ZY20000714A大倾角薄煤层液压支架鉴定材料课件

1、ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架鉴定资料山东天晟煤矿装备有限公司二八年十月ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架鉴定资料目录鉴定材料一项目简介鉴定材料二计划任务书鉴定材料三 技术报告鉴定材料四工作报告鉴定材料五效益分析报告鉴定材料六产品质量标准鉴定材料七 科技查新报告鉴定材料八工业试验报告附件一型式检验报告附件二煤矿矿用产品安全标志证书附件三ISO9001：2000质量管理体系认证证书ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架项目简介ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架即是根据淄矿集团埠村煤矿薄煤层开采高度小、工作面作业空间狭窄、工作条件差、安全性差、开采率

2、低下、资源不能充分合理开发等特点进行开发和研制的高效的极薄煤层综采设备。1、技术先进性及主要技术指标（1）液压支架结构件均采用=700Mpa的高强度钢板制造，梁体薄，过采煤机和行人空间大；（2）采用开式刚性底座、叠加结构，结构布置合理，最小高度底；（3）经过液压支架综合计算程序优化四连杆机构，连杆受力小，梁端距变化小（20mm），最小工作高度时支护效率高（80%）；（4）通过有限元强度计算优化，实现等强度设计，支架重量轻（仅5.5t），井下搬运方便；（5）邻架先导控制系统性能可靠，使用方便，主控阀操纵力矩小，操作省力，实现了邻架安全操作；（6）支架配套性好，和MG100/238-WD型薄煤层采

3、煤机、SGZ630/132型可弯曲刮板输送机联合，实现工作面高效生产。实现最高日产2232t，平均月产58348t。2、支架主要技术参数支架高度范围（mm）： 700-1400宽 度（mm）： 1440中 心 距（mm）： 1500工作阻力（KN）： 1680-1930底座前端对底板比压（MPa）：1.26（f=0.2）支护强度（MPa）： 0.35-0.39泵站压力（MPa）： 31.4重量（t）： 约5.5适应采高（mm）： 900-1200适应倾角： 30o(>20o加防倒、防滑装置)控制方式： 手动先导邻架控制3、投资及资金构成情况（1）项目资金总预算 716 万元（2）资金使用

4、范围和资金使用明细表 购置设备费 30 万元 试制设备费 5 万元 设备改造与租赁费 5 万元 测试化验加工费 5 万元 燃料动力费 1 万元 差旅费 2 万元 劳务费 3 万元 专家咨询费 5 万元 管理费 10 万元 样机试制及批量生产费 650 万元4、市场需求分析山东天晟煤矿装备有限公司为煤炭行业综采液压支架和单体支柱专业骨干制造厂家，近年来企业根据市场发展，积极扩大企业规模，提升装备能力。该项目完成后将从技术水平和装备能力上进一步强化企业适应市场的需求。5、经济及社会效益状况煤矿的经济效益预测：使用大倾角薄煤层综合机械化采煤设备生产，较高档普采每年预计多出煤炭17万吨（按日产1000

5、吨×350天计算，年产35万吨。）增加的产量按2007年1-5月份正常水平吨煤盈利90元计算，年增加利润1542万，当年可基本收回投资。社会效益：ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架项目的研制开发，是目前国内使用滚筒式采煤机采煤的配套高度最低的综采支架，解决了采高0.9m以下煤层的综采难题。对我国煤炭资源的合理利用，实现煤矿高产高效具有重要的现实意义和广泛的社会效益，为实现采高0.9m左右的滚筒式采煤机采煤开了先例，给煤层薄、赋存条件差的煤炭企业安全生产注入了新的活力，将进一步推动煤炭工业的经济发展。ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架已列入2007年山东省技术创

6、新项目，项目编号：200720803011。计划任务书1、2007年度山东省技术创新重点项目计划文件 （项目编号：200720803011）ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架技术报告山东天晟煤矿装备有限公司二0 0八年十月ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架技术报告一、 项目概况根据煤厚分类，薄煤层采高为0.5-1.3m，我国薄煤层所占储量为总储量的17.5%。大倾角煤层主要是指倾角大于25°的煤层。从煤炭资源的分布来看，我国大倾角煤层储量大约占煤炭总储量的14.05。其年产量占全国煤炭总产量的810，并呈逐年增加趋势。淄博矿业集团老区薄煤层是主采煤层，倾角大于

