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摘要：综合机械化采煤技术的不断发展，使我国的煤炭开采更加方便、高效。液压支架是综合机械化采煤技术中的重要组成设备。ZF-7000液压支架是由潞安集团自主研发的，在司马煤矿1107工作面的使用过程中出现了一些问题，比如操作阀过低、液压油残余、连接耳容易损坏等。通过大量研究分析，对液压支架的相关部件进行了技术改进，使其更加适合司马井田的实际使用情况。
关键词：矿山机械；ZF-7000支架；加高座；回液系统；连接耳
中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0049-02
一、概述
我国是世界上为数不多的以煤炭作为主要能源的国家之一，每年对煤炭的需求量非常大。据统计，2010年我国的煤炭产量约32亿，占世界比重的38.8%。煤炭的开采过程中，矿压显现规律和顶板管理是两个值得重视的大问题。钱鸣高院士提出了岩层控制的关键层理论，在采场覆岩层中存在着多层岩层时，对岩体活动全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。关键层的断裂将导致全部或相当部分的上覆岩层产生整体运动。近年来，随着我国技术和理论的不断提高，联合开采和综采技术得到了很好的发展。如孙春东[3]针对阳邑煤矿1.0m极近距离煤层联合开采条件，应用常规错距理论和岩层移动理论，得出了其矿压规律。这些理论和实践成果都为我国的煤炭开采和安全提供了有利条件。
地质良好的工作面，综采技术得到很好的应用，其中，液压支架是综采设备的重要组成部分。液压支架能够可靠而且有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和输送机。通常液压支架与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度。液压支架纵横向稳定性好、防护性能强、移架速度快，在综采及综放的长壁综采工作面普遍适用。本文基于ZF-7000液压支架在司马煤业公司1107工作面使用过程中出现的几个问题，进行大量的现场观察和分析研究，对其进行技术改进，最终完美地解决了这些难题，使ZF-7000支架的使用更加方便、
高效。
二、支架和工作面概况
司马煤业有限公司位于山西省境内，1107工作面煤层属下二叠统山西组下部的三号煤层，赋存稳定，煤厚变异较小，煤层结构较简单。工作面总体地势东高西低，总体呈一西倾的单斜构造，倾向270°～322°，倾角0°～12°，工作面东部、西部坡度较大，中部较缓，局部地方底板可能出现起伏变化，形成小型向斜及背斜。
在1107工作面开采过程中引进ZF-7000液压支架，该支架由潞安集团自主研发，性能优越，具有支架初撑力大、工作阻力大、支护高度调节范围大、支护强度大和控顶距大等优点，能够有效的解决顶板压力大、煤墙片帮、顶板破碎等问题。支架支撑高度1.95～3.8m，支护强度达0.9MPa，支护面积7.7m2。
三、存在的问题
ZF-7000支架在设计时考虑到安装运输的方便，操作阀组为立式布置。操作阀的安装位置较低，员工作业时只能蹲着进行，长时间连续作业劳动强度大。而且1107工作面初采期间为仰采，煤墙有一定的片帮现象，顶板相对比较破碎，很容易出现架间漏矸及煤墙片帮，有可能滚落到支架内导致操作人员受伤。
