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三软煤层综放支架优化设计探讨

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  摘 要:以某矿Ⅲ010301工作面三软煤层为工程背景,针对三软煤层易片帮冒顶的特点,在原有平顶山ZF7800/18/35支撑掩护式支架选型的基础上,增加前梁侧护、改进伸缩梁末端及护帮板结构、针对受载时前梁局部开裂及全封闭式设计的伸缩梁滑道阻死,提出了针对性的建议,为工作面安全高效生产提供了一定的保障。
中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-6488146.htm
  关键词:三软煤层;前梁侧护;伸缩梁;综放支架
  中图分类号:TD355 文献标识码:A
  1工程概况
  Ⅲ010301综放工作面切眼长度为172.5m,工作面走向长度为1398m,主采煤层3煤结构复杂,厚度8.45m~11.5m,平均9.28m,较稳定,煤层倾角21?30�~28°,平均23?20�煤层普氏系数为f介于0.5~1.20,直接顶为泥岩,灰黑色,薄层状,较破碎,最高厚1.7m,平均0.77m。基本顶为沙质泥岩和细砂岩,平均厚度2.78m,泥岩较破碎,直接底为砂质页岩,浅灰色薄层状,节理发育,厚度为f=0.25,因此属“三软”煤层。
  2支架优化设计
  Ⅲ010301综放面选用平顶山ZF7800 /18/35支撑掩护式支架,由于前期这台支架前梁没有侧护,存在一定的安全隐患,后来从新改装加上前梁侧护,改装后的支架在实际生产中存在很多问题,本文针对性提出了相应的解决方案及建议。
  2.1前梁侧护尺寸优化
  前梁侧护设计太高,达到570mm高,由于三软煤层及容易引发片帮漏顶,一旦漏顶支架采高由作业规程要求的2.6m降到2.1m,有的甚至达到2.0m。导致采煤机过不去,所以支架侧护不易过长,在实际生产中达到370mm(参考北京煤机和波兰支架)刚好合适。
  2.2伸缩梁末端结构优化
  由于煤层酥软,采用支架顶铺菱形网开采,而此支架伸缩梁与网接触部分是直角,如图1所示,在打出伸缩梁的时候容易顶网,将网顶扯在前梁端,所以在设计是应该设计成平滑曲线,如图2所示。
  2.3前梁结构设计优化
  2.3.1前梁局部开裂的优化设计
  前梁为伸缩梁设计滑道加固不结实,尤其是图3(a)中A段和C段。在实际生产中伸缩梁打出,前梁承受不了伸缩梁负载,导致A部和C部开裂(A、C厚度为20mm钢板),这种情况在开采一年之中出现十分之一的概率(总计115台支架)。所以在设计时应当加固薄弱环节如图4所示。
  2.3.2全封闭式滑道的设计优化
  前梁为伸缩梁设计的滑道,除了预留2个不到100×100mm见方的口外,其它采用全封闭式的设计,如图5所示,A为预留口,导致伸缩梁在收缩过程中带进去的煤粒将伸缩梁阻死。阻死后的伸缩梁需要用高压液体伸进A口冲洗干净煤粒后,方可伸缩自如。所以在后续生产中,经常用乳化液高压液体冲洗伸缩梁,导致工作面乳化液浓度达不到要求,致使液压系统处于半瘫痪状态,为安全生产埋下严重的隐患。建议设计成半封闭状态,可参考波兰支架。
  2.4护帮板结构优化
  护帮板应有倒角,防止收护帮板时尖角挂网、撤网,人员处理时占用生产时间。
  结语
  本文针对Ⅲ010301综放面选用的平顶山ZF7800/18/35支撑掩护式支架在生产实践中遇到的无前梁侧护防片帮漏顶、伸缩梁末端结构问题及护帮板结构问题,提出了相应的解决方案,确保了工作面的安全高效生产。
  参考文献
  [1]王建国.三软煤层电液控制放顶煤液压支架设计[J].煤炭科学技术,2012(12):97-100.
  [2]钱玉军,冉玉玺,樊军.三软煤层综放工作面液压支架的设计要求[J].煤矿机电,2008(04):113-114.
  [3]李伟,詹振江.淮北矿区“三软”极复杂煤层综采技术研究与实践[J].煤炭学报,2010(11):1800-1808.

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