7、25°的煤层占有比例较大。为了提高资源回收率，实现机械化开采，因此，大倾角薄煤层综采设备研制是我国综采技术发展的重要任务之一。大倾角薄煤层液压支架是大倾角薄煤层综采配套设备中的主要设备之一，液压支架设计具有和地面其他机械不同的特点：它主要用于支护采场围岩，同时还要与采煤机、刮板输送机协调运行，属于多机构、多环节、多工况的大型机电液一体化系统。特别是由于采场围岩的复杂性，以及不同结构类型液压支架与不同类别的采场围岩表现出的相互作用特性，从而导致液压支架工况和特性的复杂性和随机性。采场环境和条件是多样化的，开采方式和生产规模也不尽相同。对液压支架的性能和指标的要求不同，因而导致了液压支架

8、的系列和品种很多，给设计和制造带来了一定的困难。对于大倾角薄煤层液压支架，由于要考虑采1.3m煤层，所以其最大高度不低于1.5m，其伸缩比为2-3左右，还要考虑大倾角的影响这就构成了薄煤层液压支架结构的独特性。薄煤层由于开采空间狭窄，效率低，工作面条件差，机械装备不配套或采煤工艺不完善等技术问题，难于实现矿井的高效与安全生产。山东天晟煤矿装备有限公司在薄煤层综采配套设备尤其是大倾角薄煤层液压支架的研制及工艺参数优化方面进行了有益的探索和实践。2007年到2008年在埠村矿4411综采工作面装备了由天晟公司自行研制并生产的ZY2000/07/14A掩护式薄煤层液压支架,取得了明显的使用效果，实现

9、最高日产2232t，平均月产58348t，创出了滚筒式大倾角薄煤层综采的新水平。ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架是根据淄矿集团埠村煤矿地质条件设计的一套掩护式液压支架，采用了先进的设计理论和设计方法，做到了支护高度低，重量轻，操作方便，结构简单可靠，特别适合大倾角薄煤层综采。二、架型的合理选择和参数确定1、埠村煤矿煤层地质条件1.1、 441采区基本情况该采区走向长度1170m，倾斜长度700m。上山右翼全采，布置5个工作面，左翼为影视学院压煤，布置4个条带工作面，地质储量78.1万吨，可采储量48.4万吨，煤层厚度在0.2m1.5m之间（采区中部联络巷处揭露煤层厚度只有0.2m

10、）。煤层倾角18°28°，局部33°。底板岩性为细砂岩，部分有伪底0.05m0.3m粘土页岩。顶板岩性为砂质页岩粘土质，局部为细砂岩，较坚硬。1.2、4411综采工作面的基本情况4411工作面走向长为510m，倾向长为157m。走向106°126°，倾向16°36°，倾角在18°28°之间。煤厚0.751.5m，平均煤厚1.2m，局部有夹矸，伪底为0.05m0.03m粘土页岩，储量为11.22万吨。4411上出口、4411皮带道均有正断层揭露，落差在0.3m1.3m之间，均有淋水涌出，而且煤层顶底板均有涌

11、水。4411上出口现涌水量为11.0m3/h，4411皮带道现涌水量为8.0m3/h，两迎头现均用排量12m3/h的潜水泵排水。煤层赋存较稳定，无伪顶、无夹矸、直接顶为砂质页岩。底板岩性为细砂岩，伪底厚度在0.05m0.3m之间，岩性为粘土页岩。煤层倾角28°24°，切眼方向伪倾角25°21°。从开门口向上至75m处煤厚在1.21.3m之间，平均煤厚1.25m，未起底，以上煤层变薄为0.85m，现起底厚度0.35m，岩性为细砂岩。ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架就是根据东区441采区4411工作面地质条件设计的。2、架型的选择大倾角薄煤层支

12、架架型选择重要的依据是工作面顶底板条件和对通风的要求。当顶底板条件较差和要求通风面积大时，支架宜选用四柱支撑掩护式。这里因工作面通风要求不高，而大倾角薄煤层顶板压力较小，没有冲击地压，因此选用结构简单可靠的两柱掩护式液压支架。 3、支架高度的确定薄煤层支架高度确定是十分重要的。支架高度要按矿区煤层条件和薄煤层支架设计规范进行。这里确定支架最小高度为700mm,由工作阻力决定的双伸缩立柱的行程确定了支架的最大高度为1400mm，同时也满足了埠村煤矿薄煤层开采高度的要求。4、工作阻力的确定大倾角薄煤层工作面由于采高低、易充填，老顶易形成平衡拱，所以一般工作面矿压显现不明显。支架工作阻力可适当减少，

