矿山机械专题3液压支架和工作面刮板输送机的现状与发展

液压支架的现状与开展赵继云1.国内液压支架技术现状我国在１９６４年由太原分院和郑州煤机厂设计７０型迈步式自移支架，从此开场了液压支架的国产化道路。１９８４年，北京开采所、沈阳所、郑州煤机厂在沈阳蒲河矿进展我国第一套放顶煤液压支架的工业性实验，继而研制了多种低位、中位和高位放顶煤支架，胜利地在缓倾斜厚煤层和急倾斜厚煤层程度分层任务面运用。１９９０年后，国产液压支架得到了全面的开展，到１９９８年止，全国已建成８８处高产高效矿井，其中１４处矿单个任务面的单产达１５．７２万ｔ／月，原煤消费人员效率达９．１６ｔ／工，综采机械化程度达４９．３２%，到达了世界先进程度。〔1〕我国液压支架的根本架型１〕ＺＺ系列支撑式支架该系列支架切顶才干强，稳定性好，支护强度大，易于操作。支架的任务阻力为２０００～１００００ｋＮ，支架高度０．９～４．７ｍ，普通在任务面倾斜１５°以上时配防倒防滑安装。支架的构造特点为:立柱呈Ｘ、Ｖ型布置，两柱支顶、两柱支掩或四柱支顶；顶梁为整体、楔型或铰接型，有前伸缩梁或挑梁；有长短两种掩护梁；底座有整体分体、半钢性分别底座，可设抬底座机构；单侧活和双侧活侧护板或不设侧护板，侧护板有全封锁或半封锁两种，型式为直推式或合页式；本架或邻架操作。２〕ＺＹ系列掩护式支架该系列支架采高范围大，支架长度短，相对本钱低，操作灵敏。支架的任务阻力为１８００～６０００ｋＮ，支架高度０．７５～３．８ｍ。其构造特点为:两立柱支顶，个别有另一柱支撑掩护梁替代平衡千斤顶；整体和铰接或楔型顶梁，有前挑梁或伸缩梁；整体分体、半钢性分别底座，设抬底座机构；本架或邻架操作。〔２〕不同采煤方法中运用的国产液压支架１〕缓倾斜厚煤层一次采全高支架大采高支架总共１０余种，大多为ＺＹ型掩护式支架，少数为ＺＺ型支撑式支架，支架高度２～５ｍ，任务阻力３２００～１００００ｋＮ。支架构造特点:各铰接孔间隙小、制造精度高、支架稳定性好，支架侧推力大，充分思索防倒防滑，有调架机构，有很好的护帮机构，普通有伸缩梁，能即时支护和防片帮，多为本架操作。２〕缓倾斜薄煤层液压支架由于薄煤层支架对其空间有严厉要求，所以整体顶梁尽能够薄且较长；推杆中长；立柱可以Ｘ型布置；支架前部有宽度不少于５００ｍｍ的空间，从而保证行人平安；邻架操作。３〕大倾角煤层一次采全高液压支架对倾角为２５°～４５°的煤层来说，液压支架应有较大初撑力和任务阻力，各铰接孔间隙要小，制造精度要高，以保证支架的稳定。支架应有可靠的防倒防滑和调架安装，活动侧护板应有较大行程和推力，支架与采煤机道之间需设防砸平安挡板，底座应设脚踏板或扶手。这种支架多为ＺＹ掩护式，邻架操作。４〕厚、特厚倾斜煤层分层铺网支架架型为ＺＺ支撑式、ＺＹ掩护式和垛式，有铺顶网和铺底网之分，可采用架前铺联网或架后铺联网方式，机械或手工操作，其中手工联网又分横联和竖联两种方法。这种支架的特点是任务阻力稍大、掩护梁和底座中有充足的空间，便于运用。多为本架操作。５〕特厚煤层放顶煤液压支架ａ．高位放顶煤支架放顶煤支架按放煤位置可分高位、中位和低位三种。高位放顶煤支架高度１．５～３．５ｍ，任务阻力２０００～５６００ｋＮ，为邻架操作，也可用于缓倾斜和倾斜特厚煤层程度分层开采。支架构造特点:顶梁较小，为小托梁，有伸缩梁或小挑梁；掩护梁较长，开天窗，上面有放煤槽，放煤角度大于３５°；前立柱为两柱或单柱，后立柱为单柱、三柱〔或两柱〕，均支撑在掩护梁上，为便于增大放煤角度和放煤窗口，另可设置一根立梁；托梁侧护板多为双侧活动式，假设是硬煤那么需设钻机钻孔位置。