ZF13000/25/38型放顶煤液压支架底座修复方案研究

2018-03-16安晓鸣

机械管理开发 2018年2期

安晓鸣

（同煤集团机电装备力泰公司，山西　大同　037003）

引言

放顶煤液压支架是煤矿开采过程中进行支撑掩护作用的。其在控制基本项、维护直接顶、自移和推移输送机上具有与其液压支架等同的功能，但也具有其自身的特点。特别是在放顶煤机构、支架受力、排头支架等降尘上有着其自身的特点。对于煤矿开采情况来讲，综采放顶煤液压支架对于工作面的稳定有着积极意义，其操作内容非常简单，在煤矿安全上十分重要。在煤矿开采过程中必须重视放顶煤液压支架的受压情况，及时进行相关维修。

1　塔山煤矿8103工作面情况概况

塔山煤矿位于塔山循环经济园区内，是同煤集团和大唐国际集团共同投资成立的。塔山煤矿于2003年开始建设，3年多就建设成功并开始投产试建，是目前年产1 500万t煤炭的特大型矿井。8103工作面位于塔山煤矿的第一盘区内，属大同向斜的中东翼，唯一走向北东，倾向北西的单斜构造，其煤层倾角在3°～5°，煤田的西部地址倾斜度较大，大约在50°左右。塔山煤矿井田内断裂构造发育，有两组断层群。共有断层60多条，绝大多数为正断层，只有三条为逆断层，这些都对其工作面的开采有着相对影响，在液压支架的安装和维修过程中都得非常注意。

2　放顶煤液压支架维修前的鉴定情况

大唐塔山煤矿8103工作面的液压支架采用的是ZF13000/25/38型放顶煤液压支架，为山西平阳重工机械有限责任公司生产。ZF13000/25/38型支架的基本信息为：型式为放顶煤；高度（最低/最高）2 500/3 800mm；中心距1 750mm；宽度（最小/最大）1 660/1 860mm；初撑力（P=31.5MPa）10 096 kN；工作阻力（P=38.86MPa）13 000 kN；支护强度1.23 MPa；对底板平均比压2.64 MPa；泵站压力31.5 MPa；操纵方式为本架操纵；质量为37 103 kg[1]。

本次需要维修的支架共55架，包括中间架和过度架，都是2012年出厂，并已在井下使用了4年多的时间。液压支架升井后在现场人力发现液压支架的低下前端部门受力严重，有些部分已经开裂，特别是有焊缝的位置都已开裂，内外主肋完完全全断裂且无法使用，所以必须进行维修工作，以保障开采工作的安全进行。维修方案的设计必须要保障液压支架的使用性以及相关的技术性，另外还需兼顾经济性以及维修工作的顺利实施。

3　ZF13000/25/38型液压支架底座修复方案（以58号支架为例）

3.1　支架底座维修前的准备工作

在对ZF13000/25/38型液压支架58号架底座进行维修前，需提前铺设好金属顶网，目的在于控制好架前煤顶冒落的问题。具体方案为：在56、57、58、59和60号液压支架前做好十个循环架铺设金属顶网，每割一刀煤在58号支架顶网下铺设1根木梁（木梁长度为3.5m，直径为180mm）。这样就能随支架的推移木梁与金属顶网架设于57号和59号支架之上，相当于做成了一个人工假顶来完成相应的支架工作。推完十个正规循环后，第一根木梁与顶网完全进入采空区，第十根木梁位于58号支架上部。准备工作中需要注意的事项是：第一，金属网的铺设工作要认真负责，保障其铺设质量，另外对于木梁应同所属的金属网一起向开采的采空区方面进行整体的方向推移；第二，铺设的金属网必须严密，不得有相应的破口，否则碳块和矸石就会掉落到支架中来，从而影响到支架的整体性能；第三，铺顶网的支架在缓慢的推进过程中，需要做到无煤化处理，不能在推进当中放煤。

3.2　具体维修方案分析

当前的ZF13000/25/38型放顶煤液压支架中，从方便移架的角度进行考虑，为了减少支架底座前端比压，在支架底座的左右方面都进行了穿鞋或增加抬底千斤顶。针对58号架底座也是主要对其支架底座的前端进行加强修复，并在维修前采用专业软件来对其底座强度进行专业校核，保障维修方案有相关的理论依据：

1）先对58号支架底座进行分析，按《液压支架通用技术条件》5.2.6.1.5加载方式对底座两端集中载荷进行强度试验。实验结果显示在距离底座前端约685mm处为应力集中点。此时集中点就为底座强度最薄弱点，故对此进行补强设计并进行强度校核。

将花纹板及盖板沿图1所示27mm尺寸处割去上半部分，并将内加强肋割除，用压力机将变形的底板、主肋及肋板恢复平整，如主肋有断裂处，应先将断裂处两侧开坡口焊接上，同时将原先割除的内加强肋由原先极厚σ16的16Mn低合金板改用极厚σ30的Q690高强度板并与底板焊接，在底座外主肋两侧同时增焊加强贴板，在底座内主肋内侧增焊加强贴板，最后在底座过桥处增焊连接内外主肋加强连接肋。等到维修方案定下来后，再通过专业软件进行相关的强度校核，保障整个维修工作的安全性[3]。

2）支架底座的受力计算。要进行支架底座修复，通过计算机程序对该支架受力计算，结果如下：支架性能及受力分析支架高度900～2 000mm，支架性能参数及结构件受力计算结果发现。支架高度1800mm时，底座所受弯矩最大，弯矩值为2 788.6 kNm。

3.3　支架底座修复中的注意事项

ZF13000/25/38型新支架底座维修工作中的具体注意事项如下：第一，拆除57、59号支架相连的推溜装置，为底座的顺利进出留出通道[4]。第二，提前检查好整个线路的安全情况，包括输线路、小绞车、巷道顶板以及煤帮的相应状况，对于相应的操作工人必须要持证上岗。在运输过程中要按相关安全制度进行[5]。