13、一般按照煤炭行业标准缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类的附录D计算即可满足需要。这里采用另一种常用的科学方法，计算如下：（1）、根据倍数岩重法确定支护强度： q=n*M*r 根据矿方提供顶板较稳定的条件，取n=9；M为采高，取1.2m；r为岩石密度，一般取27KNm3。 q=9*1.2*27=291.6KNm2=O.292Mpa考虑支撑效率n=0.8，定平均支护强度为0.365。（2）、根据支护强度确定支架工作阻力：P=q*(b+L)*Bnb为梁端距，根据顶板条件初步定为320mm，L为顶梁长度，按有关资料取3050mm；B为中心距1.5m；n为支撑效率，对掩护式支架 n=0.70-0.85，取中间

14、值n=0.8。p=292*(0.32+3.05)*1.50.8=1845KN最终确定工作阻力为2000kN，平均支护强度为0.36MPa。5、顶梁和掩护梁宽度的确定薄煤层工作面顶板一般较完整，可以不用设可活动的侧护板。但架间间距不可太大，因为间距大，不仅可能掉矸石，影响支架行走，而且会给支架下滑提供空间；如果不留间隙或者间隙太小，因支架的移动，可能产生挤架现象，支架行走又会出现困难。所以支架中心距为1.5m时，顶梁和掩护粱宽度可确定为1.35-1.45m。这里考虑到煤层有一定倾角，支架容易下滑，从而确定顶梁和掩护粱宽度靠上限，定为1.44m。 6、推杆的设计 大倾角薄煤层支架推杆设计十分重要，

15、因为它工作条件苛刻，但起的作用很大，既要具备拉架推溜的功能，又要满足强度要求，一般还要用它控制综采工作面输送机下滑。推杆侧面和底座限位块间隙很小(20-30mm)，利用它控制输送机和支架的位置。推杆一端连接输送机，另一端通过千斤顶和支架相连，它必然占据部分立柱前行人空间，该空间本来很小（人爬行)，若推杆设计的太厚，将影响行人空间。所以，一般推杆在人行道位置的部分大多是板式结构，具体尺寸可根据强度要求设计。7、支架结构配套性由于和滚筒采煤机配套，大倾角薄煤层支架选用整体顶粱，顶梁前部在满足强度的前提下尽量薄，支架及时支护，邻架控制。8、支架的优化设计 支架主要结构参数，包括顶梁、掩护梁、底座等各

16、铰接点间的长度、前后连杆的长度等影响了支架的运动性能和受力状况，通过我们自主开发的专用软件-“液压支架综合计算程序”，可以通过计算机输入不同的参数，迅速计算出支架在各不同高度时的运动参数和受力大小等，从而从一定数量的参数组中优化选择出最佳的结果。当然这个结果是通过多目标优化的，包括梁端距变化最小，连杆等结构件受力最小，支护强度、支护效率最高等等，一般情况是不能同时满足的。确定支架掩护梁和前后连杆尺寸可以通过支架程序优化选择。但由于薄煤层顶板一般较好，冒落矸石较少，掩护梁受冲击载荷作用可能性较小，所以掩护梁设计角度不定太陡，只要在工作区段矸石能很好滑落就可以。9、防倒防滑装置的设计设计了可靠的防

17、倒防滑装置：底座安装双底调千斤顶、底座与输送机设有输送机防滑装置、顶梁设有支架防倒装置，满足了大倾角煤层开采需要。10、最终确定的架型结构和主要特征参数ZY2000/07/14A支架的架型如下图所示：主要技术特征如下：支架高度范围（mm）： 700-1400宽 度（mm）： 1440中 心 距（mm）： 1500工作阻力（KN）： 1680-1930底座前端对底板比压（MPa）：1.26（f=0.2）支护强度（MPa）： 0.35-0.39泵站压力（MPa）： 31.4重量（t）： 约5.5适应采高（mm）： 900-1200适应倾角： 30o(>20o加防倒、防滑装置)控制方式： 手动

18、先导邻架控制拉架力（KN）： 207推溜力（KN）： 178三、ZY2000/07/14A支架结构特点：1、立柱伸缩比大立柱采用双伸缩结构，薄煤层支架高度低、操作不太方便，立柱尽量不用带机械加长段结构。两柱掩护式液压支架在满足大伸缩比的要求下，选择尽量小的立柱倾角，保证在低位状态工作时支护效率不能太低，满足最小支护强度要求。2、保证了足够的行人空间薄煤层支架设计，如何设计人行通道是十分重要的。在瓦斯含量大，对通风有特殊要求的综采工作面，大多设计成双人行通道。对于通风没有特殊要求的综采工作面，大多设计成二柱掩护式液压支架，在柱前设置人行通道。人行通道最小要求宽0.6m，净高0.4m。ZY2000

