摘要：由于ZZ7200/21/40型回撤搬家支架使用的地質(zhì)條件改變，無法滿足生產(chǎn)需要，根據(jù)客戶要求對支架進行提高工作阻力改造設計，通過強度計算確定各部件安全系數(shù)，進而制定支架改造方案，本文對類似支架改造設計具有很好的參考價值。

關鍵詞：回撤搬家支架 改造設計 工作阻力 液壓系統(tǒng)

0 引言

2005年中國煤炭科工集團太原研究院設計ZZ7200/21/40型回撤搬家支架，見圖1所示，主要應用于神東礦區(qū)回撤搬家巷道補強支護，為快速搬家工藝中重要組成部分，共生產(chǎn)200余架，在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。由于目前使用的工作面地質(zhì)條件改變，頂板壓力增大，所需支護強度提高，現(xiàn)有ZZ7200/21/40型支架安全閥頻繁開啟，無法滿足生產(chǎn)要求，出于成本考慮應客戶要求對該支架進行改造設計，提高工作阻力，經(jīng)現(xiàn)場測試所需工作阻力為9000kN。

1.頂梁 2.掩護梁 3.前連桿 4.后連桿 5.底座

6.立柱 7.液壓控制系統(tǒng)

圖1 ZZ7200/21/40型液壓支架

1 ZZ7200/21/40型搬家回撤支架介紹

1.1 回撤搬家工藝介紹[1]

綜采工作面的搬家是綜采生產(chǎn)礦井的重要準備工作，是實現(xiàn)高效安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是直接制約工作面單產(chǎn)水平提高的關鍵因素?？焖侔峒壹夹g是在傳統(tǒng)搬家倒面技術基礎上在采煤工作面停采線預先掘出兩條平行于采煤工作面的輔助巷道，然后根據(jù)煤層的地質(zhì)條件，搬家的技術裝備、人員配置等情況在兩條輔助巷道間掘出若干條聯(lián)巷，構成輔助巷道多通道系統(tǒng)，簡稱為輔助巷道多通道，見圖2。通過這些聯(lián)巷可以實現(xiàn)綜采支架的快速搬家回撤，而搬家回撤支架就是布置在輔助巷道里防止頂板來壓、垮落，為綜采支架回撤提供安全空間。

1.2 ZZ7200/21/40型液壓支架技術參數(shù)

Z7200/21/40型液壓主要由頂梁、掩護梁、前后連桿、底座及立柱和液壓控制系統(tǒng)組成見圖1，技術參數(shù)如下：

支架高度：2100～4000mm

支架初撐力：6160kN（P=31.4MPa）

支護阻力：7200kN（P=36.7MPa）

支護強度：1.19～1.21MPa

立柱

型式：雙伸縮雙作用式

規(guī)格：Φ250mm

總重量：17.92t

2 強度計算

ZZ7200/21/40型液壓支架改造設計主要包括：立柱改造、結構件改造、液壓系統(tǒng)改造。

2.1 立柱改造方案

工作阻力9000kN的條件下，根據(jù)ZZ7200/21/40型液壓支架技術參數(shù)其使用Φ250柱，安全閥開啟壓力[2]

P= （1）

式中Q——工作阻力，kN；

n——立柱數(shù)量，根；

Φ——立柱直徑，mm。

根據(jù)計算得：P=46MPa，ZZ7200/21/40型液壓支架立柱使用160L安全閥，其開啟壓力無法滿足要求500L/min大流量安全閥的開啟壓力可以達到50MPa，所以應更換流量500L/min安全閥。

2.2 結構件改造

在9000kN工作阻力條件下，支架各部件最大受力數(shù)據(jù)如表1：

表1 ZZ7200/21/40型液壓支架在9000kN工作阻力各部件受力值[3]