高位放顶煤支架为单运输机式，有单铰接和四连杆两种，底座可插底或不插底。缺陷是煤尖大，放煤点高，支架底座前端比压大，放煤时任务面行人受阻，平安出口减少。ｂ．中位放顶煤支架该类支架为双运输机式，可用于缓倾斜和急倾斜特厚煤层程度分层采煤。掩护梁开天窗，天窗有插板和回转式两种。四立柱可全部支在顶梁上，或将其中两柱支在顶梁、另两柱支在掩护梁上。连杆型式有单铰接和四连杆两种。邻架操作或部分邻架部分本架操作。该种支架假设被用于三软煤层时应采用侧护板全封锁式构造，为了降低对底板比压，底座面积需尽量加大，可采用全封锁或半封锁构造。顶梁分整体和铰接两种，少数带挑梁，普通有伸缩梁，便于立刻支护。支架任务阻力为３０００～６０００ｋＮ，支架高度１．５～３ｍ。中位放顶煤支架受力形状好，抗扭才干强，不易倒架，煤尘少。缺陷是放煤点高，底座长，调架困难，后运输机置于底座上，位置高，人工清浮煤劳动强度大，且由于掩护梁开天窗，放大块煤时窗口很容易被堵塞。ｃ．低位放顶煤支架低位放顶煤支架的放煤口位于掩护梁下方，后部运输机直接放在底板或底座后部的拖板上。由于放煤口三面敞开，不丢脊背煤，回收率相对较高；煤尘小，放煤口大，不易堵塞；根据要求，可在每组支架放煤口的下风侧和靠任务面一侧各装４个喷头，支架放煤或移架时，本架支架或者相邻支架的喷雾自动翻开灭尘。支架顶梁长，反复支撑，放煤效果好，便于维修和操作。ｄ．轻放支架这种双运输机轻放支架可用于特厚煤层中任务面长度不太规那么的断层边角带和剩余煤柱的开采，任务阻力为１８００～２５００ｋＮ，支护强度０．５～０．５８ＭＰａ，支架高度１．６～２．４ｍ，分量５．７～８．２５ｔ，中心距１．２５～１．５ｍ。其构造特点为:掩护梁和顶梁为一整体，带挑梁或内伸缩前梁，仰俯采角普通为±１５°；连杆为单摆杆；整体大侧护板或小侧护板。由于该类支架同时具备放顶煤支架、铺网支架和普通ＺＺ型支架的运用功能，且分量轻，便于安装、增减和运输，所以运用效果良好。６〕难采煤层液压支架三软煤层液压支架该类液压支架要求底座面积尽量大并具备抬底座功能，采用底座半封底或全封底以降低底板比压。顶梁要具备立刻支护功能，带伸缩梁或伸缩梁加挑梁，其侧护板应使支架处于全封锁形状，多为邻架操作。两硬煤层液压支架该类支架多为ＺＺ型，要求任务阻力大，切顶力大，顶梁为整体、楔型和铰接前梁带挑梁式，掩护梁需尽量短，与程度夹角大，底座为半钢性分体式，平安阀应有足够的流量以抵抗顶板冲击。邻架或本架操作。2、国外综采液压支架情况美国、澳大利亚等兴隆国家的煤矿实现是高产高效开展方式，高投入高产出。设备为大功率、高可靠性全自动化的综采设备，其综采液压支架供货商主要是DBT公司和JOY公司，由于具有设计、整体配套制造和可以提供多种综采设备，而具有最强的实力，其液压支架的研讨和制造程度处于国际领先，所设计和消费的液压支架具有以下特点：液压支架以二柱掩护式为主，支架构造简单、适用、动作少；液压支架强度高，选材好，无论液压件和构造件具有较高的寿命；液压支架过人、吊装等细节设计思索细致；液压支架任务阻力较大，且具有一定的富有。由于二柱掩护式的立柱缸径较大，支架中心距大都为1.75m；液压支架运用电液控制，移架速度控制在8秒以内，加快任务面的推进速度，实现高产，支架与运输机、采煤机等综采设备实现自动化联控。3.我国综采液压支架与国外的差距国内液压支架经过引进、消化、开展，如今具有较高的设计制造程度。