19、/07/14A支架人行通道设计为宽0.5m，净高0.5m。3、梁体薄薄煤层支架由于其伸缩比大，且最低高度很低，所以结构件设计既要满足强度要求，又要截面高度尺寸尽可能小。为此，结构件采用了Q550（屈服强度s=550Mpa、抗拉强度=700Mpa）高强度钢板,其所占结构件的比重为90%以上。在满足尺寸要求的前提下，主要采用了箱形结构。4、紧凑设计，结构交叉布置薄煤层支架由于其最低位置时，高度十分低，结构件间尽量采用空间交错布置。所以，采用单平衡千斤顶，双前连杆，这样在最低位置时，立柱、平衡千斤顶、推移千斤顶和前连杆以侧投影重叠，形成最小高度，而彼此又不干涉。由于柱前为人行通道，所以薄煤层支架推杆

20、前部大多设计成板式，这里为了保证强度和刚度，采用了薄箱形断面，厚度为50mm。5结构简化，可靠性提高 大倾角薄煤层支架结构要尽量简单，以减少事故，顶梁和掩护梁设计成整梁，不设置活动侧护板。 6、采用了先进的邻架先导控制系统 薄煤层工作面，行人困难，所以操作系统最好实现自动控制，以减轻工人体力劳动和提高安全程度、工作效率和产量。而实现自动控制最好是采用电液控制系统，目前国内还没有成熟可靠的产品，只能依靠高价进口，从支架成本考虑，采用了郑州恒达液压工程中心研发的国内较为先进的手动先导控制系统。该系统具有先导控制阀组体积小，操纵力矩小，性能可靠等特点，特别适用于薄煤层液压支架。四、设计中使用的几项先

21、进技术：当前液压支架传统二维设计方法难于解决的还有以下一些问题：（1）、如何避免支架设计中出现干涉现象，尤其是动态干涉检查问题。（2）、如何确定支架重心，尤其是动态中的中心轨迹变化问题。重心的确定对于大倾角液压支架设计非常重要。生产厂家对支架进行两次吊装来求重心，操作起来比较困难和麻烦，甚至是不可能的。（3）、支架的整体受力分析，目前仍然依靠压架试验来检验设计的合理性，费工费时。如果用数字化的形式进行产品设计分析代替传统的实物样机实验。这样不仅减少了样机试制费用,同时还使得设计出来的产品更加符合设计者的要求，保证产品的性能，以实现产品设计的一次性成功，缩短产品设计周期，从而赢得市场竞争。 在Z

22、Y2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架设计中，我们尝试采用以下一些手段解决以上问题：1、利用solidworks三维设计软件对设计进行分析：包括实体造型、重量核算、确定重心、干涉检查、图纸尺寸检验、运动检查等。根据支架设计的特点，选用SolidWorks，主要原因如下：(1) SolidWorks的功能能够胜任支架设计工作；(2)SolidWorks提供了比较的完备的接口功能；(3)SolidWorks易于掌握和操作。支架各部件三维实体模型创建过程：新建零件文件-选择基础特征命令(目的：生成零件特征)- 选择参考面-绘制支架部件二维草图轮廓-完成支架部件基础特征的创建-添加支架部件其它特

23、征-保存零件文件创建完支架所有部件模型后，开始对支架进行装配。在装配环境中调入底座作为支架模型的基准部件，系统自动对它施加固定关系，通过面匹配、面对齐、轴对齐，联接、角度等装配关系，将后续调入的支架前连杆、后连杆、后连杆、掩护梁、顶梁、立柱、千斤顶等零部件依次进行装配。 三维建模时需注意的几个问题：（1）、为节省时间和提高建模速度，各部件尽量采用单一实体方式，对于柱窝、柱帽由于形状稍微复杂，可以考虑装配方式。实践证明，该方法是可行的。（2）、保留危险部位的细小结构。（3）、焊缝的联接强度等于母材强度。（4）、略去工艺结构和不影响强度分析的细节。（5）、立柱以及各种千斤顶的活塞和缸体在总装图中装

