ZY4000／10／23型支架在鲍店煤矿6212工作面的选型应用

ZY4000／10／23型支架在鲍店煤矿6212工作面的选型应用
摘要本文介绍了兖矿集团首个2层煤工作面成功回采过程中液压支架的选型应用及改造情况，掌握2层煤顶底板对设备的要求，从而提高了工作面回采率，减少顶板事故。

关键词支架；选型；改进
1 所在工作面地质条件简介
6212工作面位于六采区北部，是六采区第十二个区段的第一个2煤综采工作面。

2煤, 黑褐色，以亮煤为主，暗煤次之，为半暗半亮型煤，具有条带状结构，层状构造，硬度f=3.5，厚度0.59~1.50/1.20m；工作面煤层产状变化较大，总体成一宽缓向斜，工作面煤层总体趋势为南北高中间低，西高东低；煤层起伏变化较大，煤层倾角3°~19°，平均7o；煤层总体走向大致为135°~0°~32°，倾向为45°~90°~122°。

顶底板特征见表1。

2 液压支架的选型
2.1 液压支架选型思路
液压支架是综合机械化采煤工作面主要装备之一，它与采煤机、刮板输送机配套使用，起着管理顶板隔离围岩的作用，并维护作业空间，与刮板输送机配套能自行前移，推进采煤工作面连续作业。

结合工作面地质构造，选用合理的回采工艺，装备可靠、先进的液压支架，可有效地提高工效、增加产量、降低成本、减少损耗。

在改善工作面劳动条件、有效地保护采煤工作面设备和人身安全的同时，可获得很高的经济效益。

支架选型应考虑：支护强度与工作面矿压相适应；支架结构与煤层赋存条件相适应；支护断面与通风要求相适应；推移连接装置与采煤机，刮板输送机等设备相匹配。

1）支护强度
支护强度取决于顶板性质和煤层厚度，支护强度可按下列公式估算
q=KγH×10-5=0.3MPa
式中：K为作用于支架上的顶板岩石系数，一般取5~8，考虑最不安全的情况，取K=8；
H为采高，取1.5m；
γ为顶板岩石密度，取平均值2.5×103kg/m3。

经计算，支架的支护强度一般为0.5MPa~0.7MPa。

2）支架工作阻力
支架工作阻力P应满足顶板支护强度的要求，即支架的工作阻力由支护强度和支护面积所决定。

P=qF×103kN
式中：F为支架的支护面积，m2；可按下式计算
式中：L为支架顶梁长度，取3.5m；
C为粱端距，取0.3m；
B为支架顶梁宽度，1.3m；
A为支架中心间距，取1.5 m；
K1为支架架间距，0.2m。

经计算P=1 710kN。

3）支架的初撑力
初撑力的大小是相对于支架的工作阻力而言，并与顶板的性质有关。

较大的初撑力可以使支架较快地达到工作阻力，防止顶板过早的离层，增加顶板的稳定性。

对于不稳定和中等稳定顶板，为了维护机道上方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作阻力的80%；对于稳定顶板，初撑力不易过大，一般不低于工作阻力的60%；对于周期来压强烈的顶板，为了避免大面积垮落对工作面的动载威胁，应取较高的初撑力，约为工作阻力的75%。

结合鲍店矿的实际，是薄煤层开采，且顶板不稳定，初撑力取工作阻力的80%，即P0=171 080%=1 368kN。

4）移架力和推溜力
移架力和与支架的结构、吨位、支撑高度、顶板状况是否带压移架有关。

薄煤层一般取100kN~150kN。

考虑到底板比较软，取150kN。

推溜力也取150kN。

5）支架调高范围及伸缩比
支架的最大结构高度
经过计算，确定中间支架选用ZY4000/10/23型液压支架，
2.2 ZY4000/10/23型支架及其配套设备介绍
2.2.1 ZY4000/10/23型液压支架技术参数
支撑高度：1.0m~2.3m；支撑宽度：1 420mm~1 590mm；初撑力：2 511 kN~3 359 kN；工作阻力：2 926 kN~3 913kN；支护强度：0.483MPa~0.637 MPa；底板比压：1.25MPa~2.26 MPa（平均）；操作方式：本临架电液控制。

