礦用液壓支架設計畢業設計-文庫吧

【正文】 ，提高 ／工。工作面平均個數由 149 個減到 107，減少原煤生產人員 7 萬人，實現了一井一面或一井兩面的生產模式，向集約化生產邁出可喜的一步。高產高效工作面裝備，因地制宜采取 3 種模式，第一種是全套引進國際先進裝備，如神華集團大柳塔煤礦，全套引進德、英、美等國家先進裝備，學習國處高產高效礦進的先進經驗，走高起點、高投入、高產出、高效益的道路；第二種模式是引進與國產相結合，引進國外先進采煤機和刮板輸送機等關鍵設備，配套國內先進設備，如兗州屯煤礦等；第三種模式是立足國內設備，優選各種國產先進設備，優化系統配套，實現高產高效，如鐵法曉南煤礦試驗成功國產日產 7ｋｔ綜采成套設備。國內幾個著名高產高效工作面裝備情況見下表6二、機械化鋪網分層開采和放頂煤技術達到世界先進水平我國自 8 年代中期開始進行特厚煤層分層開采機械化鋪網液壓支架及配套技術的攻關，取得重要成果，研制試驗成功兩柱掩護式和四柱支撐掩護式鋪網支架系列，義馬。晉城、大同等礦區在特厚煤層分層鋪網技術方面積累了豐富經驗，晉城礦務局古書院煤礦分層鋪網工作面年放達到 200 萬ｔ，達到世界先進水平。綜采放頂煤技術 50 年代末起源于歐州，經過數十年的試驗和使用在世界近 10 個國家得到發展，然而進入 80 年代以來，這一技術在國外已奄奄一息，不但美、英、德、澳等國家不再采用，連放頂煤技術發展最早的法國、匈牙利、南斯拉夫和俄羅斯等也極少采用。其主要原因是：1.受客觀條件的限制，適合放頂煤開采的煤層少；雜性的制約；；。　　　近年來，綜采放頂煤技術在我國得發展和廣泛普及，綜采放機煤采煤法正在成為一種高產高效采煤方法，1995 年全國 65 個綜采百萬噸創水平隊中有 23 個是綜采放頂煤隊，占％，其中，年產 200 萬ｔ以上的 9 個綜采隊中有 6 個是綜采放頂煤隊。目前全國已有 70多個綜采放頂煤工作面，并且，正以很快的速度在發展。我國放頂煤技術已達到世界領先水平。三、綜采設備研制有了新的發展“八五”期間，適應高產高效工作面生產要求的大功率、高效綜采設備有了較大發展。我國部分綜采設備已開始出口美國、俄羅斯、印度和土耳其。研制成功 MG2400W 型滾筒采煤機，液壓牽引，裝機功率 2400KW、運輸能力1500t/h，鋪設長度 250m，鑄造槽幫，2Φ34 雙中鏈交叉側卸機頭，雙行星減速器，雙速電機驅動，傳動，傳動部可平行或垂直布置，過煤量 200 萬 t 等特點。長家口煤機廠、西北煤機一廠等重點輸送機廠分別與國際長壁公司和威斯特伐利亞公司等合作，開發槽寬 1000mm，運輸能力 2022～2500t/h，功率 2575kW，過煤量 500 萬 t 以上的刮板輸送機等設備，目前正處于試制階段。液壓支架設計研究取得重要進展，主要在以下方面：7（1）設計理論和方法有了突破。煤炭科學研究總院北京開采研究所對支架力學特性進行了深入的研究，提出了液壓支架三維力學模型的計算方法，克服了傳統平面力系方法的缺陷，提出了液壓支架總體結構參數優化設計方法，開發出液壓支架設計計算通用軟件系統，并廣泛應用，使我國液壓支架設計計算提高到一個新水平。　（2）完成液壓支架計算機模擬試驗的研究，把有限無方法成功地用于液壓支架的研究，建立了液壓支架整體有限無模型，開發 SSTS 液壓支架模擬試驗計算機仿真軟件系統，大大提高了液壓支架設計的可靠性廣泛應用于液壓支架設計研究，達到國際先進水平，為我國液壓支架打入國際市場發揮了重要作用。