24、配,方便进行运动分析。确保支架总重量不超过一定数值,用SolidWorks建立的ZY2000/07/14A液压支架部分结构部件和总装图如下所示：底座：顶梁：支架装配：完成支架所有部件的装配后，进行干涉检查。在制造样机之前对设计进行三维样机干涉检查，使支架设计的出错率降到最低。Solidworks可以利用微机计算，自动检查干涉，分析产生干涉的原因，并形象显示出来。对支架相关干涉的部位进行编辑和修改，然后再次对支架进行干涉检查，反复数次，直至没有干涉为止。这种检查如果在二维图纸上进行，既费事，又容易出错。单一使用二维CAD技术进行液压支架设计已不能满足现代设计的需求。在给矿方汇报方案时，利用支架三

25、维实体模型和运动仿真，将支架的每一个部件结构，每一层装配关系，各种运动都清晰、直观的显示出来。由于矿方审核人员往往不是支架专业人士，对支架二维方案图缺乏三维想象力，这样的三维实体模型是他们有了更感性的认识，方便交流和沟通。2、利用cosmos/works有限元分析软件对支架数字实体模型进行应力分析，找到应力分布规律，确定安全系数，优化结构尺寸。目前支架应力分析方法传统系采用材料力学和弹性力学来进行分析。具体的说，是根据薄板小挠度理论，将箱形体结构简化为梁体结构来进行分析计算。传统计算方法主要进行平面力系计算，空间力学计算比较困难，而且无法处理一些结构件强度问题，如过桥的强度分析，使得计算简略而

26、缺乏可靠性。当前比较先进的强度分析方法是有限元法，有限元法是求解数理方程的一种数值方法，它是将弹性理论、计算数学和计算机软件有机地结合在一起的一种数值分析技术，由于其快速、高效地解决了许多学科和实际工程问题，因而得到逐步的推广应用。在工程实践中，有限元法计算是借助计算机完成的，这里我们选择了Cosmos/works有限元软件。根据我们的使用经验，支架设计中强度分析采用Cosmos/works有限元软件进行计算是可行的。原因如下：(1)Cosmos软件能够和SolidWorks无缝兼容；(2)Cosmos是适用于微机上的有限元分析软件，便于普及应用；(3)Cosmos有用户材料库，这点对于工程上

27、少用的高强度钢材来说，很是必要；(4)Cosmos提供了静力分析、频率分析、设计优化等功能，能够满足液压支架设计分析需要。有限元软件处理问题的基本步骤为：三维实体建模有限元分析结果。支架有限元强度计算以液压支架通用技术条件为依据。根据实际需要，主要进行静力强度计算。加载方式参照欧洲标准prEN1804-1采用组合加载方式进行计算，相对国内标准更能检测出液压支架的安全性。在计算中不把垫块的作用力当作外力来考虑，而是把垫块的作用当作边界条件来处理。由于将垫块作为结构的边界约束条件来处理，因此，对于掩护式支架来说，其外载便只有立柱对顶梁、底座柱窝所加的载荷。由于柱窝同立柱的作用属于接触问题，处理起来

28、较为复杂，因此假定立柱传递给柱窝的外力均匀作用于柱窝表面。支架结构中销孔与销轴间的接触点，随着加载方式和支架高度的不同而不同。在整架计算时，省略接触问题，将销轴件简化为梁元来进行计算。支架模型为实体模型。为了减少节点数量，节约计算机资源，在建模时可以必要的简化。对ZY2000/07/14A结构件三维实体模型装配体的分析：所有尺寸严格依图纸用SolidWorks进行绘制。首先构建各部件模型，然后进行组装，各部件尽量采用单一实体方式。按照以下九种加载方式分别进行：(1) 顶梁偏载 ；(2) 顶梁偏载与底座扭转 ；(3) 顶梁偏载与底座集中载荷； (4) 顶梁扭转 ；(5) 顶梁扭转与底座集中载荷；

29、(6) 顶梁两端集中载荷； (7) 顶梁中部集中载荷；(8) 底座扭转；(9) 底座两端集中载荷。以第(2)种情况为例，经过材质参数定义、网格划分、定义边界条件（约束和加载）、运行应力计算等步骤，计算结果的应力云图如下所示：通过对九种计算结果分析总结如下：(1) 所有工况下，柱窝附近和垫块附近的应力值都较高；(2) 顶梁偏载时，顶梁、掩护梁、前后连杆上的应力都较大；(3) 顶梁中间加集中载荷时，顶梁上应力值较大，其余构件应力则小得多；(4) 顶梁三点加载时，前部加偏载时，最高应力出现在前部柱窝附近筋板处与顶梁和掩护梁连接处；(5) 顶梁两端加集中载荷时，顶梁上应力较大，其它部件上的应力值相比要

