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液压支架基本知识
矿用液压支架调研报告
一、液压支架主要名词术语
1.液压支架:
以压力液体为介质,由动力液压缸、顶梁、底座、推移千斤顶、各种控制阀即管路等主要部件组成,实现自动支设与移动的工作面支护设备。
常见液压支架结构见图5-6
2.支撑式支架:
立柱通过顶梁直接支撑顶板,对冒落矸石没有完善掩护构件的液压支架,包括垛式与节式支架。
3.掩护式支架:
只有一排立柱,直接或间接地通过顶梁向顶板传递支撑力,用掩护梁、连杆等起稳定作用,并有完善的掩护挡矸装置的液压支架。
4.放顶煤液压支架:
用于放顶煤采煤法的液压支架,其型式一般采用支撑掩护式或掩护式。
按照放落顶煤的输送方式,可分为单输送机放顶煤液压支架和双输送机放顶煤液压支架。
5.支架调高范围:
支架最大和最小高度的变化范围,也称伸缩值。
6.初撑力:
支架(立柱)支设时的主动撑力,当立柱内液体达到管路额定工作压力时的初撑力称为支架的额定初撑力。
7.额定工作阻力:
支架(立柱)设计时所规定的支撑阻力。
支架额定工作阻力一般是指所有立柱工作阻力之和。
8.活动侧护板:
在顶梁、掩护梁、或后连杆等部件侧面可以伸缩的部件,其主要作用是架间密封,防止漏矸,以及防倒调架等。
液压支架在我国已经存在了30多年,已经发展到以某一工作面的生产和其相应的地质条件参数为依据的个性化生产和设计。
其控制系统也从手动操作发展到电液控制。
二、液压支架的分类
液压支架的分类方式很多,主要可以按照支架与围岩的相互作用关系,立柱的布置方式、支架的使用条件和结构特点来分。
这些分类方式主要是为了说明液压支架在具体应用时需考虑的各种因素,每种因素都对应相应特殊的支架结构。
1.按支架与围岩相互作用关系和立柱布置特点分类:
2.按使用条件分
缓倾斜工作面支架(≤25°)
倾斜工作面支架(25°<h<45°):
具有调底千斤顶便于防滑和调整架间距
使用倾角
急倾斜工作面支架(≥45°):
具有调底千斤顶便于防滑和调整架间距
三、掩护式液压支架
掩护式液压支架的基本特点是:
单排立柱支撑,支撑点离煤壁较近,防止顶板早期离层;顶梁较短控顶距较小;具有掩护和连杆机构,可以承受顶板的水平力,支架稳定性好;由于有侧护板等零部件,挡矸掩护性好。
ZY5000/25/50型掩护式液压支架是大采高掩护式液压支架的代表。
其结构如图所示。
该支架成功地应用于邢台矿务局邢东煤矿。
因支架采用了屈服极限≥600MPa的高强度钢板,已成为重型掩护支架的主导架型之一。
四、支撑掩护式液压支架
支撑掩护式液压支架通常有2排支柱(四柱),少数支架有3排支柱。
支撑掩护式支架的总支撑力大,故切顶能力强;具有掩护梁和连杆机构,稳定性好;有活动侧护板,可以有效的挡住矸石,以防窜矸;控顶距大,通风断面大。
已经成为综采工作面最常采用的架型。
五、滑移、悬移顶梁支架
滑移、悬移顶梁支架由数根单体液压支柱和两个箱型梁体组合而成。
所谓滑移顶梁支架,就是支架的两个箱型梁呈一前一后布置,中间由弹簧钢板相连,移架由箱型梁中的千斤顶的伸缩来实现。
所谓悬移顶梁支架,就是支架的两个箱型梁并排布置,也靠千斤顶的伸缩来移架。
悬移顶梁支架是针对滑移顶梁支架在移架过程中弹簧钢板经常断裂的问题而设计的。
六、
结论
大型液压支架是为配合煤矿综采工艺而产生的特殊支护设备。
一个典型的综采工作面需要100个左右的液压支架。
需要注意的是,一个工作面需要2个或2个以上的架型分别担任采掘面支护,端头支护等任务。
另外液压支架还需与其运煤机,采煤机等其他综采设备密切配合。
现在液压支架已经发展到根据具体的采煤工艺,地质条件,个性化设计和生产的阶段。
国内现有能生产配套液压支架的厂家不超过5家,其职工人数都是超过1500人的特大型企业(如林州重机集团、山东矿机集团),他们的产品涉及多个门类的矿山机械,可自行配套生产综采工作面的所有设备(一般采煤机进口)。
滑移、悬移顶梁支架的支护工作量较单体液压支柱加铰接顶梁的支护方式有一定的减少,但由于与其配合的采煤工艺在国内较少被接受,因此其应用也比较少。
