浅析ZF15000/27.5/42型液压支架的尾梁改造

2019-03-20宋新喜

陕西煤炭 2019年2期

宋新喜

(同煤国电同忻煤矿，山西大同 037001)

0 引言

大同煤矿集团有限责任公司下属有多个可采储量丰富，煤层厚度普遍在10～20 m左右的千万吨级矿井，这些矿井拥有非常先进的开采技术、完善的设备配置，是现代化的特大型矿井。对于高效高产的特大型矿井来说，工作面液压支架的合理性和可靠性是非常重要的一个因素[1-3]。ZF15000/27.5/42型放顶煤液压支架支护强度达到15 000 kN，强度为1.46 MPa，能够很好的应用于特厚煤层放顶煤开采工作面。同忻煤矿8207工作面配备使用了该型号的液压支架。

但是，在使用过程中尾梁千斤顶频繁出现故障，并发生损坏严重的现象。针对这一情况，通过多次调研和跟踪，了解一线实际情况，对ZF15000/27.5/42液压支架尾梁改造方法进行了研究。

1 8207工作面情况概述

同忻煤矿是同煤集团2006年建设的现代化特大型煤矿，8207工作面煤层赋存约486万t，主采煤层是石炭系3#～5#煤层。工作面主要参数见表1。

8207工作面采用单一走向长壁后退式综合机械化低位放顶煤开采的采煤方法，为了对顶煤进行安全有效回收，初期采用多轮分层顺序放煤，顶煤完全垮落以后，再按一刀一放多轮分层顺序放煤，顶板管理方式为自然垮落。如有大块煤卡在放煤口导致放煤效果受到不良影响时，则需要反复动作液压支架尾梁，或者利用插板，对大块煤进行破碎；如果顶板存在大块矸石的话，则需要及时伸出后尾梁插板，关闭放煤口，停止放煤工作，避免矸石混入煤中。

表1 8207工作面主要参数

1.1 初次放顶煤方法

采用“多轮分层顺序”放顶煤开采，位置是从3#支架到123#支架，相邻两个放煤工相互间距离为6#～7#架支架。因为顶板初期压力较小，破碎度较低，所以不易冒落，因此放煤时需要多次摆动后尾梁而且重复折返，直到放煤效果达到最佳情况[4]。当工作面顶煤能够全部自然垮落时，开始正常循环放煤操作。

1.2 正常放顶煤方法

正常放煤按照“一刀一放”循环作业，方式依然采用“多轮分层顺序”，相邻两个放煤工相互间距为6#～7#架支架，通过循环作业将顶煤放净为止，直到见矸关门。

2 ZF15000/27.5/42型支架尾梁损坏分析

2.1 ZF15000/27.5/42型支架特点

ZF15000/27.5/42型支撑掩护式放顶煤液压支架主要由护帮板、侧护板、连杆、伸缩梁、托梁、前梁、顶梁、掩护梁、尾梁、插板、底座等金属结构件，连接销轴、连接头等连接件以及各类控制元件等部分组成，结构示意图如图1所示，主要参数见表2。

图1 ZF15000/27.5/42液压支架结构示意图

采用该支架进行放顶煤开采具有一定的优点。首先，ZF15000/27.5/42放顶煤支架高效可靠；后部输送机过煤高度高，提高了运输大块煤的能力；尾梁向上向下回转角度大，提高了破碎大块煤的能力，改善了放煤效果；尾梁—插板部分选择小尾梁—插板和Ⅴ型槽结构，确保了运动的灵活性。其次，垮落的顶煤通过尾梁后部到达后输送机，确保了工作人员和后输送机工作空间的安全性。

2.2 ZF15000/27.5/42型支架尾梁损坏原因

ZF15000/27.5/42液压支架尾梁上部和掩护梁铰接在一起，利用两个尾梁千斤顶支撑，当支架前移，垮落的顶煤和顶板会直接作用在尾梁上，因此，尾梁是实现支架掩护和放顶煤的重要部件之一[5]。尾梁是由钢板焊接而成的完整箱型结构，前部有插板千斤顶耳座，后部有尾梁千斤顶耳座，内部还留有插板位置。其尾梁千斤顶的结构示意图如图2所示，主要参数见表3。

通过对多次深入现场一线，观察和跟踪支架情况，发现尾梁千斤顶的损坏主要表现为漏液。经过分析发现漏液的主要原因为：首先，在放顶煤过程中，液压支架尾梁千斤顶反复动作，其尾梁千斤顶的活塞杆向液压支架外侧伸出时易遭受到液压支架外侧掉落的煤块、石块等的撞击而导致其镀铬表面被碰伤、砸伤；其次，当尾梁千斤顶的活塞杆在收回时，其被碰伤部位就会划伤千斤顶的密封圈，从而使尾梁千斤顶发生漏液。

表3 ZF15000/27.5/42液压支架尾梁千斤顶主要参数

3 ZF15000/27.5/42型支架尾梁改造方法

3.1 尾梁改造方案

通过对尾梁千斤顶发生漏液现象原因的分析，就可以进行针对性的改进研究。排除该故障的主要方法是防止尾梁千斤顶的活塞杆在伸出期间遭受煤块、石块等的撞击。

通过综合考虑同忻煤矿生产工艺及ZF15000/27.5/42型支撑掩护式放顶煤液压支架的结构特点和工作性能，结合相关资料，研究得出以下解决方案：改变液压支架原有尾梁千斤顶的安装方式。也就是将尾梁千斤顶的活塞杆靠向液压支架内侧安装、尾梁千斤顶的缸体靠向液压支架外侧安装。这样就使尾梁千斤顶的活塞杆在伸出期间远离煤块、石块等下落飞溅时的碰撞。

同时，为了提高尾梁的强度从而增强其抗砸能力，还在尾梁背板上整体焊接了，起到保护和抗冲击的厚贴板。另外，为了确保焊接效果，还在贴板上割开多个U形槽，槽孔示意图如图3所示。

图3 贴板U形槽孔示意图

3.2 改造注意事项

为了保证改造工作的顺利完成，还对以下内容进行了分析论证，验证了方案的可行性。

尾梁千斤顶：其缸体靠向液压支架外侧，当活塞杆逐渐伸出时，尾梁千斤顶的缸体会不断接近尾梁，在活塞杆伸出过程中，缸体表面将有可能与支架尾梁发生干涉。为此，通过对ZF15000/27.5/42型支撑掩护式放顶煤液压支架尾梁千斤顶的动作原理进行分析，并结合现场实际操作、经测算后，确定液压支架尾梁千斤顶在工作行程范围内缸体不会与支架尾梁发生干涉。因此该顾虑被打消。

尾梁千斤顶进回液管的改装：原千斤顶缸体上的进、回液口将发生前移。同时，随着活塞杆的伸出，尾梁千斤顶缸体继续向前移动，进、回液口将进一步前移。因此，改造设计时，必须根据改装后的实际需要加长尾梁千斤顶进、回液胶管的长度。