表中：

F2——頂梁受掩護梁力，t；

F3——掩護梁受后連桿力，t；

F4——掩護梁受前連桿力，t；

F5——頂梁前部尖端力，t；

F6——頂梁后部切頂力，t；

F7——底座前端比壓，MPa；

F8——底座后端比壓，MPa。

支架各部件安全系數(shù)如表2。

表2 ZZ7200/21/40型液壓支架在不同工作阻力下

各部件安全系數(shù)對比

分析表1、表2中的數(shù)據(jù)可以得出以下結論：

①頂梁安全系數(shù)低，不能滿足使用要求，需要加強；

②底座安全系數(shù)較低，需要適當加強。

2.3 液壓系統(tǒng)改造

在9000kN工作阻力下，立柱安全閥開啟壓力為46MPa，但是目前ZZ7200/21/40型支架使用160L安全閥，其開啟壓力不能達到46MPa，因此必須更換安全閥。在立柱控制系統(tǒng)中采取措施安裝500L/min大流量安全閥，最高開啟壓力可以達到46MPa，滿足使用要求。改造后液壓系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 液壓系統(tǒng)圖

3 結構件改造工藝

根據(jù)改造方案對原ZZ7200/21/40型支架結構件加強[4]。

3.1 頂梁

原頂梁由于安全系數(shù)為0.85，不能滿足使用要求，所以必須加強，經(jīng)比較不同加強方案后，采用加焊箱體的方式，可增加頂梁斷面抗彎截面系數(shù)且易保證施工質(zhì)量。經(jīng)過計算在頂梁頂板加焊120mm厚箱體，施工圖見圖3。

3.2 底座

后連桿及底座安全系數(shù)富余較小，采取貼板方式加強強度，見圖4。

經(jīng)過計算結構件改造后安全系數(shù)如表3所示。

表3 結構件改造后安全系數(shù)

從表3可以看出改造后各結構件安全系數(shù)可以滿足使用要求。

4 結論

通過對ZZ7200/21/40型液壓支架結構件加強和液壓系統(tǒng)的改造，使其能夠滿足9000kN工作阻力條件并具備足夠安全性，改造工藝簡單易行，簡化了生產(chǎn)流程又降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻：

[1]王安.現(xiàn)代化億噸礦區(qū)生產(chǎn)技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：106-110.

[2]王國法.液壓支架技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999：133-138.

[3]趙宏珠.綜采工作面礦壓與液壓支架設計[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1987：150-160.

[4]陳朝輝.ZZ3200/11/21型液壓支架改造[J].煤礦機械，2013，

34（06）：179-180.

作者簡介：

馬平輝（1981-），男，陜西武功人，工程師，現(xiàn)從事液壓支架設計及綜采工作面三機配套研究。endprint

摘要：由于ZZ7200/21/40型回撤搬家支架使用的地質(zhì)條件改變，無法滿足生產(chǎn)需要，根據(jù)客戶要求對支架進行提高工作阻力改造設計，通過強度計算確定各部件安全系數(shù)，進而制定支架改造方案，本文對類似支架改造設計具有很好的參考價值。

關鍵詞：回撤搬家支架 改造設計 工作阻力 液壓系統(tǒng)

0 引言

2005年中國煤炭科工集團太原研究院設計ZZ7200/21/40型回撤搬家支架，見圖1所示，主要應用于神東礦區(qū)回撤搬家巷道補強支護，為快速搬家工藝中重要組成部分，共生產(chǎn)200余架，在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。由于目前使用的工作面地質(zhì)條件改變，頂板壓力增大，所需支護強度提高，現(xiàn)有ZZ7200/21/40型支架安全閥頻繁開啟，無法滿足生產(chǎn)要求，出于成本考慮應客戶要求對該支架進行改造設計，提高工作阻力，經(jīng)現(xiàn)場測試所需工作阻力為9000kN。

1.頂梁 2.掩護梁 3.前連桿 4.后連桿 5.底座

6.立柱 7.液壓控制系統(tǒng)

