两柱掩护式液压支架损坏情况分析

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1、两柱掩护式液压支架损坏情况分析  摘要:本文对两柱掩护式液压支架掩护梁使用损坏进行了探讨,分析了掩护梁使用过程中损坏的原因,总结了我国目前两柱掩护式液压支架的设计、使用应遵循的原则,提出了设计、使用、维护应注意的事项。  关键词:掩护式液压支架;选型;结构设计;掩护梁;矿山应用  中图分类号:TD355文献标识码:A  我国煤炭资源赋存条件千差万别,与其相适应的支护设备自然千变万化。实现高产高效高回收率是煤炭开采一直努力的方向。  随着国内综采技术和煤机制造技术水平的不断提高,煤机装备得到了迅速的发展,并在采煤工艺和液压支架

2、装备水平上有新的突破,逐步趋于完善。液压支架架型,从目前使用情况来看,多采用二柱型掩护式液压支架,根据不同地质条件、使用习惯等获得推广应用,并取得较好效果。但在使用过程中,也出现了一些问题。本文仅就二柱掩护式液压支架的有关设计、使用等情况进行探讨。  1.矿区开采技术条件  1.1岩石工程地质特征4  井田地形地貌和地质构造简单,地层岩性较单一,岩体结构多为厚层状,岩体各向异性,饱水抗压强度一般为20MPa~40MPa,属于中硬为主的层状矿床。可采煤层顶板多属中等冒落到难冒落顶板,稳定性较好;底板多以泥岩、粉砂质泥岩为主,强

3、度较低,局部易产生底鼓现象。井田工程地质勘探类型可划分为三类一型,即层状岩类简单型矿床。  1.2开采范围  工作面煤层底板标高为835m~865m,地面标高为1213m~1230m。工作面推进长度3625m、工作面长279.5m。  1.3煤层赋存特征  1.3.1煤层赋存条件  工作面煤层倾角0~1°,平均倾角0.7°;煤层厚度2.84m~5.28m,平均厚度4.7m。  1.3.2煤质及顶底板情况  煤质情况:颜色为黑色,沥青光泽为主,油脂光泽次之,以亮煤为主,次为半亮、半暗煤,部分暗淡、夹炭质泥岩。内生裂隙不甚发育,

4、裂隙被方解石脉或黄铁矿薄膜充填。  顶底板特征:直接顶为灰白色中厚层状中粒砂岩及薄层状粉砂岩,含白云母碎片及暗色矿物,分选性较差,次棱角状,硬度中等。老顶下部位为灰绿色中粒砂岩,上部为灰绿色薄层状粉砂岩,加有2.7m厚的灰白色厚层状粗粒砂岩,缓坡状层理。底板大部分地段为泥岩,强度较小,砂岩次之,强度较大。除局部地段岩质较软,强度较小,易产生底鼓现象外,一般稳定性较好。  1.4配套设备(表1)  1.5工作面布置图(图1)  2.液压支架矿山使用情况4  ZY12000/28/58D型液压支架,于2014年4月15日开始投入

5、使用(井下安装使用165架),2014年5月6日、5月23日和6月8日,工作面周期来压时出现了部分支架压死并伴有高射支护状态,致使掩护梁盖板和顶梁柱窝焊缝出现不同程度的裂纹。截至2014年12月30日,掩护梁盖板开焊或开裂的支架共81台,顶梁柱窝焊缝出现裂纹的支架共94台。  3.液压支架损坏原因分析  3.1工作面初次来压强度大。工作面直接面对基本顶时,顶板完整性较好,造成采空区悬顶。当悬顶垮落时,顶板采空区一头着地以后,另一头仍然压在支架上直至顶板完全落地。造成支架较长时间承受顶板压力,容易造成支架损坏;  3.2矿压显

6、现剧烈,支架支护能力偏小。  根据周期来压显示,50#~120#支架(压力集中区)瞬间压力达到了52MPa~55MPa,通过提高立柱安全阀调定压力到48MPa(支架工作阻力相当于达到13300kN),周期来压时支架出现高射状态明显减少,立柱卸载让压回缩量也明显减少,基本达到了支架正常工作时的泄压立柱回缩状态,支架的工作姿态与支顶护顶能力明显得到加强。所以,可初步判断支架能力偏小。  3.3冲击矿压较大,支架易打高射,使顶梁与掩护梁在175°时机械限位形成刚性组合梁,导致掩护梁在冲击压力下易掰裂。  3.4支架焊接质量存在一定

7、问题。从现场支架损坏现象看,损坏均是焊缝先开裂,且裂口存在熔深不够现象。  4.提高支架适应能力措施  4.14提高支架主动支撑能力:将泵站压力由315bar提高到330bar,电控自动补偿压力值由252bar调整到300bar。  4.2提高采煤速度:工作面周期来压临近时,调整支架姿态,使顶梁处于近水平位置,保证支架受力良好,通过提高采煤速度与移架速度,迅速通过压力区。  4.3支架保持合理的支护高度:该套支架受力优化区段的支撑高度为4.0m~5.5m。在此状态下,支架支护能力可得到充分的发挥。  结语  (1)提高支架的

8、工作阻力,保证可靠的支护能力。  (2)适当加大平衡千斤顶缸径,优化参数,避免出现顶梁“高射炮”现象。  (3)优化支架结构参数、选材和焊接工艺保证措施,提高液压支架结构可靠性。  (4)完善支架支护质量工况监测和预警系统设计。  (5)煤矿进一步开展工作面围岩物理力学参数测定、矿压观测、

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