（3）技術規范和標準化建設取得重要進展。我們已先后制定液壓支架系列技術標準 17 項，成為國際上液壓支架標準較完善的國家之一，促進了液壓支架技術的發展。（4）計算機輔助設計（CAD)有了較大發展。開發了ＣＡＤ工作站和微機ＣＡＤ系統，建成了較完整的液壓支架數據庫和通用圖庫，并正在逐步實現支架設計ＣＡＤ化。（5）液壓支架控制系統有了重大進步。根據我國國情研制的全液壓手動控制快速移架系統的廣泛應用，使支架降、移、升速度大幅度提高，由過去的 20～30s/架，提高到 9～12s/架。（6）新架型研制成績顯著，架型結構進一步完善。新型高可靠性支架，反向四加桿高產高效低位放頂煤支架，適應中小煤礦的單一煤層采用輕型支架和輕型單擺桿放頂煤支架均取得成功。四、我國綜采技術發展中存在的問題（1）我國煤層賦存條件復雜，老礦井受生產系統制約，綜采效率難以發揮。我國大部分礦井井型較小，生產系統不適應集中生產的要求。巷道斷面小，支護質量差，掘進設備落后，進度慢，運輸系統環節多，輔助運輸落后。工作面長度、采煤機截深、采區長度等工作面參數都比較小。（2）職工隊伍素質差，許多綜采隊以農民輪換工為主，文化基礎差，隊伍不穩定。管理水平低，管理模式落后，管理層次多，扯皮現象嚴重。（3）煤炭企業普遍經濟效益較差，負擔重，技術改造任務難度大，資金投入嚴重不中，以致發展后勁不足，一些礦井沒有設備更新能力，機械給出現倒退局面。（4）小煤窯濫采濫挖現象嚴重。一方面造成對國有煤礦的市場沖擊，成為影響綜采發展的一個消極因素。（5）科研投入嚴重不足。科研單位創收成為主要目標，技術攻關力量不足，科研成果低水平循環現象嚴重。8（6）由于受價格和基礎工業水平的影響，我國煤機制造質量、產品性能和可靠性距世界先進水平還有較大差距。特別是采煤機、工作面輸送機、液壓支架電液控制技術、采區供電技術、工況監測和故障診斷技術及自動化技術等，與國際先進水平相比不存在較大差距。 綜采礦井生產環節的合理配套 綜采礦井生產系統配套設備，除包括直接與綜采工作面刮板輸送機連接的順槽轉載機、破碎機及帶式輸送機外，還應包括提升設備、掘進及支護設備、工作面供電設備、通風排水設備等。要保證綜采工作面設備效能的充分發揮，必須保還生產系統各環節具有足夠的通過能力和適應能力。即要保證提升能力大于運輸環節能力，運輸環節能力大于工作面生產能力；要保證掘進速度、通風能力與供電能力適應廣工作面實際需求。掘進速度跟不上綜采工作面的推進速度是一個大問題。礦井的不合理布局．必然導致巷道掘進量的增加。美國將主并、副井直接布置在可采煤田中．不僅大大減少／巷道掘進量(無巖巷掘進)，而且簡化了運輸系統。目前我國采掘嚴重失調的主要原因就是掘進機械化作業中，支護作業未能實現機械化，須盡快推廣掘進支護“錨桿化”。錨桿支護技術的應用，不僅可以提高掘進速度，改善巷道支護質量，減少輔助作業時間，而且解決了綜采工作面的端頭支護問題。有的煤礦兩個工作面共用一套運輸系統，造成產運不相適應的矛盾。主運輸系統的運輸能力一般偏低，不能與高產高效綜采工作面生產能力相匹配，故須對現有它運輸設備進行改造。如皮帶輸送機應實現自移機尾、閉環控制張緊裝置的功能。又如占有 90％以上的交流拖動提升應采用 Pc 控制技術。這些技術措施的實施，不僅提高了運輸能力相提升能力，而巳會帶來顯著的經濟效益。 