ZF-7000支架的回液系统是通过在每组支架安装一个Φ51主回液逆止阀门来实现的。然而工作面乳化液泵停止工作后，本架的支回液系统内还存有少量的压力液体，这就给支架的维护和检修留下了不安全因素。比如，支架液压系统内有了故障需维修处理时，虽已经将乳化泵停止，但支架支回液系统内的压力液体无法释放，在拆管、卸阀过程中，受压力作用液压管头、液压元件极易弹出，很容易出现乳化液射向维修人员的现象，对工人的人身安全造成了一定伤害和威胁。
工作面支架与前溜是通过连接耳连接，工作面端头尾架与正规架的推移连接耳长度一样。与中间支架相比，端头尾支架的推移框架要长一点。当支架推移前溜时，推溜过程中端头尾架推移连接耳受力相对较大，容易出现端头尾架推移座开焊甚至崩裂现象。上述问题的存在不仅增加了员工更换推移座的工作量，耽误了工作效率，而且是较大的安全隐患，给矿井安全生产带来不便。
四、改进方法
（一）加高座的设计
经过现场应用后，员工反映，ZF-7000支架操作阀安设位置较低，人员只能蹲着进行支架的各项作业。由于ZF-7000支架四连杆机构处与ZF-6000支架不同，没有加焊固定支架操作阀组的固定平台，导致支架操作阀无法直接固定在支架四连杆机构上。对于这情况，适合做一个加高座，将操作阀加高，但是不改变操作阀安设形式，仍为立式安设。然而加高座的设计高度却是一个很大的问题，决定进行不同高度的初期试验。针对支架高压管路的长短、富余量以及工作面的实际情况，采用槽钢制作了3个高度不同的加高座，高度分别为200mm、250mm和300mm，并在井下分别进行安设，以检查使用效果。
由于高压管的富余量不多，安装300mm高的加高座时比较重新更换支架管路，在成本和工作量上都有所不便，故取消300mm的加高座方案。将200mm和250mm的加高座安装在支架上，安设在工作面中部，以对比效果。井下使用过程中发现，将操作阀抬高后，员工可以立着身子进行作业，不仅省时省力，而且灵活方便，在遇到突发事件时可以及时闪躲。对装有两种不同高度加高阀的支架进行比较，200mm高的更加占优势。当工作面结采回撤支架时需把支架落到一定高度才能出架，200mm高的更加方便。采用100mm的角钢切割后对焊，即可制作成200mm的加高座，同时在加高座中间加上一根圆杆增加其强度，装配图如图1所示：
（二）回液系统改进
针对ZF-7000支架的回液系统中存在的问题，研究决定在系统中加一个释放剩余压力液体的阀门，其中包括一个Φ19三通、一个Φ19内接头和一个Φ19截止阀。在进行维修或处理故障时，首先打开释放回液的Φ19截止阀，待截止阀内液体流完后，再进行检修。这样改进之后既可以完全释放支架剩余压力，又可以保证维修人员在检修时的人生安全，而且将乳化液的损失降到了最低，节省了回采成本。
（三）推移连接耳的制作
通过长期现场观察和研究发现，端头尾支架与中间支架推移前溜时不同步是导致推移座损坏的直接原因。为此，设计制作了一种特制的推移连接耳，这种连接耳的强度与原有连接耳保持一致，但考虑到端头尾架推移框架比中间支架推移框架长30mm，故设计时比原有连接耳较短30mm。将端头六组支架的推移连接耳采用新的连接耳进行更换，在推移前溜时，工作面支架能够整体同步向前推移，极大的降低了推移座损坏的几率，从根本上解决了这个问题。
五、结论
矿山机械在现代采矿工程中起着不可替代的作用，使我国的煤炭开采不断的向着机械化、高效化、绿色化、安全化发展。ZF-7000支架操作阀安装加高座后，大大减轻了操作员工的劳动强度，提高了安全性能。回液系统剩余压力释放系统的相继安装，也得到了很好的反响，很好的提高了使用过程中的安全性能。通过安装自制的推移连接耳，端头尾推移座损坏的概率大大降低，节省了生产成本。
参考文献
[1] 中研网．2010年中古煤炭产量概述[EB/OL].http://www.gtja.com.