30、小得多；(6) 底座三点加载时，前部加偏载时，则最高应力区位于过桥(7) 前、后连杆的应力值在顶梁加偏载时和三点加载时应力值较高。通过对支架整架有限元应力分析，找出了支架应力分布规律，即支架在顶梁偏载工况下受力状况最为恶劣，表现为支架顶梁、掩护梁、前后连杆和底座等处都有较大的应力分布。为节省时间，可以着重加强顶梁偏载、三点加载(方垫块位于顶梁后方)和底座扭转(方垫块位于底座前方)三种工况的分析。 支架强度分析表明，其最高应力分布表现为区域性、局部性的存在，在实际设计中应重点在该区域施以高强度板材。上述方法都属于虚拟样机技术范畴，虚拟样机技术是一种基于产品计算机模型的数字化设计方法，这种技术以三

31、维建模技术和计算机仿真为支撑，融合了智能化设计技术、并行工程、仿真工程和网络技术等多种先进的制造技术，其最终目标是实现在产品物理样机制造前对产品的性能、可制造性等进行预测，从而对设计方案进行评估和优化，以达到产品的最优化。与传统的开发物理样机的设计方法相比，利用虚拟样机技术开发虚拟产品具有很大的优越性。虚拟样机可以代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评估，可以缩短开发周期，降低成本，改进产品设计质量。如何检查设计中存在的缺陷,如何在设计阶段就能对支架所具备的力学性能进行详尽而又全面的分析,目前还不是件容易的事,而更多的设计是源于设计人员的经验。虚拟样机技术由于其所具备的特点,将会改变现有支架

32、设计中的存在的诸多不利因素,缩短新型支架的开发周期,减少设计错误的发生率,提高液压支架的设计水平。在液压支架设计方面，目前国内还没有建立完整的虚拟样机系统，因而迫切需要针对液压支架特点，建立液压支架虚拟样机系统，对支架的使用性能进行数字化分析。这里我们仅仅做了一点有效的初步尝试。五、结论ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架在埠村矿综采工作面一次安装配套成功，目前4411工作面已正常生产近一年，达到了我们的设计目的和埠村煤矿滚筒式薄煤层综采的要求，使我们的液压支架设计水平又大大前进了一步。ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架工作报告山东天晟煤矿装备有限公司二0 0八年十月ZY

33、2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架工作报告一、 课题的提出： 2006年12月淄矿集团公司老矿区的埠村煤矿向集团公司提交了“关于在较薄大倾角煤层实施综合机械化采煤的请示”，集团公司为了提高矿井技术装备水平，加快本质安全型矿井建设，提升矿井安全程度，增加原煤产量，提高资源回收率，减轻劳动强度，改善劳动环境，减少作业人员，降低生产成本，促进经济效益，使埠村煤矿有一个相对稳定的安全生产环境，经过近一个月的时间进行了广泛的调查了解，认为有必要在埠村煤矿3煤4411工作面上大倾角综采设备。2007年1月淄矿集团公司对埠村煤矿的上述请示报告作了批复，同意在埠村煤矿上大倾角综采项目。根据埠村煤矿煤层

34、赋存条件，本着安全、实用、稳妥的原则，经过初步煤机设备市场调研及“三机配套”情况综合考虑确定采用MG100/238-WD型采煤机和SGZ630/132型刮板输送机，由于综采工作面主要的设备之一大倾角薄煤层液压支架的特殊性，市场上没有合适的产品供选择，它的研制和生产任务由山东天晟煤矿装备有限公司来完成。二、 ZY2000/07/14A薄煤层液压支架的设计2007年2月初，根据淄矿集团公司的要求，天晟公司立即组织技术骨干对埠村煤矿4411工作面煤层赋存状况进行了考察，结合矿方提供的工作面支护强度要求，确定了液压支架的架型和工作阻力等主要参数特征。经过两次支架方案会审，广泛征求了集团公司和埠村煤矿的

