鲁西煤矿1516工作面液压支架与乳化液泵站选型研究

鲁西煤矿1516工作面液压支架与乳化液泵站选型研究

齐春涛，白云杰

（山东里能鲁西矿业有限公司，山东济宁272000）

摘要：为研究鲁西煤矿1516工作面液压支架强度与乳化液泵站型号合理匹配的问题，以实现节约

成本和安全生产的双赢效果。本文对工作面的液压支架和乳化液泵站进行选型研究，结果显示，选定的液压支架符合要求，其工作阻力大于工作面合理的支护强度；选定的乳化液泵站符合要求，应保证泵站压力不小于30MPa，乳化液配比浓度为3%~5%。关键词：液压支架；泵站选型；鲁西煤矿中图分类号：TD421.8

文献标识码：A

文章编号：1009-0797（2019）05-0179-03

RockFormationControlandEmulsionPumpingStationSelectionof1516WorkingFaceinLuxiCoalMineQIChuntao，BAIYunjie

（ShandongLinengLuxiMiningCo.,Ltd.，ShandongJining272053）

Abstract:Inordertostudytheproblemofthereasonablematchingofthehydraulicsupportstrengthofthe1516workingfaceofLuxiCoalMinewiththemodeloftheemulsionpumpingstation,inordertoachieveawin-wineffectofcostsavingandsafeproduction,thispaperstudiestheselectionofhydraulicsupportandemulsionpumpingstationontheworkingface.Theresultsshowthattheselectedhydraulicsupportmeetstherequirements.Theworkingresistanceisgreaterthanthereasonablesupportstrengthoftheworkingface.Theselectedemulsionpumpstationmeetstherequirements.Thepumpstationpressureshouldbenolessthan30MPa,andtheemulsionconcentrationshouldbe3%~5%.

Keywords:hydraulicsupport;pumpstationselection;LuxiCoalMine

井下采煤工作面的煤层开采均将原有岩层的受力平衡状态打破，岩层向自由空间运动以重新达到

需平衡，为保证工作面人员安全和生产的顺利进行，目前，综采工作面多采用要对工作面岩层进行控制。

液压支架对采煤工作面进行岩层控制。为研究鲁西煤矿1516工作面液压支架强度与乳化液泵站型号合理匹配的问题，以实现节约成本和安全生产的双赢效果，本文对工作面的液压支架和乳化液泵站进行选型研究。

。1516工作面走向长空区，东南为1516下面（未采）度为497.3m，主面切眼长为125m。1516轨道顺槽通

过五采轨道下山与西翼轨道大巷Ⅱ相连；1516皮带顺槽通过1502皮带顺槽、五采皮带下山与西翼皮带大巷Ⅱ相连。

2工作面支架选型1516工作面配备ZY3600/09/19型基本支架97

架，ZYG3600/09/19型过渡支架4架,支护工作面顶板。2.1

工作面支护强度采用经验公式计算：

Pt=9.81H·R·K

（1）

式中：Pt为工作面合理的支护强度，kN/m2；H为工作面采高，1.6m；R为顶板岩石容重，2.6t/m3；K为工一般作面支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高之比，为4-8。

代入数据计算得出：工作面合理的支护强度为326.5kN/m2。2.2

液压支架支护强度

··179

1工程概况鲁西煤矿位于主要含煤地层为山西组和太原组，

总厚度约为253.60m，埋深120-328m，地面标高为+45.5～+47.6m，井下标高为-566.7～-534.4m。3上煤

平均厚层位于山西组中上部，3上煤层直接顶为泥岩，平均厚度6.8m，度1.7m，基本顶为中、细砂岩，直接底为泥岩，平均厚度0.5m，基本底为细砂岩或炭质泥岩，平均厚度4.6m。目前开采的1516工作面布置东