圖1 ZZ7200/21/40型液壓支架

1 ZZ7200/21/40型搬家回撤支架介紹

1.1 回撤搬家工藝介紹[1]

綜采工作面的搬家是綜采生產(chǎn)礦井的重要準備工作，是實現(xiàn)高效安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是直接制約工作面單產(chǎn)水平提高的關鍵因素?？焖侔峒壹夹g是在傳統(tǒng)搬家倒面技術基礎上在采煤工作面停采線預先掘出兩條平行于采煤工作面的輔助巷道，然后根據(jù)煤層的地質(zhì)條件，搬家的技術裝備、人員配置等情況在兩條輔助巷道間掘出若干條聯(lián)巷，構成輔助巷道多通道系統(tǒng)，簡稱為輔助巷道多通道，見圖2。通過這些聯(lián)巷可以實現(xiàn)綜采支架的快速搬家回撤，而搬家回撤支架就是布置在輔助巷道里防止頂板來壓、垮落，為綜采支架回撤提供安全空間。

1.2 ZZ7200/21/40型液壓支架技術參數(shù)

Z7200/21/40型液壓主要由頂梁、掩護梁、前后連桿、底座及立柱和液壓控制系統(tǒng)組成見圖1，技術參數(shù)如下：

支架高度：2100～4000mm

支架初撐力：6160kN（P=31.4MPa）

支護阻力：7200kN（P=36.7MPa）

支護強度：1.19～1.21MPa

立柱

型式：雙伸縮雙作用式

規(guī)格：Φ250mm

總重量：17.92t

2 強度計算

ZZ7200/21/40型液壓支架改造設計主要包括：立柱改造、結構件改造、液壓系統(tǒng)改造。

2.1 立柱改造方案

工作阻力9000kN的條件下，根據(jù)ZZ7200/21/40型液壓支架技術參數(shù)其使用Φ250柱，安全閥開啟壓力[2]

P= （1）

式中Q——工作阻力，kN；

n——立柱數(shù)量，根；

Φ——立柱直徑，mm。

根據(jù)計算得：P=46MPa，ZZ7200/21/40型液壓支架立柱使用160L安全閥，其開啟壓力無法滿足要求500L/min大流量安全閥的開啟壓力可以達到50MPa，所以應更換流量500L/min安全閥。

2.2 結構件改造

在9000kN工作阻力條件下，支架各部件最大受力數(shù)據(jù)如表1：

表1 ZZ7200/21/40型液壓支架在9000kN工作阻力各部件受力值[3]

表中：

F2——頂梁受掩護梁力，t；

F3——掩護梁受后連桿力，t；

F4——掩護梁受前連桿力，t；

F5——頂梁前部尖端力，t；

F6——頂梁后部切頂力，t；

F7——底座前端比壓，MPa；

F8——底座后端比壓，MPa。

支架各部件安全系數(shù)如表2。

表2 ZZ7200/21/40型液壓支架在不同工作阻力下

各部件安全系數(shù)對比

分析表1、表2中的數(shù)據(jù)可以得出以下結論：

①頂梁安全系數(shù)低，不能滿足使用要求，需要加強；

②底座安全系數(shù)較低，需要適當加強。

2.3 液壓系統(tǒng)改造

在9000kN工作阻力下，立柱安全閥開啟壓力為46MPa，但是目前ZZ7200/21/40型支架使用160L安全閥，其開啟壓力不能達到46MPa，因此必須更換安全閥。在立柱控制系統(tǒng)中采取措施安裝500L/min大流量安全閥，最高開啟壓力可以達到46MPa，滿足使用要求。改造后液壓系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 液壓系統(tǒng)圖

3 結構件改造工藝

根據(jù)改造方案對原ZZ7200/21/40型支架結構件加強[4]。

3.1 頂梁

原頂梁由于安全系數(shù)為0.85，不能滿足使用要求，所以必須加強，經(jīng)比較不同加強方案后，采用加焊箱體的方式，可增加頂梁斷面抗彎截面系數(shù)且易保證施工質(zhì)量。經(jīng)過計算在頂梁頂板加焊120mm厚箱體，施工圖見圖3。