35、意见，最后决定并经集团公司和埠村煤矿同意，埠村煤矿第一个大倾角综采工作面-4411工作面采用的大倾角薄煤层液压支架的具体型号定为ZY2000/07/14A。在方案确定后，天晟立即组织工程技术人员进行了具体结构设计工作，按照项目管理的方式进行严格审核和修订，运用了先进的现代设计方法，在半个月时间内迅速完成全部零部件图纸的设计出图。三、ZY2000/07/14A支架的生产制造图纸设计完成后，天晟公司马上进行了样架的制造，由于ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架结构紧凑，而梁体较薄，而要求承载能力、抗破坏性、稳定性好，结构件材料选择了高强度钢板，所以对支架制造精度、成形精度、工艺过程控制等

36、方面都提出了较为严格的要求。综采液压支架生产流程图：无损探伤原材料检验焊接成型下料 热处理液压件热处理精加工磨、抛光电镀组装试压 镗孔 检测 磨光 检验 检验 总装检验和试验入库1、结构件生产工艺流程如下：原材料检验下料校平、成型刀检成型检验加热焊接修光去应力镗孔喷砂喷底漆待组装结构件的工艺特点：a、大量采用了国产优质低合金高强度Q550（=700MPa，=550Mpa）钢板制造；b、全部采用先进的数控火焰下料机进行下料，以保证其成型精度；c、焊接工艺采用多层多道焊接工艺和高强度焊丝施焊；d、在支架生产制造过程中，严格按Q550高强度钢板焊接制造工艺进行焊接作业；e、销轴全部采用30CrMnT

37、i并调质，镀锌镍合金并经钝化处理；f、各销孔均采用组合镗床进行精加工，以保证销孔有好的同轴度及与销轴间小的配合间隙。以提高支架承载稳定性与支架抗扭刚性，进而提高支架承载能力；g、对所有结构件进行加工前平板除锈，焊后喷砂后马上刷防锈漆和面漆以提高防腐能力；2、液压件方面：对构成支架的液压件，其立柱、千斤顶生产工艺流程如下：原材料检验下料粗车热处理检验镗削 滚压检验电镀检验车削外圆磨涂防锈油待组装立柱千斤顶的工艺特点：a、各种立柱、千斤顶、油缸均采用27SiMn无缝管调质处理后进行粗、精加工，油缸内径最终加工采用推镗滚压工艺；b、活塞杆等用40Cr或27SiMn调质加工后镀铬；经过两周时间，2个样

38、架制造完成。3、支架样架的厂内检验由于ZY2000/07/14A属于新产品，样架制造完毕后必须送国家安全生产北京矿山支护设备检测检验中心进行型式试验，之前由天晟质检部门严格按照下列标准进行厂内试验：MT/T587-1996“液压支架结构件制造技术条件”MT97-92“液压支架千斤顶技术条件”MT313-92“液压支架立柱技术条件”MT419-1995“液压支架用阀”MT312-2000“液压支架通用技术条件”2007年5月25日质检科对ZY2000/07/14A一号样架进行了七项强度试验。试验结果如下：顶梁两端集中载荷、顶梁扭转、顶梁偏载、底座两端集中载荷、底座扭转、平衡千斤顶推拉加载六项强度

39、试验内容，按照标准要求的压力和次数均达到要求。只有在做立柱连接件受拉试验时，上横销强度不够被拉弯，经过改进设计，再次试验通过。2007年5月27日，集团公司和埠村煤矿领导和技术人员在天晟公司进行了ZY2000/07/14A样架观摩和评议，对样架的设计和制造质量基本满意，并提出了改进和完善意见，一并写入样架评议纪要。 2007年6月初，样架型式检验通过后，天晟公司开始进行批量生产。一个月时间圆满完成了ZY2000/07/14A液压支架的制造任务，通过严格检验全部合格，顺利出厂。四、埠村煤矿地面模拟和井下使用在支架下井前，必须进行“三机地面模拟试验”，以便暴露问题，提前在井上解决。2007年8月初

40、，液压支架、采煤机和刮板输送机厂家一起在埠村煤矿进行了模拟配套，一次成功。目前ZY2000/07/14A液压支架已在埠村煤矿正常使用了将近一年，使用情况良好。埠村煤矿的综采实践证明，大倾角薄煤层综采在降低生产成本，减少生产人员，提高安全保障水平，提高生产效率和经济效益，保持有一个相对较高的原煤产量和良好的安全环境方面，意义重大。ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架科技查新报告山东天晟煤矿装备有限公司二0 0八年十月ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架经济和社会效益分析报告山东天晟煤矿装备有限公司二0 0八年十月ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架经济与社会效益分析

