚筒向支架顶梁倾斜。采煤工作面正常采煤时，底板趋于水平状态，采煤机滚筒与液压支架顶梁前端还有一段距离(480 mm)，此时采煤机割煤时可以安全通过，如图1所示。当工作面底板崎岖不平且综采设备三机配套时支架空顶距尺寸太小，会导致采煤机滚筒与支架顶梁前端防撞装置碰撞并损坏此装置，如图2所示。底板不平，采煤机和刮板输送机以5°的倾角后仰采煤时，采煤机上滚筒与顶梁前端的安全距离只有63 mm，此时是满足设计要求的，但是如果采煤机后仰倾角再加大，或者三机配套支架顶梁空顶距再减小的话，支架顶梁防撞装置与采煤机之间的安全间距不够，有可能会撞坏顶梁防撞装置。如果支架顶梁空顶距设置过大，会导致冒顶事故的发生，不符合煤矿生产安全规程。图3中数字1所指位置为顶梁防撞装置。

图1 正常采煤状态采煤机与顶梁前端关系

3 解决方法

顶梁防撞装置损坏方式有焊缝开裂、母材变形和母材开裂。处理方式不建议采用简单的补焊、矫形处理，建议采用如下方式修复。

修复开始前进行预处理，对液压支架进行拆解、清洗、喷砂，根据防撞块的损坏形式设计方案。

图2 采煤机以5°的倾角后仰采煤时与顶梁前端关系

图3 顶梁前端防撞装置位置

沿原防撞块的焊缝将防撞块割掉，如果防撞块是焊接在顶梁前端盖板上的，将防撞块下部的盖板割掉，如图4所示。

图4 顶梁防撞块具体位置示意

原防撞块材质为Q460，具有较高的强度、良好的抗疲劳性能和低温韧性，冷成型与焊接性能良好，

主要适宜于制作高强度工程机械、煤矿液压支架、起重机吊臂支腿、车架、钢结构等，特别适宜制作低温高强度结构件。它具有良好的塑性，韧性，冷冲压性能，抗拉强度为550～720 MPa，屈服极限为460 MPa，将原材料材质改为Q690，其机械性能为：抗拉强度为730～900 MPa，屈服极限为690 MPa，优化后能够有效地防护顶梁前端。

根据割掉防撞块的形状与厚度，按原尺寸下料，焊接焊缝进行特殊处理：防撞块厚度为80 mm，角焊缝焊接熔透性不好，焊接不融合，所以防撞块由原来的角焊缝改为坡口焊缝加角焊缝，使焊接强度更高，如图5所示。