且架型多、种类全，适用各种地质条件和各种采煤方法的支架都有，很多架型处于国际领先程度。由于具有平面受力分析和模拟压架三维有限元分析手段，支架设计程度与国外相比并不落后，甚至超越国外；国外支架构造件大都采用70公斤级强度板或部份采用80公斤级强度板，国内近几年也采用竞赛多，但由于国内钢板曲强比太小；钢板综合机械性能与国外比差距很大，这个要素是影响支架分量的主要要素；国内高强度焊丝及焊缝成型与国外存在差距；国内不能消费电液阀，其阀的加工及寿命在支架方面与国外差距最大；国内密封件虽然采用了聚氨脂，但聚氨脂的配方及可靠性较国外差，国外聚氨脂“O〞形圈大量运用，立柱、千斤顶密封采用整体软硬不同的密封方式。1.1技术性能以国内外大力开展的掩护式液压支架为例:国产支架的最大任务阻力为6000kN，立柱最大缸径为价320mm，支护强度0.9一1.OMPa，支护高度5m，支架间距1.5m;而国外同类支架的最大任务阻力达12000kN，立柱最大缸径480mm，支护强度1.4~1.5MPa，支护高度6m，支架最大间距2m1.2控制系统国产液压支架的控制方式主要是手动液压控制〔国外20世纪70年代的控制方式〕，单架支架的移架速度为15s左右。虽然我国从20世纪80年代起就对液压支架的电液控制系统进展了研讨，但在系统设计和电磁阀、传感器及其它关键元部件的性能、可靠性等方面距实践运用仍有相当大的差距。目前，国外液压支架几乎全部采用电液控制技术，其移架速度可达5~8s。1.3液压元件〔1〕国产液压支架平安阀的额定流量普通为100L/min，而国外支架平安阀的流量已达500L/min。由于国产平安阀流量小，在顶板压力增大时，容易呵斥立柱鼓胀，这是国产支架损坏的一个重要缘由。〔2〕国产液压支架液压阀多以45钢为根底资料，加外表镀锌〔防锈〕处置，其防锈才干普通为3~6个月;而国外支架液压阀多运用铜合金壳体和高强度不锈钢阀芯，阀件不存在锈蚀问题。国产支架液压元件的密封件多为橡胶制品，运用寿命为2年左右;而国外支架的密封件多采用高分子复合资料，其运用寿命可达5年。〔3〕液压阀的耐久性实验远低于国外规范。如操纵阀的耐久性实验，国内要求为5000次，而国外标为20000次以上。4.国内支架提高程度所采取的措施选用WCF-80优质板和进口部份板；保证焊前预热焊后热时效处置提高焊缝质量；阀的加工全部在加工中心进展加工，阀采用锥刚性密封，既提高了流量，又保证了精度；关键密封件进口；电液阀及控制系统与国外联营，因德国有很多公司被DBT所挤压，又具有很好的技术实力，协作可以实现。5.液压支架电液控制系统的运用现状及开展趋势国外最早在20世纪70年代开场开发研制液压支架用的电控系统，80年代开发研讨任务进入本质性运用的阶段。到了20世纪90年代，液压支架电液自动控制技术曾经成熟，任务性能和可靠性已能满足运用要求，因此开展非常迅速，成为兴隆产煤国家综采任务面液压支架的规范控制配备。据不完全统计，目前已有近300多个综采任务面运用电液控制液压支架，主要集中在美国、澳大利亚、德国、中国、斯洛文尼亚、南非、俄罗斯、波兰、墨西哥、加拿大等国家。液压支架电液控制系统在美国、澳大利亚、德国等煤炭消费兴隆的国家曾经得到了普遍的运用，而在国内的神东集团、兖矿集团、铁煤集团、开滦集团也得到了胜利的运用，获得了很好的技术经济效果。液压支架电液控制系统是实现综采任务面高产高效的关键技术设备，也是今后的开展方向，这是我国国民经济快速开展和煤炭消费高产高效集约化开展的需求，是煤炭消费技术开展提高的必然结果。