成组定量推进系统在硬夹矸薄煤层综采中的应用

赵 峰,刘安锋,闫叶俊

(兖矿集团有限公司机电设备制造厂,山东 邹城 273500)

成组定量推进系统在硬夹矸薄煤层综采中的应用

赵 峰,刘安锋,闫叶俊

(兖矿集团有限公司机电设备制造厂,山东 邹城 273500)

在兖州矿区及鲁西南矿区存在大量的含硫化铁硬夹矸薄煤层,兖矿集团不断探索,通过革新改进液压支架、采煤机、输送机及开采工艺,解决了1m以下含硫化铁硬夹矸薄煤层机械化综采难题,其中成组定量推进系统首次用于薄煤层液压支架中,为整个项目的成功发挥了作用。

成组;定量推进;硬夹矸;薄煤层;综采

Application of Group Processing System in Full2mechan ized M in ing Thin Coal Seam with Hard Parting

山东兖州矿区及鲁西南矿区存在大量的含硫化铁硬夹矸薄煤层,其硫化铁结核的硬度系数f达到8～11,大小为100～200mm不等,少数可达300mm,成为制约薄煤层机械化综采的主要障碍。兖矿集团经过多年的研究考察,不断探索,通过革新改进薄煤层液压支架、采煤机、输送机及开采工艺,终于解决了1m以下含硫化铁硬夹矸薄煤层的机械化综采难题,自制研发了ZY2600/6.5/16型掩护式液压支架,控制方式采用液压邻架先导控制与成组定量控制相结合,平均移架速度9s/架,移架操作方便,使薄煤层液压支架有了新的突破。

1 成组定量推进系统的原理

在ZY2600/6.5/16型掩护式液压支架中为了实现定量推进功能,液压系统中设置1个定量缸,放置于支架顶梁箱体内。控制阀中有1片阀单独控制支架的推移和拉架,另外有1片阀控制成组推进和充液。为实现这种功能液压系统中设置1个组合差压阀和1个交替阀。具体液压系统如图1,定量缸结构如图2。

图1 定量推进液压系统

图2 定量缸结构

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1.1 单独控制

控制阀打向单独拉架位置,高压乳化液通过1,到达差动阀接口3,通过液控口打开4回路,然后到达接口5,高压液将钢珠推向右侧,封住通往接口7的通路,高压液从接口6出来进入推移千斤顶杆腔,使推移千斤顶收缩,带动支架实现移架动作,推移千斤顶下腔乳化液一路通过接口4回回路,一路通过交替阀接口9,到10,对定量缸充液,如果定量缸已充满液,则乳化液只通过4回回路;控制阀打向单独推溜位置,高压乳化液通过2,到达差动阀接口4,然后从4到达8,7和9,进入9的乳化液由于钢珠的作用去往11的通路封闭,只能通过10进入定量缸上腔充液,由于充液已满,这一路也封闭。到达8的乳化液进入推移千斤顶下腔,同时一部分乳化液通过7进入6,进入推移千斤顶杆腔,由于杆腔面积比缸腔小,产生的向后的推力比向前的推力小,活塞杆会伸出,带动支架实现推溜动作。

1.2 成组定量推进

控制阀打向成组推溜位置,高压乳化液通过14,到达定量缸下腔接口12,推动定量缸内的活塞移动,定量缸的上腔内乳化液从定量缸上腔出来进入交替单向阀接口10,由于钢珠的作用向11去的通路封闭,乳化液从9接口出来通过差动阀,由于单向阀的作用,高压液只能流向7和8,这时的动作同单独推溜相同,实现支架的推溜。由于定量缸内所能容纳的介质体积一定,从而使得推溜的步距一定;控制阀打向成组充液位置,高压乳化液达到11,将钢球推向9,封闭住通路,乳化液通过10进入定量缸实现对定量缸的充液。由于成组推溜与成组充液同时并联10～20组,从而实现10～20组的定量推溜和充液。

2 成组定量推进系统的应用

在保证采煤机体积小、功率高的前提下减小滚筒截深,降低截割力矩。为不影响生产效率,降低井下工人的劳动强度,不是每次割煤后都移架,而是采用截割2次后整体移架1次的采煤工艺,这就需要每次推移步距要定量。另外,为提高生产效率,降低工人操作控制阀的次数,提高推溜铲煤效果,要求1个支架能够控制1组支架(20架或30架不等)。

为满足这种工艺要求,将成组定量推进系统应用于ZY2600/6.5/16型掩护式液压支架上,控制方式采用液压邻架先导控制与成组定量控制相结合,平均移架速度9s/架,移架操作方便。

工作面采用ZY2600/6.5/16型支架支护顶板。初采时截深0.45m,推2次溜移1次架。采煤机第1循环割煤,新暴露的顶板如完整,无特殊地质构造,且支架梁端距不大于0.7m时,可以不移架。当采煤机进行第2次割煤时,采用跟机移架的方式,对新暴露顶板进行及时支护,支架滞后采煤机后滚筒2～3架带压擦顶移架。

如出现顶板破碎时,超前拉架,对割煤新暴露的顶板进行支护,确保支架梁端距不大于0.4m。正常情况下采煤机割煤1刀移架1次、推溜1次,即割煤—移架—推溜,使用成组定量推进技术,移架步距与截深相同。

经过2009年2月至7月、11月至12月,2个阶段在兖矿集团公司杨村煤矿2个工作面进行验证,均达到了预想的要求。

3 结论

通过工业试验,成组定量推进系统的应用,实现了支架的成组推进和定量推进2大功能,满足了含硫化铁硬夹矸薄煤层综采工艺对于支架的功能要求,达到了预想的设计要求,解决了含硬夹矸薄煤层综采难题,该系统通过调整定量缸的行程,可以实现不同的推进步距。

[责任编辑:王兴库]

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100626225(2010)0420093202

2010-01-21

赵 峰(1977-),男,山东邹城人,工程师,从事支架设计工作。