有时也作为普采或综采工作面特殊部位的辅助支护方式,但用量很小。
单体液压支柱加铰接顶梁的支护方式是目前国内应用最为普遍的支护方式。
该种支护方式具有价格便宜,适应性强,应用方便灵活的优点。
一个典型普采工作面需要的单体液压支柱的数量在1000根左右。
目前国内生产单体液压支柱的企业有50家左右,年产量在百万根以上。
综上所述,安中公司若要进入液压支架市场,需要投入相当大的力量对一个全新的行业进行认真研究,研制一整套综采设备(至少包括配套的一系列架型和刮板输送机)。
综采设备的特点是工期紧,各设备配套关系紧密,生产工作量大(一般需要预制一定的零件备用)。
由于现在液压支架的生产基本属于几大企业垄断经营,利润虽然可观,但若要经营需要占压大批资金(数千吨的物资光运费就十分可观),人员和场地,风险也是很大的。
上述内容仅限于我的初步认识,我认为可以先用已有的系列单体液压支柱进入该行业,待有进一步的深入认识后再作决定。
近期可以完善单体液压支柱的产品线(系列化);调研设计与单体液压支柱配套使用的铰接顶梁以及其他顶梁;有可能的话测绘生产作为单体液压支柱关键零备件的三用阀。
严格控制单体液压支柱的生产成本,该行业竞争激烈,除产品质量外,拼的就是价格。
七、综述:
我国是煤炭资源最为丰富的国家,煤炭储量和产量均占世界第一位。
煤炭已经成为我国所依赖的重要能源。
截止2003年,我国煤炭产量已经达到1.4Gt,几乎每个省和自治区都有自己的煤炭企业。
全国已经形成了国有重点煤矿和地方中小型煤矿并存的局面。
我国煤层赋存状况的复杂性决定了我国采煤方法的多样性。
而采煤方法的多样性又决定了支护方法的多样性。
根据2003年的统计资料,全国共有采煤工作面1596个。
其中综采工作面375个,占总工作面的23%;高档普采工作面257个,占总工作面的16%;普采工作面964个,占总工作面的53%。
以液压支架为支护配合采煤机破煤的综采技术已经存在了30余年。
2003年综采个工作面的平均单产为85946吨/月。
使其它工作面单产的3~6倍。
以单体液压支柱支护配合采煤机破煤的高档普采其每个工作面的平均单产为25530吨/月。
而由单体液压支柱或摩擦支柱支护,进行爆破落煤的普采工作面其每个工作面的平均单产为11605吨/月。
综采工作面高产、高效、安全、低耗以及劳动强度小、劳动条件好的优点已经成为我国各煤矿的共识。
近年来,以液压支架为代表的综采技术在我国部分煤矿实现了工作面的无人开采。
特别是放顶煤支架的出现使液压支架的技术更趋成熟,随之而来的放顶煤开采机械也更加完善,并创造了单一采煤工作面采用综采技术年产突破500万吨的世界最高纪录。
所有这些都说明,我国综采技术已经发展成熟并接近了国际水平。
液压支架的支护方式已经成为我国国有重点煤矿提高产量、降低成本、安全生产的一个重要手段,并也将成为采煤工作面支护方式的发展趋势。
但是由于综采工作面的初期投资较大,一个综采工作面在支护方面的投资相当于10个单体液压支柱工作面或15个摩擦支柱工作面的投资,加之液压支架本身很庞大(其重量从数吨到数十吨不等),灵活性差,其拆迁和安装的工作量很大,要求具有较高的操作和生产管理水平,只适合于煤层赋存稳定、工作面断层落差较小、工作面开采长度变化较小的煤层,因此综采工艺只适用于地质赋存条件较好的大型煤矿。
而一些地质条件不够理想的煤层,如煤层厚度变化大、沿工作面开采方向上断层多、工作面的开采长度变化大等煤层的开采就只有采用单体液压支柱和摩擦式金属支柱来支护。
另外普采还具有技术较易掌握,生产组织简单,适应性强,工作面搬迁容易等优点,是我国中小型煤矿发展采煤机械化的重点。
从上述论述可以得出结论:
单体液压支柱(其中有一部分摩擦支柱)至今在我国煤矿采煤工作面的支护中仍占主导地位,由于我国国情和煤田地质条件的复杂性,决定了我国煤矿技术装备是多层次的。
因此,综采液压支架、单体液压支柱、摩擦式金属支柱、配合金属铰接顶梁的多种支护形式还将在我国煤矿中长期并存发展。
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