5.1液压支架电液控制系统的优越性液压支架电液控制系统是具有单片机、传感器等电子安装和液压回路控制部件的、可以根据消费需求而控制液压支架自动动作的系统。优点：1〕将液压支架的降架、拉架、升架、推移前部保送机、拉后部保送机、收护帮板、伸护帮板、喷雾洒水及放顶煤等动作由原来的人工手动操作改为电液自动控制、程序化操作，可以与高效采煤机相匹配加快任务面推进速度，显著提高采煤任务面的消费效率；2〕可以实现跟机自动化作业、降低工人的劳动强度，改善工人的劳动条件、减少任务面的操作人员，改动煤矿消费落后危险的社会笼统。3〕可以处理特殊地质条件和困难消费条件下的消费工艺问题，例如在薄煤层任务面人员无法在任务面内操作的条件下，可以实现无人化任务面〔需与刨煤机系统配合运用〕；4〕可实现多架同时推保送机并可定量推进，保证保送机缓慢弯曲，防止中部槽衔接处产生过大的应力，延伸保送机的寿命，同时可以维护任务面保送机的平直性，实现任务面的平直推移；5〕易于实现带压移架，对于维护顶板的稳定性和防止冒顶事故非常有利；6〕可以较好地控制了支架初撑力，显著地改善支护效果和任务面管理程度。5.2主要供应商的根本情况目前，在国际市场上以德国DBT公司、JOY公司和德国MARCO公司的产品占主导位置。美国、澳大利亚以DBT公司、JOY公司为主〔根本上各占50%〕，德国以MARCO公司为主〔以往占70%以上，2002年全部〕。在中国，DBT公司9套〔神东集团5套、铁煤集团2套、西山集团1套、晋煤集团1套〕，JOY公司3套〔神东集团3套〕，德国MARCO公司〔北京天地玛珂公司〕3套〔兖矿集团1套、开滦集团2套〕。〔2003年数据〕德国采矿技术配备〔DBT〕德国采矿技术配备〔DBT〕是鲁尔煤炭股份公司下属的一个企业。由哈尔巴赫-布朗机械厂、赫尔曼-赫姆夏特机械厂、威斯特伐利亚-贝克瑞特工业技术股份3家专业消费厂家合并结合于1995年成立。该公司向用户提供全套煤炭高效技术和配备。DBT在美国、澳大利亚、南非、波兰和法国设有子公司，主要业务范围集中在回采任务面的配备上。DBT在液压支架、运输机、采煤设备、电液控制和驱动技术领域内处于指点位置。该公司的最新产品型号为PM4，是在威斯特伐利亚与MARCO公司协作开发的PM2的根底上开展起来的，在技术上是成熟的，并且在美国、澳大利亚运用良好。德国MARCO控制系统公司德国MARCO控制系统公司成立于1982年专业制造工业控制系统和元件，主要产品为PM系列液压支架电液控制系统、压电陶瓷元件、驱动器和传感器，其电液控制系统在德国的市场主导位置。该公司德国设有3个分部、在中国有合资公司、在美国有分公司，担任产品液压支架电液控制系统销售和技术效力。该公司是最早开场进展液压支架电液控制系统的公司之一，其最新产品型号为PM31，在技术上处于领先位置。JOY公司JOY公司总部设在美国，是一个跨国的煤炭机械综合公司，向世界各国提供采煤机、保送机液压支架等全套采矿设备，在美国、澳大利亚等国占有一半以上的市场份额。支架电液控制系统由其收买英国公司〔较早开发支架电液控制系统的公司之一〕在英国消费制造。产品在技术和工艺上也较成熟，但其设计思绪与德国不同，构造比较复杂，分量、体积都比德国产品大得多，运用效果不如DBT公司和MARCO公司的产品。北京天地玛珂电液控制系统北京天地玛珂电液控制系统是由天地科技股份公司、德国玛珂系统分析与开发及公司员工共同持股的中外合资、股份制，主要从事液压支架电液控制系统的研发和运营，在德国玛珂公司投入公司的PM31型液压支架电液控制系统的根底上，结合中国煤矿的技术条件进展改良、提高、逐渐国产化。