冀中能源峰峰集团有限公司 河北邯郸 056107

冀中能源峰峰集团梧桐庄矿开采地质条件复杂，ZZ4800/18/39 型液压支架受开采倾角和仰俯斜开采等因素影响，其结构形式不能满足支护与开采要求。该液压支架还没有到报废期，而更换液压支架工期长，需要投入大量资金；因此，对 ZZ4800/18/39型液压支架进行技术改造，既能满足安全生产，又能节省资金。

1 技术造方案

ZZ4800/18/39 型液压支架由底座、掩护梁、连杆、顶梁、前梁、护帮板 6 个部分组成，如图 1 所示。正常生产工序是采煤机完成割煤后快速移架护顶，以防止煤壁片帮冒顶。目前梧桐庄矿深部开采条件变差，仰采、俯采、斜采越来越普遍，给安全支护提出更高要求。ZZ4800/18/39 型液压支架顶梁的前梁在工作面仰采时，不能对煤壁进行有效防护，需要增加支架前端的支护距离，以满足大采高及仰采的需要[1]。

图1 ZZ4800/18/39 型液压支架结构

对改造设计方案进行反复论证比较，确定了“大修+改造+电液控”的整体升级技术改造方案。ZZ4800/18/39 型液压支架解体后，整体进行检验恢复性修理，对顶梁进行优化设计，制作新的伸缩梁和护帮板，增加顶梁的伸缩功能和支护能力。ZZ4800/18/39D 新型液压支架结构保留底座、掩护梁、连杆和顶梁，设计配套前梁、伸缩梁、护帮板，如图 2 所示。

考虑到梧桐庄矿深部水质腐蚀性大的特点，对立柱、千斤顶采用抗腐蚀性强的电镀工艺。为了便于操作和实现自动化要求，对该液压支架的液压系统进行改造，采用电液控操作方式。

图2 ZZ4800/18/39D 新型液压支架结构

2 技术改造具体实施方案

2.1 前梁、伸缩梁和护帮板设计与实施

对前梁进行优化设计，将原来的封闭式箱体结构改造为带伸缩梁的开放式箱体结构，中间增加伸缩梁和 2 个伸缩千斤顶，使其具备伸缩功能。将护帮板长度、宽度各增加 200 mm，满足大采高及仰采需要，如图 3 所示。通过三维软件校核和计算，在满足使用强度的前提下，对前梁、伸缩梁、护帮板等结构件进行轻量化设计，使新的液压支架整体重心前移，提高其使用稳定性。

图3 前梁改造前后对比

2.2 结构件的修理方案

将液压支架拆卸及清理，对结构件进行检查。采用喷砂抛丸处理方式，使结构件基体表面光滑平整，外观、焊缝按照整形、探伤、补焊、喷漆、烘干等工序进行大修[2]。变形部分割除清理，重新焊接立板；对撕裂变形处使用压力机整形，并重新开坡口焊接。大修后的顶梁、掩护梁、底座等重要部件，通过试验台进行模拟试压，确保大修的质量[3]。待各部件完成大修工序后，转送到装配车间，进行整机组装试压。

2.3 立柱千斤顶的再制造

受井下水质影响，液压支架立柱千斤顶损坏严重，这也是难度较大的环节。提取矿井水样，量身定制个性化的修理技术方案。修复立柱、千斤顶，达到技术要求，缸筒内壁全部珩磨处理后恢复原尺寸。针对不同的使用环境，对立柱、推移、伸缩千斤顶表面分别采用镀双铜合金、激光熔覆、铜合金打底再镀铬的 3 种电镀工艺，将镀层厚度统一提高到 7～9 µm，保证使用需求。

2.4 电液控系统

按照 ZZ4800/18/39 型液压支架技术改造方案，液压系统在原有基础上增加了千斤顶伸缩功能，淘汰手动操作阀，全部改造替换成 ZE07 电液控制系统，所有立柱、千斤顶的动作都由电液阀控制。电液控制系统具有本架、邻架、隔架控制和成组控制功能，成组功能包括成组喷雾、成组推溜、成组拉后溜、成组伸收护帮，并配置红外发射及传感装置，可根据煤机位置实现自动跟机[4]。电液控换向阀功能如表 1 所列。

表1 电液控换向阀功能

电液控换向阀为整体式结构，其中立柱和推移阀组流量为 400 L/min，阀组采用插装式，每台液压支架配备一组 18 个功能和 18 个接口的电液主控阀，实现对液压支架所有动作及喷雾的控制。

3 结语

ZZ4800/18/39D 新型电液控液压支架投入使用后，实现了快速移架护顶，解决了片帮溜煤，满足了煤矿井下安全生产的要求，达到了减人提效保安全的目的。该技术方案探索出了一条旧液压支架改造升级继续使用的新路径，相对于更换新液压支架，每台可节约设备投资 40% 左右，提高了煤矿生产效率，创造了良好的经济和社会效益[5]。