3.2 底座

后連桿及底座安全系數(shù)富余較小，采取貼板方式加強強度，見圖4。

經(jīng)過計算結構件改造后安全系數(shù)如表3所示。

表3 結構件改造后安全系數(shù)

從表3可以看出改造后各結構件安全系數(shù)可以滿足使用要求。

4 結論

通過對ZZ7200/21/40型液壓支架結構件加強和液壓系統(tǒng)的改造，使其能夠滿足9000kN工作阻力條件并具備足夠安全性，改造工藝簡單易行，簡化了生產(chǎn)流程又降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻：

[1]王安.現(xiàn)代化億噸礦區(qū)生產(chǎn)技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：106-110.

[2]王國法.液壓支架技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999：133-138.

[3]趙宏珠.綜采工作面礦壓與液壓支架設計[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1987：150-160.

[4]陳朝輝.ZZ3200/11/21型液壓支架改造[J].煤礦機械，2013，

34（06）：179-180.

作者簡介：

馬平輝（1981-），男，陜西武功人，工程師，現(xiàn)從事液壓支架設計及綜采工作面三機配套研究。endprint

摘要：由于ZZ7200/21/40型回撤搬家支架使用的地質(zhì)條件改變，無法滿足生產(chǎn)需要，根據(jù)客戶要求對支架進行提高工作阻力改造設計，通過強度計算確定各部件安全系數(shù)，進而制定支架改造方案，本文對類似支架改造設計具有很好的參考價值。

關鍵詞：回撤搬家支架 改造設計 工作阻力 液壓系統(tǒng)

0 引言

2005年中國煤炭科工集團太原研究院設計ZZ7200/21/40型回撤搬家支架，見圖1所示，主要應用于神東礦區(qū)回撤搬家巷道補強支護，為快速搬家工藝中重要組成部分，共生產(chǎn)200余架，在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。由于目前使用的工作面地質(zhì)條件改變，頂板壓力增大，所需支護強度提高，現(xiàn)有ZZ7200/21/40型支架安全閥頻繁開啟，無法滿足生產(chǎn)要求，出于成本考慮應客戶要求對該支架進行改造設計，提高工作阻力，經(jīng)現(xiàn)場測試所需工作阻力為9000kN。

1.頂梁 2.掩護梁 3.前連桿 4.后連桿 5.底座

6.立柱 7.液壓控制系統(tǒng)

圖1 ZZ7200/21/40型液壓支架

1 ZZ7200/21/40型搬家回撤支架介紹

1.1 回撤搬家工藝介紹[1]

綜采工作面的搬家是綜采生產(chǎn)礦井的重要準備工作，是實現(xiàn)高效安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是直接制約工作面單產(chǎn)水平提高的關鍵因素?？焖侔峒壹夹g是在傳統(tǒng)搬家倒面技術基礎上在采煤工作面停采線預先掘出兩條平行于采煤工作面的輔助巷道，然后根據(jù)煤層的地質(zhì)條件，搬家的技術裝備、人員配置等情況在兩條輔助巷道間掘出若干條聯(lián)巷，構成輔助巷道多通道系統(tǒng)，簡稱為輔助巷道多通道，見圖2。通過這些聯(lián)巷可以實現(xiàn)綜采支架的快速搬家回撤，而搬家回撤支架就是布置在輔助巷道里防止頂板來壓、垮落，為綜采支架回撤提供安全空間。