2.2.2 配套设备型号及主要技术参数
MG250/556-WD双滚筒电牵引采煤机，主要技术参数如下：型号：MG250/556-WD ；采高：1.2m~2.2m；截深：800mm；装机功率：556kW；电压：1 140V；牵引速度：0~6~10m/min；过煤高度：298mm；滚筒直径：1 250mm；总重量：23t。

SGZ800/2×315型刮板输送机，技术参数如下：型号：SGZ800/2×315（中双链）；铺设长度：180m；电机功率：2×315 kW；电压：1 140V；刮板链速：1.1m/s；运输能力：1 200t/h；中间槽尺寸：1 500×800×275mm；卸载方式：端卸。

SZZ800/200型转载机，主要技术参数如下：型号：SZZ800/200；电机功率：200 kW；运输能力：1 800 t/h；电压：1 140 V；安装长度：50 m。

PLM2000破碎机，主要技术参数如下：型号：PLM2000；破碎能力：2 000 t/h；电机功率：160 kW；电机电压：1 140 V；出口粒度：300mm 以下。

2.3 ZY4000/10/23型支架存在的问题
该支架在2层煤使用过程中，主要存在以下问题：
1）无抬高千斤顶，加之底板松软，易造成支架钻底；
2）无前伸梁，端面距大，不利于控顶；
3）无护帮板，遇断层时易片帮；
4）采高低时，过人空间不够，不利于支架操作；
5）推移千斤顶活塞端摇摆幅度大，极易损坏；
6）面前喷雾管悬挂在前梁底部，过煤机时易损坏，喷雾效果差；
7）立柱根部易存煤，造成立柱损坏，且更换难度大。

2.4 针对该支架存在问题的改进措施
1）在两底脚之间焊接30mm钢板，增加300mm行程的抬高千斤顶，拉移支架同时抬高支架，有效防止支架钻底；
2）增加700mm行程的前伸梁，利用前伸梁控顶，有效防止顶板垮落，尤其在工作面遇断层时可使支架有效控顶，使其顺利通过；
3）增加护帮板，从根本上杜绝了该面片帮事故的发生；
4）改进操作方式，利用电液控成组移架代替片阀本邻架操作，增大了操作可行性，提高了工作效率；
5）将推移千斤顶倒置，活塞端伸向老塘侧，减少了千斤顶的摇摆幅度，极大地降低了推移千斤顶的损坏量；
6）在前梁上割槽，将面前喷雾管埋进槽内，减少了喷雾管的损坏几率，大大增强了喷雾效果；
7）设计使用了立柱根窝处棉垫，杜绝了存煤，方便了更换立柱的操作。

2.5改进后使用情况
改进后，该型号支架在回采后期使用情况良好，其优越性得到了充分体现。

抬高千斤顶、前伸梁、护帮板及电液控成组移架的使用极大得增加了工作效率，有效地支护了顶板，减少了顶板动力现象给生产带来的影响。

特别是对2层煤的适应性较强，工作面通过了落差1m以上的断层37条，未发生一起冒顶事故。

与采煤机、运输机的配套使用良好，状态稳定，操作方便，设备损坏量明显减少，为现场检修和维护节省了大量人力物力。

经过现场实践，该支架具有月产7万t 的能力，取得了很好的社会效益和经济效益。

3 结论
ZY4000/10/23型液压支架改进后的成功应用，对我们今后的工作具有很好的借鉴作用，尤其是对兖矿集团2层煤的开采影响深远。

在其应用过程中，我们必须根据实际情况，科学分析，客服弊端，大胆改进。

只有这样，我们才能科学的选型应用好经济实用的综采设备。

参考文献
[1]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2010.
[2]刘天牧.综采设备图形手册[M].北京：煤炭工业出版社，2004.。