北-西南走向，面东北起开切眼（1516轨道顺槽W350点），西南至1121联络巷，西北部为1502面采

煤矿现代化2019年第5期

总第152期

ZY3600/09/19型液压支架的理论支护强度：

Q=N·H·F·Z·9.8

（2）

式中：Q为要求的支架工作阻力，kN；N为采高的

倍数，一般取6～8，这里取8；H为工作面采高，1.6m；F:支架的支护面积，4.408m2；Z为煤层顶板岩石容重，2.6t/m3。

代入数据计算得出：要求的支架工作阻力为1437.6kN。

由于工作面液压支架的工作阻力为3600kN，故所选液压支架工作阻力满足支护要求。

该工作面布置综采液压支架101架，全工作面液压支架支护长度为151.5m，从皮带顺槽到轨道顺槽依次编号为1#-101#支架。

3乳化液泵站选型乳化液泵站是保证液压支架正常工作的前提，

因此，乳化液泵站选型及其重要。乳化泵数量为两台，装备两泵一箱，

进液管选用φ32mm的高压钢管，回液管选用φ38mm的高压钢管，高压钢管耐压45MPa以上。

乳化泵的型号为MRBZ200/31.5，公称流量为200L/min，公称压力为31.5MPa，电机功率为125kW，电压为1140V。

1）泵站压力计算。根据液压支架初撑力确定泵站压力：

pb1=4z仔D2p1=19.2MPa

（3）

式中：p1为液压支架初撑力，p1=3090kN；z为一架液压支架立柱根数，z=2；D为支架立柱的缸体内径，D=0.32m。

根据拉架力和推溜力初选泵站压力：

pb2=4z仔Dpn=19.2MPa

（4）

1

式中：pn为千斤顶最大推力，pn=633kN；D1为千

斤顶缸体内径，D1=0.18m。

取Pb1、Pb2大者，即：Pbmax=max｛Pb1、Pb2｝，再考虑压力损失，得所需的泵站压力Pb=30MPa。

2）泵站流量确定。

泵站流量确定的原则是：液压支架的移架速度大于等于采煤机的工作牵引速度，即：

v移≥vq

（5）

式中：vq为采煤机工作牵引速度，0~6（m/min）；v移为支架的移架速度，m/min。即：单位时间内移动支·180

·架的数目，它反映了沿采煤机牵引方向的距离。

v移=A

t（6）t=t1+t2

（7）

式中：A为一架支架支护宽度，一般为1.5m；t为

移架时间；t1为降架、移架、升降的动作时间（供液时间）；t2为操作调整时间，一般约为0.3~0.5min/架。t1与移架千斤顶、立柱、调架千斤顶的缸径和行

程以及乳化液泵站蓘的流量有关：

t1=π

d2l+2(D12L1+nD22L2)

4Q8）

b'式中：Qb'为所需乳化液泵的额定蓡（输出流量，l/min）；d为移架千斤顶缸径，d≈0.16m；l为行程，l≈0.6m；D1为护帮板缸径，约为0.125m；L1为移架时升降行程，约为0.05-0.1m；D2为立柱缸径，

约为0.32m；L2为移架时升降行程，为0.05-0.1m；n万升降的立柱个数。

代入数据，

可求出Qb'≈198L。（3）泵站功率计算。泵站电机功率：

N=p

·Q61.2浊≈125kW（9）

式中：p为泵站的额定压力MPa；η为泵站的效

率，浊=0.9；

（4）泵站乳化液箱容积的确定。

乳化液箱应能容纳以下三部分流量，

即：V=V1+V2+V3（10）V1=3Qb+Q0

（11）V2=π4·dg2·l·g2×10

-3

（12）V3=π4D·3驻H

·n·2×10-3（13）

式中：Qb为3分钟泵的流量；Q0为箱底存液量，计算时取；V2为停泵时管路回流液量；dg、lg分别为主供液和主回液管的内径和长度，取4cm；lg取工作面长度14700cm；V3为煤层厚度变化造成的液量差：D为立柱缸径，cm；为工作面煤层厚度变化量，cm；n为每架支架的立柱数；2为同时动作的支架数。

则，代入数据得出，V=979L。

综合上述，所选乳化泵符合要求。泵站安设在1516轨道顺槽，保证泵站压力不小于30MPa，乳化液配比浓度（体积比）在3%~5%，相对应的乳化液浓度

（下转第184页）

（煤矿现代化供保障。

2019年第5期

术,2014,42(02):19-22.

总第152期

4结论[2]刘增荣.小煤柱护巷机理及相关巷道支护方式探讨[J].西

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研究[J].岩石力学与工程学报,2004(20):3475-3479.作者简介：

（19-）刘勇，四川南部县人，2010年7月毕业于大同助理工程师，从大学工学院（大同煤校）工程地质勘察专业，事巷道掘进的现场和研究工作。

（收稿日期：2018-8-16）

1）讨论了沿空掘巷在不同护巷煤柱宽度下弹塑

通过分析知保性区域以及应力在煤柱中的分布状况；

证煤柱的稳定最有效的途径为合理的控制护巷煤柱

避免不合理的煤柱宽内部塑性破坏区域范围的扩大，度造成的应力叠加。

2）通过分析沿空巷道上覆的破断规律，构建弧形三角块的结构模型，得出影响弧形三角块结构稳定

的参数主要为基本顶的断裂长度、基本顶的断裂位置、弧形三角块的厚度以及上区段采空区边缘与沿空巷道边缘的距离4个方面。

3）基于护巷煤柱的力学模型并结合3101工作面的工程实际计算得出回风巷的合理煤柱宽度为4.6~5.4m，通过现场留设5m煤柱的工程效果验证了理论分析得出煤柱宽度的合理性。

参考文献：

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基本顶断裂结构影响窄煤柱稳定性分析[J].煤炭科学技

（上接第180页）学报,2015,40（01）:30-34.

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[7]丁彦雄,卢新伟,史磊,张芳卫,解成林.综采工作面乳化液

泵站选型研究[J].中州煤炭,2015（01）:99-100.

[8]吴利学,王学勤,张炳林.综采工作面乳化液泵站的选型计

算[J].煤矿机械,2013,34（02）:35-36.作者简介：

（1983-）鲁西煤矿生产齐春涛，男，山东泗水人，工程师，工程质量监督及验科科长，主要从事全矿生产的采掘接续、收等工作，在国内外发表论文多篇。

（收稿日期：2018-9-12）

读数为1.8-3.0。使用过程中应计（MDT度数表数值）

杜绝系统的串漏液现象。加强支架与泵站的维修，

4结论1）通过计算工作面要求的支架工作阻力为1437.6kN，由于ZY3600/09/19型液压支架的工作阻力为3600kN，故所选液压支架工作阻力满足支护要

求。

2）通过计算得所需的泵站压力为30MPa，所需乳化液泵的额定输出流量为198L，泵站安设在1516轨道顺槽，保证泵站压力不小于30MPa，乳化液配比浓

为3%-5%，（MDT度（体积比）相对应的乳化液浓度计读数为1.8-3.0。度数表数值）使用过程中应加强支架与泵站的维修，杜绝系统的串漏液现象。

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