液壓支架的應用和意義隨著工業技術的不斷發展，國民經濟對煤炭需要量的日益增加，煤礦開采，特別是采煤工作面的生產技術面貌發生了巨大的變化。自 1954 年英國裝備了世界上第一個液壓支架工作面開始，采煤技術實現了綜合機械化。綜合機械化。就是工作面采煤、運輸和支護三大主要生產環節都是現機械化。也就是說，采用滾筒式或刨削式等采煤機械落煤與裝煤；工作面重型可彎曲運輸機，以及與之適應的順槽轉載機和可伸縮皮帶運輸機等運煤；自移式液壓支架支護和管理頂板。這幾種設備相互配合，組成了綜合機械化采煤設備。液壓支架是以高壓液體為動力，由若干液壓元件（油缸和閥件）與一些金屬結構件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設備，能實現支撐、降落移架和推移運輸機等一整套工序。液壓支架技術上先進，經濟上合理，安全上可靠，當前世界各國都在不斷地提高采煤工作面的綜合機械化水平。9我國于 1964 年開始研制液壓支架，到目前已經取得可較好的效果。1974 年以來，從西德、英國、蘇聯和波蘭等國引進了許多不同類型的液壓支架。實踐證明，液壓支架具有強度高、支護性能好、移設速度快、安全可靠等優點，能使采煤工作面達到高產量、高回采率和高工效，能大大減輕勞動強度，降低成本和掘進率，實現安全生產。 液壓支架的發展狀況及存在問題 液壓支架的發展狀況作為綜采工作面關鍵設備的液壓支架，經歷了幾個階段的發展過程。50 年代英國研制的垛式支架和法國研制的節式支架代替了木支柱、金屬摩擦支柱、液壓支柱，開辟了采煤工作面支護設備的技術革命；60 年代前蘇聯研制并改進的 OMKT 型掩護式支架(具有四連桿機構)，從根本上解決了支架梁端距變化大和不能承受水平力的問題，開辟了液壓支架設計的新時代；70年代主要產煤國家都在不斷改善支架結構，完善支架性能，實現了支架的“立即支護”力式；80 年代以來，為提高生產率和降低成本，在液壓支架的設計和研制中應用了許多高新技術，特別是液壓支架的性能相自動化程度有 f 大幅度提高。如美國、澳大利亞的大部分長壁工作面部采用了電液控制技術，可對液壓支架的各種動作功能進行多種方式的程序控制相性能監測。90％以上的美國長壁綜采工作面使用了電液控制兩拄掩護支架，其額定工作阻力最高可達9800kN，初撐比為 ~，移架循環時間大多小于 10s。我國從 1958 年開始設計掩護式支架．從 1964 年開始由專門研究室全面開展架型及閥類的攻關。1970 年在山西大同首次全工作面裝備了 Tz—140 型垛式液壓支架。至 70 年代中期，研制了 QY 型掩護支架和 ZY35 型支撐掩護支架。80 年代以來，開發了適用于堅硬頂板的大噸位TZ—720 型支架，分層開采自動鋪聯網支架、放頂煤液壓支架及大流量安全閥相操縱閥等。到目前為止，適于我國實現高產高效的網產液壓支架有 20 余種架型，其中用于緩傾斜中厚煤層和緩傾斜厚煤層的各占一半。適用于緩傾斜，中厚煤層高產高效的液壓支架的代表件型號有QY200—14／3BY3300—]3／3ZY35 或 BC40017／3TZ720—20．5／3ZY550—13／2ZY560k 等。適用緩傾斜厚煤層高產高效的液壓支架分為機械化鋪聯網支架、 一次采全高支架和放頂煤支架三大類。底座后部自動鋪底網支架(如 BC7A400—17／3PY3200—17／35 型)使用效果較好。