复杂地质条件大倾角薄煤层支架的设计与研究

摘要

我国薄煤层储量丰富,昊华集团大安山煤矿有着典型的大倾角复杂地质条件薄煤层工作面,大倾角、皱褶结构、断层、顶板破碎、煤质及底板坚硬.针对大安山薄煤层地质条件,设计和研究了与大功率滚筒式采煤机配套的薄煤层液压支架,最低采高不大于1.1m.采用了先进的设计理念和多种先进的设计结构,超越了国内外大功率滚筒式采煤机薄煤层综采最低高度为1.3m的水平,达到了国际先进水平.经过实际应用和实践检验,使用性能先进、安全、可靠.该设备的设计研究,引领了大倾角复杂地质条件薄煤层工作面机械化开采、配套大功率滚筒采煤机支护设备的研究进程,该套设备具有广泛的推广、应用及借鉴价值.在设备总体配套上，本着先进性与可靠性兼顾的原则。采煤机采用滚筒式强力采煤机，液压支架设计为高可靠性，满足国标GB 25974.1和欧洲EN.1804标准。在此基础上，保证各配套设备搭接形式、尺寸的合理性和优化配置，使各设备发挥出各自的能力和性能，提高成套设备的可靠性、稳定性、协调性。通过对薄煤层矿压规律分析、薄煤层液压支架的参数优化以及创新性结构的设计与研究，实现了大倾角复杂地质条件薄煤层的机械化开采与支护。采用先进的超薄超强箱体设计理论，结合有限元受力分析，进行薄箱体变截面结构设计，实现了与大功率滚筒采煤机配套最低采高达到1.1m。目前，国内外薄煤层支护设备与大功率滚筒采煤机配套，采高均不低于1.3m。引入大倾角支架设计理论，通过结构创新，使其适用于薄煤层支架，为薄煤层支架适应更大倾角煤层的研究奠定了理论及应用基础。创新了先进的设计结构，如水平过桥设计、防飘溜设计、集成阀、起吊连接耳及胶管等的隐藏布置等，进一步保证了支架的使用性能。经过实践应用证明，该设备是一套具有高适应性、高可靠性、高稳定性的先进的薄煤层液压支架，是应用于大倾角复杂地质条件的薄煤层综采工作面的理想支护设备。