利用废旧支架改造超前支护支架技术分析

学术论文 2018-06-08 16:04:54
  1. 改进前存在的问题 
  随着开滦集团采矿技术的提高和液压支架的更新换代,目前设备公司存有大量的废旧支架。而对这些废旧支架的管理和维护也是成本开支的重头。就在这种大形势下,铁拓公司通过各方调研考察,总结以往大量的液压支架设计生产经验,大胆创新。通过论证决定利用唐山矿已经废弃的ZFS5600-16/32放顶煤支架作为原型,参照范矿正在使用的ZT2×4000/18/35型超前支护支架的形式及特点。最终改造成ZT2×2800/16/32型超前支护支架。 
  2. 改造的具体步骤 
  ZFS5600-16/32放顶煤支架为四连杆铰接形式,主要结构有顶梁、掩护梁、前后连杆、底座以及放顶煤机构等。立柱为四柱两列形式。根据该支架的结构特点,支架的顶梁、底座、连杆主体可以保留,在其基础上进行改造设计。 
  ZT2×2800/16/32型超前支护支架的形式为铰接式,顶梁和底座均采用分段铰接式,使其更好地适应巷道顶底板起伏变化以及运输和安装。支架前、后设计紧凑,中间设四连杆机构。支架两根立柱合理布置,不但具有足够的支护强度和较好的受力点,而且能保证设备布置和行人所需的空间。 
  该支架为左、右两架成一组使用,两架之间顶梁间由900mm行程的防倒千斤顶连接。每一架由前后两节组成,前节的顶梁后部与后节的中间伸缩梁相连,前节底座后部与后节的底座前部通过连接头和移架千斤顶相连,前后节互为依托,达到移架的目的。风巷共9架,采用左侧4架,右侧5架的形式,可满足超前20m支护。每列的首架和末架都设有内伸缩式回转前梁。工作阻力为2×2800kN,高度范围是1600mm~3200mm,单个底座宽度为520mm,支护强度为0.71MPa,底板比压为1.55MPa,中心距为1813mm。 
  ZT2×2800/16/32型超前支护支架主要由金属结构件、液压元件二大部分组成。金属结构件有:顶梁、掩护梁、前后连杆、底座、以及前梁、伸缩梁、中间梁、中间伸缩梁、护壁板等。液压元件主要有:立柱、各种千斤顶、液压控制元件(主控阀、单向阀、安全阀矿用抗震压力表、调压阀等)、液压辅助元件(胶管、弯头、三通等)。具体改造步骤如下: 
  2.1 顶梁部分。顶梁有左前顶梁、右前顶梁、左中顶梁、右中顶梁、左后顶梁和右后顶梁6种。用两个ZFS5600-16/32放顶煤支架顶梁分别割成ZT2×2800/16/32型超前支护支架前顶梁所需要的前后两段进行对接,拼成一个前顶梁。割剩下的部分又可以用作中顶梁的后段。这样6种共9个顶梁只需要8个废旧顶梁就可以完成。做到旧件最大程度的利用。对接的焊缝位置两侧贴Q460,30mm厚的钢板。一可以起到加强的作用,二是用作与掩护梁连接的耳板。在结构设计中,具体解决了使用中的缺点和不足。以前防倒千斤顶的连接方式都是钢板拼接与十字头连接的形式,这种形式刚性比较大,在井下复杂的工作环境中容易出现拉裂的情况。这次改造对这方面进行了创新,改成铸件连接座与十字头的连接形式,这种形式更灵活,能够适应井下的复杂工作状态。 
  2.2 底座部分。底座有左前底座、右前底座、左中底座、右中底座。将ZFS5600-16/32放顶煤支架底座分别割成所需要的前后端进行对接,在焊缝位置贴Q460,30mm厚的钢板进行加强,也用做与前后连杆连接的耳板。在前后两端栽上与防滑千斤顶和移架千斤顶连接的耳板。局部进行加强处理。 
  2.3 连杆部分。前连杆有左前连杆和右前连杆两种。用ZFS5600-16/32放顶煤支架的前连杆分别割成所需要的前后两段进行对接。在对接的焊缝位置贴上Q460,30mm厚的钢板以作加强,如图1所示。后连杆有左后连杆和右后连杆两种。也是用ZFS5600-16/32放顶煤支架的前连杆分别割成所需要的前后两段进行对接,如图2所示。 
  2.4 其他部件。超前支架的前梁、伸缩梁、中间梁、中间伸缩梁积极护壁板等部件由于受到ZFS5600-16/32放顶煤支架结构的限制,无法利用旧件进行改造,只能全部制新。 
  2.5 液压元件方面。ZFS5600-16/32放顶煤支架的立柱,可以用到新的超前支架中。其余的千斤顶跟超前支架所需千斤顶的行程差别太大,无法利用。胶管以及阀件由于长期露天存放已经报废,也无法利用。 
  3. 改造完成后产生的效益 
  本次改造设计的核心精神是在满足超前支架设计规范和使用性能的前提下,尽量多的保留原ZFS5600-16/32放顶煤支架的部件。尽量增大旧件的利用率,进而减少成本。结构件中保留下来的旧件重量是31.36t,总的结构件重量为93.6t,旧件的利用率为33.5%。液压件中的立柱也是将原放顶煤支架的立柱利用上,最大程度上沿用了旧件,每套支架节省制作成本30万余元。该支架的完成并在井下成功的投入使用,得到了矿方的一致好评,并大力推广,更得到了局领导的高度重视。一是可以把矿方大量闲置的废旧设备充分利用起来,减少设备的保管、维护成本;二是可以满足井下正常生产所需要的必要设备投入;三是可以提高我局在整个行业内的竞争力,在大环境低迷的时期,成本的降低就是意味着效益的增加。 
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