1.2 ZZ7200/21/40型液壓支架技術參數(shù)

Z7200/21/40型液壓主要由頂梁、掩護梁、前后連桿、底座及立柱和液壓控制系統(tǒng)組成見圖1，技術參數(shù)如下：

支架高度：2100～4000mm

支架初撐力：6160kN（P=31.4MPa）

支護阻力：7200kN（P=36.7MPa）

支護強度：1.19～1.21MPa

立柱

型式：雙伸縮雙作用式

規(guī)格：Φ250mm

總重量：17.92t

2 強度計算

ZZ7200/21/40型液壓支架改造設計主要包括：立柱改造、結構件改造、液壓系統(tǒng)改造。

2.1 立柱改造方案

工作阻力9000kN的條件下，根據(jù)ZZ7200/21/40型液壓支架技術參數(shù)其使用Φ250柱，安全閥開啟壓力[2]

P= （1）

式中Q——工作阻力，kN；

n——立柱數(shù)量，根；

Φ——立柱直徑，mm。

根據(jù)計算得：P=46MPa，ZZ7200/21/40型液壓支架立柱使用160L安全閥，其開啟壓力無法滿足要求500L/min大流量安全閥的開啟壓力可以達到50MPa，所以應更換流量500L/min安全閥。

2.2 結構件改造

在9000kN工作阻力條件下，支架各部件最大受力數(shù)據(jù)如表1：

表1 ZZ7200/21/40型液壓支架在9000kN工作阻力各部件受力值[3]

表中：

F2——頂梁受掩護梁力，t；

F3——掩護梁受后連桿力，t；

F4——掩護梁受前連桿力，t；

F5——頂梁前部尖端力，t；

F6——頂梁后部切頂力，t；

F7——底座前端比壓，MPa；

F8——底座后端比壓，MPa。

支架各部件安全系數(shù)如表2。

表2 ZZ7200/21/40型液壓支架在不同工作阻力下

各部件安全系數(shù)對比

分析表1、表2中的數(shù)據(jù)可以得出以下結論：

①頂梁安全系數(shù)低，不能滿足使用要求，需要加強；

②底座安全系數(shù)較低，需要適當加強。

2.3 液壓系統(tǒng)改造

在9000kN工作阻力下，立柱安全閥開啟壓力為46MPa，但是目前ZZ7200/21/40型支架使用160L安全閥，其開啟壓力不能達到46MPa，因此必須更換安全閥。在立柱控制系統(tǒng)中采取措施安裝500L/min大流量安全閥，最高開啟壓力可以達到46MPa，滿足使用要求。改造后液壓系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 液壓系統(tǒng)圖

3 結構件改造工藝

根據(jù)改造方案對原ZZ7200/21/40型支架結構件加強[4]。

3.1 頂梁

原頂梁由于安全系數(shù)為0.85，不能滿足使用要求，所以必須加強，經(jīng)比較不同加強方案后，采用加焊箱體的方式，可增加頂梁斷面抗彎截面系數(shù)且易保證施工質(zhì)量。經(jīng)過計算在頂梁頂板加焊120mm厚箱體，施工圖見圖3。

3.2 底座

后連桿及底座安全系數(shù)富余較小，采取貼板方式加強強度，見圖4。

經(jīng)過計算結構件改造后安全系數(shù)如表3所示。

表3 結構件改造后安全系數(shù)

從表3可以看出改造后各結構件安全系數(shù)可以滿足使用要求。

4 結論

通過對ZZ7200/21/40型液壓支架結構件加強和液壓系統(tǒng)的改造，使其能夠滿足9000kN工作阻力條件并具備足夠安全性，改造工藝簡單易行，簡化了生產(chǎn)流程又降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻：

[1]王安.現(xiàn)代化億噸礦區(qū)生產(chǎn)技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：106-110.

[2]王國法.液壓支架技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999：133-138.

[3]趙宏珠.綜采工作面礦壓與液壓支架設計[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1987：150-160.

[4]陳朝輝.ZZ3200/11/21型液壓支架改造[J].煤礦機械，2013，

34（06）：179-180.

作者簡介：

馬平輝（1981-），男，陜西武功人，工程師，現(xiàn)從事液壓支架設計及綜采工作面三機配套研究。endprint