莒山煤礦3號煤層綜放工作面乳化液泵站分析

韓康康

(山西蘭花集團 莒山煤礦有限公司， 山西 晉城 048027)

0 引言

乳化液泵是為綜采工作面液壓支架提供壓力的關鍵裝備，其泵站壓力和流量直接決定工作面支架的初撐力，而工作面支架初撐力對支架工作阻力和支護效果有重要影響[1-4]。研究表明，當支架初撐力較小時,來壓期間支架支護阻力也相應較小，容易造成煤壁片幫、工作面頂板冒落及頂板臺階下沉而損壞支架等事故，對工作面安全生產造成嚴重影響。因此,乳化液泵站的選擇對工作面安全生產具有十分重要的意義。本文以莒山煤礦3號煤層f3101工作面為工程背景，根據工作面液壓支架實際選型情況對乳化液泵站主要技術參數進行分析，并確定了合理的乳化液泵站參數，以保證工作面液壓支架所需的正常供液要求。

1 工作面液壓支架主要技術參數

莒山煤礦的f3101工作面設計長度為150 m，其工作面所采煤層為山西組下部3號煤層，煤層厚5.50～8.15 m，平均厚6.18 m。采用綜采放頂煤工藝回采，其中采為2.00～2.5 m，放為3.50～5.65 m，端頭不放煤。工作面采用100架ZF4800/17/28型四柱支撐掩護式放頂煤液壓支架，主要技術參數如下：

支架高度/m

1.7～2.8

工作阻力/kN

4 800(41.3 MPa)

初撐力/kN

3 660(31.5 MPa)

中心距/mm

1 500

立柱內徑/mm

φ200

支護強度/MPa

0.64～0.71

支架中心距/mm

1 500

支架控制方式

手動控制

基于上述液壓支架的技術參數及使用情況，乳化液泵站主要技術參數應滿足工作面100架正常用液要求。

2 乳化液泵站壓力分析

1) 根據液壓支架初撐力要求分析。乳化液泵站壓力為:

(1)

(2)

式中:α為立柱傾斜角度取5 °；

(3)

式中：PL為確定的拉架力，N，取235 kN；D1為推拉油缸缸徑，m,取0.10 m。

3) 根據液壓支架采用的推拉方式確定推溜力，乳化液泵站壓力P?b為：

(4)

式中：PT為確定的推溜力，N，取163 kN；d為推拉油缸活塞桿直徑，m，取0.065 m。

代入各參數計算得P?b=30.88 MPa。

取上述計算的壓力最大者，考慮壓力損失，得到乳化液泵站壓力為：

(5)

式中:K為壓力損失系數，取1.01。

將K=1.01代入式(5),得Pb=31.19 MPa，即乳化液泵站壓力不低于31.19 MPa。

3 乳化液泵站流量分析

乳化液泵站流量應滿足液壓支架移架速度不小于采煤機的牽引速度，保證工作面安全生產和正常接續，即：

v≥vq

(6)

式中：vq為采煤機工作牽引速度，m/min；v為支架的移架速度，按式(7)計算。

(7)

式中：A為一臺支架支護寬度，一般為2.4 m；t為移架時間，t=t1+t2，t1為降架、移架、升降的動作時間，即供液時間，與移架千斤頂、立柱、調架千斤頂的缸徑和行程及乳化液泵站的流量有關。t1按式(8)計算,t2為操作調整時間，取0.2 min/架。

(8)

即有：

(9)

4 乳化液泵站選型

乳化液泵站內設備布置方式為2泵1箱，其中1用1備。經分析計算可知，泵站壓力不低于31.19 MPa，流量不低于312.4 L/min，工作面使用的BRW400/31.5型乳化液泵可滿足安全生產要求。BRW400/31.5型乳化液泵主要技術參數如表1所示。

表1 乳化液泵技術參數

5 應用效果

BRW400/31.5型乳化液泵已用于f3101綜放工作面,在工作面回采期間液壓支架初撐力基本達到規定的要求,來壓期間支架整體工作效果良好,未出現大范圍片幫壓架和冒頂事故,充分表明乳化液泵站壓力及流量可滿足工作面支架的正常工作要求。

6 結論

針對莒山礦f3101綜放工作面液壓支架的實際型號和技術參數,通過理論計算分析了乳化液泵站的壓力和流量,在此基礎上確定了乳化液泵站的主要技術參數,給出了選型方案, 并進行了工程實踐，為工作面液壓支架正常作業和安全生產提供了技術保障。