对于国内还难以自行消费的关键零部件，先从国外市场上直接采购，同时进展国产化研发任务，一旦国内掌握了加工技术，产质量量合格，那么采用国内的产品。支架控制器是液压支架电液控制系统的中心，其主要开展趋势：操作软件逐渐向智能化开展；通讯系统向国际规范现场总线靠拢；并将与任务面其它设备之间实现接口，实现相互联动、协调任务，使任务面向少人自动化、无人化自动化方向开展；控制器的操作向遥控化方向开展；电源系统向智能开关型方向开展。5.3开展趋势与运用展望先导阀是实现控制的关键部件目前各公司的液压支架电液控制系统中的先导阀大多采用以电磁铁作为电-机械转换元件。电磁铁技术开展时间较长，技术成熟，产品性能稳定可靠，且有动作速度快的优点，但其启动电流较大，对阀的构造有一定的要求。因此，井下平安条件下同一路电源同时启动的电磁阀的数量遭到一定的限制。目前，德国某公司开发研讨的用“压电〞资料制造电-机械转换元件，它可以替代目前的电磁铁，大幅度减少耗电量。主控阀将向大流量的方向开展。估计在未来的5年，液压支架电液控制系统将在中国的煤矿得到普遍的运用，而且消费效率将会大幅度地提高，自动化消费的程度将上一个新的台阶。刮板保送机现状与开展一、我国煤矿刮板保送机的开展现状1964年，我国第一台运用四环链的可弯曲刮板输进机SGW--44型保送机在张家口煤机厂研制胜利，实现了刮板保送机的延续运输。1974年我国第一台综采任务面运用的SGW--150型边双链刮板输进机在张家口煤机厂研制胜利，与采煤机和液压支架配套运用，使采煤任务面实现了从采煤、运燃到支护，椎移的机械化作业。但是，不断到七十代来，因采煤任务面设备程度的制约，我国的采煤方法还主要是炮采和普采，消费效率低、平安得不到保证。从二十世纪七十年代末，我国相继从国外引进了一批成套综采设备，采煤方法跨入了综采时期。采煤工业的迅速开展要求提供大批量的国产化综采设备，就是在这种情势下，国内煤机厂在八十年代初先后制造出730/264和764/264型中双链和边双链的刮板保送机及其配套的转载机、破碎机，实现了综采刮板保送机的国产化。从此，我国的综采机械化进入普及和开展时期。为顺应综采任务面日益增长的对保送机功率、适量、运距加大的要求，张家口煤机公司等国内煤机制造企业对槽宽730、764机型自动产化后不久就开场了改良提高任务。经过十几年的开展，到九十年代初，槽宽764机型装机功率由2×132千瓦增至2×315千瓦；小时适量由600吨增至1000吨；铺设长度由150米增至200米。在改良提高这种机型的同时，也加强了对这种机型可靠性的研讨。中部槽闰结合强度到达2000KN，中部槽与挡板、铲煤板间的联接强度也大幅度提高，过渡槽的构造改良，提高了整机可靠性和运用寿命。总之，这个机型到目首为止，其性能与可靠性已不是最初翻造的程度，都得到了提高和加强。张家口煤机公司消费的槽宽764系列轧槽帮的机型，适用最大拉架力46吨的架型；是年产百万吨任务面较为理想的机型。名称SGZ764/264SGZ764/400SGZ764/630输送能力（t/h）6008001000设计长度（mm）150200200装机功率（KW）2×1322×200中部槽规格（mm）1500×764×2222－φ30×108-C圆环链规格（mm）2－φ22×862－φ26×92-C刮板链速（m/s）0.961.101.03采煤机牵引方式有链牵引或无链牵引（齿条、销排）有链牵引或无链牵引（齿条、销排）有链牵引或无链牵引（齿条、销排）764型刮板保送机主要技术参数进入二十世纪九十年代，采煤工量高速开展，尤其是放顶煤开采方法的推行，对刮板输进机的性能、强度和可靠性提出了更高的要求.