莒山煤矿3号煤层综放工作面乳化液泵站分析

韩康康

(山西兰花集团 莒山煤矿有限公司， 山西 晋城 048027)

0 引言

乳化液泵是为综采工作面液压支架提供压力的关键装备，其泵站压力和流量直接决定工作面支架的初撑力，而工作面支架初撑力对支架工作阻力和支护效果有重要影响[1-4]。研究表明，当支架初撑力较小时,来压期间支架支护阻力也相应较小，容易造成煤壁片帮、工作面顶板冒落及顶板台阶下沉而损坏支架等事故，对工作面安全生产造成严重影响。因此,乳化液泵站的选择对工作面安全生产具有十分重要的意义。本文以莒山煤矿3号煤层f3101工作面为工程背景，根据工作面液压支架实际选型情况对乳化液泵站主要技术参数进行分析，并确定了合理的乳化液泵站参数，以保证工作面液压支架所需的正常供液要求。

1 工作面液压支架主要技术参数

莒山煤矿的f3101工作面设计长度为150 m，其工作面所采煤层为山西组下部3号煤层，煤层厚5.50～8.15 m，平均厚6.18 m。采用综采放顶煤工艺回采，其中采为2.00～2.5 m，放为3.50～5.65 m，端头不放煤。工作面采用100架ZF4800/17/28型四柱支撑掩护式放顶煤液压支架，主要技术参数如下：

支架高度/m

1.7～2.8

工作阻力/kN

4 800(41.3 MPa)

初撑力/kN

3 660(31.5 MPa)

中心距/mm

1 500

立柱内径/mm

φ200

支护强度/MPa

0.64～0.71

支架中心距/mm

1 500

支架控制方式

手动控制

基于上述液压支架的技术参数及使用情况，乳化液泵站主要技术参数应满足工作面100架正常用液要求。

2 乳化液泵站压力分析

1) 根据液压支架初撑力要求分析。乳化液泵站压力为:

(1)

(2)

式中:α为立柱倾斜角度取5 °；

(3)

式中：PL为确定的拉架力，N，取235 kN；D1为推拉油缸缸径，m,取0.10 m。

3) 根据液压支架采用的推拉方式确定推溜力，乳化液泵站压力P‴b为：

(4)

式中：PT为确定的推溜力，N，取163 kN；d为推拉油缸活塞杆直径，m，取0.065 m。

代入各参数计算得P‴b=30.88 MPa。

取上述计算的压力最大者，考虑压力损失，得到乳化液泵站压力为：

(5)

式中:K为压力损失系数，取1.01。

将K=1.01代入式(5),得Pb=31.19 MPa，即乳化液泵站压力不低于31.19 MPa。

3 乳化液泵站流量分析

乳化液泵站流量应满足液压支架移架速度不小于采煤机的牵引速度，保证工作面安全生产和正常接续，即：

v≥vq

(6)

式中：vq为采煤机工作牵引速度，m/min；v为支架的移架速度，按式(7)计算。

(7)

式中：A为一台支架支护宽度，一般为2.4 m；t为移架时间，t=t1+t2，t1为降架、移架、升降的动作时间，即供液时间，与移架千斤顶、立柱、调架千斤顶的缸径和行程及乳化液泵站的流量有关。t1按式(8)计算,t2为操作调整时间，取0.2 min/架。

(8)

即有：

(9)

4 乳化液泵站选型

乳化液泵站内设备布置方式为2泵1箱，其中1用1备。经分析计算可知，泵站压力不低于31.19 MPa，流量不低于312.4 L/min，工作面使用的BRW400/31.5型乳化液泵可满足安全生产要求。BRW400/31.5型乳化液泵主要技术参数如表1所示。

表1 乳化液泵技术参数

5 应用效果

BRW400/31.5型乳化液泵已用于f3101综放工作面,在工作面回采期间液压支架初撑力基本达到规定的要求,来压期间支架整体工作效果良好,未出现大范围片帮压架和冒顶事故,充分表明乳化液泵站压力及流量可满足工作面支架的正常工作要求。

6 结论

针对莒山矿f3101综放工作面液压支架的实际型号和技术参数,通过理论计算分析了乳化液泵站的压力和流量,在此基础上确定了乳化液泵站的主要技术参数,给出了选型方案, 并进行了工程实践，为工作面液压支架正常作业和安全生产提供了技术保障。