BY320023／4QY350—25／47；BC4800—22／4ZY560—25／4等大采高支架獲得年產超百萬噸的效果。放頂煤支架分為單輸送機插腿式開天窗、雙輸送機插板式、雙輸送機開天窗式三大類．其代表架型分別為 ZFD5600—26／FY2800—14／2ZFS5200—16／32。與國外同類產品相比，這些支架的移架速度較慢（—般為 20—30s)、初撐比較低(一般為 — ，實測僅為 ~)。10 存在問題液壓支架經歷了研制試驗、引進仿制和改進創新階段，直到現在的獨立設計和制造階段。特別是對液壓支架的架型與結構件的設計和研究投入了大量的人力物力，達到了國外同期先進水平。然而在液壓支架及其液控系統動態特性、液壓支架電液控制技術和計算機輔助設計等方面的研究起步較晚，遠遠落后于一些先進國家。尤其對液壓支架液壓系統及其控制技術方面的研究投入較少，存在的問題最為突出，成為制約液壓支架發展的主要因素。在我國的工業領域中，液壓支架等煤礦機械的設計水平和技術水平相對落后于其他行業， 主要表現在：設計中以靜態的、經驗的方法為主；各種工序中工作機構動作和各種工況轉換的控制還是以手動為主；工作過程中在線動態監測的技術還比較落后，對許多綜采工作面而言還是空白。導致以上落后局面的主要原因是：(1)對工作面的一切設備和儀器都有防爆要求，控制系統的電源必須是本安型；(2)工作面空間很小，所有裝置的體積和形狀都受到一定的限制；(3)在有限空間內密集布置相當數量的設備及其控制系統，抗干擾問題是一個重大難題；(4)支架距泵站較遠(用于遠距離供液)，壓力損失和管路振動等問題較為嚴重；(5)液壓支架具有降、移、升、推相調架等工序，有時出現同架不同工序的組合作業、或不同架相同或不同工序的組合作業，給液壓支架的自動控制帶來了許多困難。目前在采煤工作面的機械化生產作業中，主要存在著兩大問題。其一是支護速度太慢，難以適應高產高效生產的需要，特別是不能與采煤機牽引速度相匹配；其二是工作面支架初撐力嚴重不足不均，給工作面頂板的管理、維護和安全生產帶來許多困難，有時嚴重影響工作面的正常生產。支護速度主要取決于移架速度(即完成液壓支架降、移、升等動作的快慢)，它直接影響著工作面的產煤量。液壓支架初撐力決定著液壓支架與頂板之間控制與被控制的特性關系。頂板管理不好，必然影響移架速度的正常發揮，從而間接影響工作面的產煤量。提高移架速度，必然要求提高泵站額定流量、供液系統大通徑管路和閥件的承壓能力。然而，大流量高壓力的乳化液泵、液壓閥件、大通徑高壓膠管等的研制有相當大的難度。德國、英國、日本等國家在這一方面的研究有所突破，而我國在這一方面的研究相對落后，目前還沒有適用于高產高效工作面的配套產品。此外．液壓支架的設計、研究與采場礦山壓力的研究之間存在著明顯的脫節問題。對液壓支架的研究，一般是在假定液壓支架載荷的前提下來研究其性能；面對礦山壓力的研究又未能顧及到液壓支架動態特性的影響。然而，事實上液壓支架和采場圍巖之間存在著密不可分的、相互作用的動態關系。 11 液壓支架的研究動態 為了進一步改善支架性能和提高移架速度，還須迅速研制并推廣大流量支架用閥、大通徑液壓膠管、初撐力保證閥或自動增壓閥以及高壓變乳化液泵。須加快電液控制系統的開發和支架供液系統和液控系統的優化。還須開發研究等壓雙伸縮立柱和能夠克服剛性四連桿機構缺點的新架型等。此外，對于綜采放