41、报告一、技术效益（1）、提高了大倾角薄煤层煤炭资源的充分回收目前，淄博老矿区1.3m以下的大倾角薄煤层基本上都采用单体液压支柱支护技术。由于薄煤层开采高度小，工作面作业空间狭窄，工作条件极差，开采率低下，安全性差，资源不能合理开发。ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架是根据薄煤层开采的特点，研究开发的高度低，适应大倾角薄煤层开采工作面的高效综采支护设备，成功地解决了大倾角薄煤层传统采掘技术难题。（2）、以ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架为重点的综采设备的使用，降低了工人的劳动强度，减少了工作面作业人数，大大提高了工作效率。 （3）、保证了大倾角薄煤层开采的安全性相对单体

42、液压支柱和铰接顶梁的支护方式，ZY2000/07/14A大倾角薄煤层液压支架具有以下的安全特点：支架支撑合力距离煤壁较近，可较为有效防止端面顶板的早期离层和破坏；平衡千斤顶可调节合力作用点的位置，增强了支架对难控顶板的适应性；采用双前连杆结构，缩小了支架高度尺寸，提高了支架抗扭强度；控顶距小，顶梁较短，对顶板的反复支撑次数少，减少了对直接顶板的破坏；采用了可靠的防倒防滑装置：底座安装双底调千斤顶、底座与输送机设有输送机防滑装置、顶梁设有支架防倒装置，满足了大倾角煤层开采需要；采用高强度钢板，可靠性高，耐久性强；液压系统控制可靠灵活、操纵省力，移架速度快；上述技术特点保证了ZY2000/07/1

43、4A大倾角薄煤层液压支架具有单体液压支柱无法相比的安全性。二、经济效益（一）、煤矿的经济效益使用综合机械化采煤设备生产，较高档普采每年预计多出煤炭17万吨（按日产1000吨×350天计算，年产35万吨。采煤二队高档普采生产，日产不足500吨，年产煤约18万吨），增加的产量按今年1-4月份正常水平吨煤盈利90.72元计算，年增加利润1542万，当年可基本收回投资。具体分析如下：1、成本减少情况：使用综采生产，能够减少人员。4411工作面综合机械化采煤每班用工大约18人，加上区队管理人员、辅助工13人，一个队只需在册职工73人足够，比高档普采现在的采二队103人，净减30人，减少一定的工

44、资支出。高档普采工作面工资总支出：2000元/人（平均月工资）×103人20.6万元综采工作面工资总支出：2000元/人（平均月工资）×73人14.6万元月净减工资：20.6万元14.6万元6万元年净减工资：6万元×1272万元、使用综采生产，减少了单体液压支柱的租赁费用。按照面长140m，可减少单柱1200棵，月减少租赁费1200×11.711.41万元，年减少租赁费1.41×1216.9万元使用综采生产，减少了乳化油的消耗，每月少用乳化油2吨×700014000元，约减少乳化油费用1.4万元，年减少乳化油费用1.4×12

45、16.8万元高档普采实际消耗坑木每月平均20.5m3×550元/m31.1万元元；实际消耗小杆每月平均17245条×0.3元/条0.5万元；每月实际平均消耗雷管5566发×1.21元/发0.7万元；每月实际平均消耗炸药2273kg×5.38元/kg1.2万元；小计每月减少3.5万元，年少消耗坑木、小杆、炸药、雷管计3.5×1242万元。2、成本增加情况：年增加掘进进尺6120米，增加成本6120米×734.14元/米449.3万元每个面较高档普采多打一条洞子，大约采10万吨多打600米，那么采出35万吨则多打洞子35×600

46、÷102100米，增加成本2100×734.14元/米154.2万元。入洗成本年增加49.3万元（材料0.66元/吨，电力2.24元/吨）以上增加成本652.8-147.7505.1万元。总成本为17万吨×237.99元/吨4045.8万元505.1万元4550.9万元。3、收入按1-4月份综合售价328.73元/吨计算，增产17万T,增加收入5588.4万元。4、年利润5588.4-4550.91037.5万元。使用综合机械化采煤，工作面的安全程度将大大的提高，降低了安全成本。工作人员将大幅度的减少，工作面产量将大幅度提高，职工的劳动强度将很大程度的减轻，职工队伍将更加稳定，经济效益将逐步提高。（二）、煤矿投资与收益比较： 4411综采工作面设备投入949万元，年可增加综合煤产量6.84万t，用于综采的煤层可采储量150万t，受益期为6年。按综合煤售价245元/t（含税），煤炭产品增值税税率13%、产品销售税金及附加10%