[2] 钱鸣高．岩层控制的关键层理论[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2003．
[3] 孙春东，杨本生，刘摇超．1.0m极近距离煤层联合开采矿压规律[J]．煤炭学报，2011，36（9）．
[4] 陈国山．采矿概论[M]．北京：冶金工业出版社，2008．
[5] 陈永亮，王向伟，潘高峰，等．液压支架试验台电液多轴加载系统耦合调平控制[J]．煤炭学报，2011，36（10）．
作者简介：耿春喜（1975-），男，山西长治人，山西潞安集团司马煤业有限公司助理工程师，研究方向：煤层开采、顶板管理和瓦斯防治。
（责任编辑：陈 倩）
关键词：矿山机械；ZF-7000支架；加高座；回液系统；连接耳
中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0049-02
一、概述
我国是世界上为数不多的以煤炭作为主要能源的国家之一，每年对煤炭的需求量非常大。据统计，2010年我国的煤炭产量约32亿，占世界比重的38.8%。煤炭的开采过程中，矿压显现规律和顶板管理是两个值得重视的大问题。钱鸣高院士提出了岩层控制的关键层理论，在采场覆岩层中存在着多层岩层时，对岩体活动全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。关键层的断裂将导致全部或相当部分的上覆岩层产生整体运动。近年来，随着我国技术和理论的不断提高，联合开采和综采技术得到了很好的发展。如孙春东[3]针对阳邑煤矿1.0m极近距离煤层联合开采条件，应用常规错距理论和岩层移动理论，得出了其矿压规律。这些理论和实践成果都为我国的煤炭开采和安全提供了有利条件。
地质良好的工作面，综采技术得到很好的应用，其中，液压支架是综采设备的重要组成部分。液压支架能够可靠而且有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和输送机。通常液压支架与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度。液压支架纵横向稳定性好、防护性能强、移架速度快，在综采及综放的长壁综采工作面普遍适用。本文基于ZF-7000液压支架在司马煤业公司1107工作面使用过程中出现的几个问题，进行大量的现场观察和分析研究，对其进行技术改进，最终完美地解决了这些难题，使ZF-7000支架的使用更加方便、
高效。
二、支架和工作面概况
司马煤业有限公司位于山西省境内，1107工作面煤层属下二叠统山西组下部的三号煤层，赋存稳定，煤厚变异较小，煤层结构较简单。工作面总体地势东高西低，总体呈一西倾的单斜构造，倾向270°～322°，倾角0°～12°，工作面东部、西部坡度较大，中部较缓，局部地方底板可能出现起伏变化，形成小型向斜及背斜。
在1107工作面开采过程中引进ZF-7000液压支架，该支架由潞安集团自主研发，性能优越，具有支架初撑力大、工作阻力大、支护高度调节范围大、支护强度大和控顶距大等优点，能够有效的解决顶板压力大、煤墙片帮、顶板破碎等问题。支架支撑高度1.95～3.8m，支护强度达0.9MPa，支护面积7.7m2。
三、存在的问题
ZF-7000支架在设计时考虑到安装运输的方便，操作阀组为立式布置。操作阀的安装位置较低，员工作业时只能蹲着进行，长时间连续作业劳动强度大。而且1107工作面初采期间为仰采，煤墙有一定的片帮现象，顶板相对比较破碎，很容易出现架间漏矸及煤墙片帮，有可能滚落到支架内导致操作人员受伤。
ZF-7000支架的回液系统是通过在每组支架安装一个Φ51主回液逆止阀门来实现的。然而工作面乳化液泵停止工作后，本架的支回液系统内还存有少量的压力液体，这就给支架的维护和检修留下了不安全因素。比如，支架液压系统内有了故障需维修处理时，虽已经将乳化泵停止，但支架支回液系统内的压力液体无法释放，在拆管、卸阀过程中，受压力作用液压管头、液压元件极易弹出，很容易出现乳化液射向维修人员的现象，对工人的人身安全造成了一定伤害和威胁。