八十年代经过引进开发的轧制槽帮刮板保送机机型已不能顺应60吨以上拉架力拉型的需求、功率、运量已到达了这种槽帮机型的极限，现场运用中，出现刮板保送机，才干缺乏，事故率升高，制约了采煤技术的开展，亟特提高刮板机的技术配备程度。铸造槽帮保送机代表型主要技术参数名称SGZ730/320SGZ764/400SGZ880/800SGZ764/630SGZ900/750输送能力（t/h）设计长度（mm）装机功率（KW）6002002×1608002002×20012002002×31515002502×40018002502×375卸载方式端卸或侧卸圆环链规格（mm）2－φ26×92—C2－φ30×108－C2－φ34×126－C刮板链速（m/s）1.101.101.031.101.31采煤机牵引方式无链牵引（齿条、销排）无链牵引（销排、超级链轨）整机过煤寿命300350400500500技贸结合、技术引进刮板保送机主要技术参数名称技术参数名称技术参数输送能力（t/h）设计长度（mm）装机功率（KW）供电电压（V）卸载方式紧链方式采煤机牵引方式20002503×375双速电机3300交叉侧卸液压马达紧链装置超级链轨中部槽规格（mm）中部槽型式槽间联结型式圆环链规格（mm）刮板链速（m/s）减速器型式过载保护型式1500×1000（内宽）×380整体铸焊中部槽哑铃联结，强度3000KN2—Φ34×126加强链1.31垂直、平行布置行星减速器摩擦限距离合器整机过煤寿命600万吨长运距、高可靠性刮板保送机

成套设备主要技术参数名称SGZ1000/1400输送机SGZ1000/525输送机输送量（t/h）设计长度（m）装机功率（KW）刮板链速（m/s）刮板链型式圆环链规格电动机电压减速器型式紧链装置采煤机牵引方式卸载方式2500～30003002×7001.25中双链38X137mm紧凑型加强链3300V（双速）双级NGW型行星传动减速器液压马达及可伸缩机尾齿轮－齿型销轨式交叉侧卸3500605251.8中双链2—Φ34×126—C3300V（双速）圆锥—行星传动减速器盘－阻链器和伸缩机头辅助紧链整机过煤寿命800万吨1000万吨二、我国刮板保送机与国际先进程度的差距1、整机性能方面的差距〔1〕运输才干国外到板输进机的最大小时运输才干已达5000t，我国近几年各矿区引进国外的刮扳保送机小时运输才干为2000～2500，2003年神东公司引进JOY的2套刮板保送机小时运输才干为3500t，目前国内制造并已提供用户运用的输进机最大小时运输才干为2500t，与前几年引进的程度相当。〔2〕运输间隔国外刮板保送机的最大运输间隔为430m，我国引进保送机的最大运输间隔为300m，国内制造的保送机为300m；〔3〕装机功率国外刮板保送机最大装机功率为4×800kW．我国最新引进保送机的最大装机功率为3×700kW，国内制造保送机的装机功率为2×700kW；中部槽的最大宽度为1200m；〔4〕圆环链规格国外刮板着送机运用的圆环链规格到达Φ48～52mm，国内制造保送机运用圆环链的最大规格为Φ42mm。2、技术先进性方面的差距国外最先进的综采任务面运用的重型刮板保送机采用了CST可控软启动传动安装，实现