工作面支架与前溜是通过连接耳连接，工作面端头尾架与正规架的推移连接耳长度一样。与中间支架相比，端头尾支架的推移框架要长一点。当支架推移前溜时，推溜过程中端头尾架推移连接耳受力相对较大，容易出现端头尾架推移座开焊甚至崩裂现象。上述问题的存在不仅增加了员工更换推移座的工作量，耽误了工作效率，而且是较大的安全隐患，给矿井安全生产带来不便。
四、改进方法
（一）加高座的设计
经过现场应用后，员工反映，ZF-7000支架操作阀安设位置较低，人员只能蹲着进行支架的各项作业。由于ZF-7000支架四连杆机构处与ZF-6000支架不同，没有加焊固定支架操作阀组的固定平台，导致支架操作阀无法直接固定在支架四连杆机构上。对于这情况，适合做一个加高座，将操作阀加高，但是不改变操作阀安设形式，仍为立式安设。然而加高座的设计高度却是一个很大的问题，决定进行不同高度的初期试验。针对支架高压管路的长短、富余量以及工作面的实际情况，采用槽钢制作了3个高度不同的加高座，高度分别为200mm、250mm和300mm，并在井下分别进行安设，以检查使用效果。
由于高压管的富余量不多，安装300mm高的加高座时比较重新更换支架管路，在成本和工作量上都有所不便，故取消300mm的加高座方案。将200mm和250mm的加高座安装在支架上，安设在工作面中部，以对比效果。井下使用过程中发现，将操作阀抬高后，员工可以立着身子进行作业，不仅省时省力，而且灵活方便，在遇到突发事件时可以及时闪躲。对装有两种不同高度加高阀的支架进行比较，200mm高的更加占优势。当工作面结采回撤支架时需把支架落到一定高度才能出架，200mm高的更加方便。采用100mm的角钢切割后对焊，即可制作成200mm的加高座，同时在加高座中间加上一根圆杆增加其强度，装配图如图1所示：
（二）回液系统改进
针对ZF-7000支架的回液系统中存在的问题，研究决定在系统中加一个释放剩余压力液体的阀门，其中包括一个Φ19三通、一个Φ19内接头和一个Φ19截止阀。在进行维修或处理故障时，首先打开释放回液的Φ19截止阀，待截止阀内液体流完后，再进行检修。这样改进之后既可以完全释放支架剩余压力，又可以保证维修人员在检修时的人生安全，而且将乳化液的损失降到了最低，节省了回采成本。
（三）推移连接耳的制作
通过长期现场观察和研究发现，端头尾支架与中间支架推移前溜时不同步是导致推移座损坏的直接原因。为此，设计制作了一种特制的推移连接耳，这种连接耳的强度与原有连接耳保持一致，但考虑到端头尾架推移框架比中间支架推移框架长30mm，故设计时比原有连接耳较短30mm。将端头六组支架的推移连接耳采用新的连接耳进行更换，在推移前溜时，工作面支架能够整体同步向前推移，极大的降低了推移座损坏的几率，从根本上解决了这个问题。
五、结论
矿山机械在现代采矿工程中起着不可替代的作用，使我国的煤炭开采不断的向着机械化、高效化、绿色化、安全化发展。ZF-7000支架操作阀安装加高座后，大大减轻了操作员工的劳动强度，提高了安全性能。回液系统剩余压力释放系统的相继安装，也得到了很好的反响，很好的提高了使用过程中的安全性能。通过安装自制的推移连接耳，端头尾推移座损坏的概率大大降低，节省了生产成本。
参考文献
[1] 中研网．2010年中古煤炭产量概述[EB/OL].http://www.gtja.com.
[2] 钱鸣高．岩层控制的关键层理论[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2003．
[3] 孙春东，杨本生，刘摇超．1.0m极近距离煤层联合开采矿压规律[J]．煤炭学报，2011，36（9）．
[4] 陈国山．采矿概论[M]．北京：冶金工业出版社，2008．
[5] 陈永亮，王向伟，潘高峰，等．液压支架试验台电液多轴加载系统耦合调平控制[J]．煤炭学报，2011，36（10）．
作者简介：耿春喜（1975-），男，山西长治人，山西潞安集团司马煤业有限公司助理工程师，研究方向：煤层开采、顶板管理和瓦斯防治。
（责任编辑：陈 倩）