随着煤炭经济的复苏,各大煤矿企业开始加大对地下煤炭资源的大力开采,大功率、机械化、智能化等综采设备的引进,使得井下自动化、机械化开采程度得到了很大程度的提升。永煤集团城郊煤矿引进大型掩护式液压支架,其液压支架单架质量高达23.6 t,平板车单架达2 t,且整体外形尺寸较大,井下运输到工作面距离长,运输过程中存在很多安全隐患,需要在地面拆解后分体后运输到井下,井下环境的限制造成支架组装十分困难。井下液压支架起重装置的引进,不仅解决了支架运输的难题,而且组装十分方便快捷,加快整体安装进度,减少了人员的配备,节省了工人的劳动强度,提高安全系数,实现了矿井高产高效。

随着采矿深度的增加,矿井液压支架的运行状况逐渐恶化。液压支架的立柱和平衡千斤顶都被视为刚性结构部件,关系到液压支架的安全性,为了提高液压支架的可靠性,建立了基于刚性—柔性耦合的液压支架的刚度可变冲击动力仿真平台。首先,模拟了平行表面荷载、上升表面荷载和下荷载作用于上梁时液压支架的应力状态,识别了不同铰接缝的临界载荷;其次,发现了不同铰链接头对应的危险冲击位置;最后,总结了冲击荷载对液压支架应力状态的总体影响。结果表明,在6000 kN冲击载荷下,支顶掩护梁铰接点最大力变化系数10.5,是最危险的铰接位置。

针对煤矿液压支架用阀安全检测效率低下、精度不高的技术难题,以及为满足新的阀类产品开发和旧阀检修后的快速测试,保证生产中相应参数和指标的综合性能要求,利用传感器技术、计算机测控及虚拟仪器等技术,设计开发了一套计算机辅助测试系统。通过准确计算和选型,各管路在不同状态下均具有较低的压力损耗。该测试系统可对液压支架用阀进行综合性能检测,实现试验数据同步采集、转换、分析和在线显示功能,达到检测过程的自动化。结果表明:该测试系统显著提高了液压支架用阀的检测效率和测试精度。测试平台可长期稳定运行,为液压支架用阀相关产品提供质量保证,提高采煤生产设备安全稳定运行效率。

液压支架是煤矿中重要的安全装备,其运行过程的可靠性直接影响煤矿生产安全。结合实际情况,对煤矿中使用的液压支架电液控制系统进行了设计研究,系统共可以分为2大部分,分别为上位机和支架控制器。系统采取了RS-485串口通信、CAN总线通信以及无线通信技术。支架控制器以主控CPU为核心,包含有电源电路、CAN通信电路、模拟量信号采集电路等不同模块。软件程序方面,主要对控制器的主程序以及急停和闭锁子程序、邻架控制子程序进行了设计。将设计的电液控制系统应用到煤矿工程实践中,结果发现液压支架的控制精度大幅度提升,单架移架时间大幅度缩短,达到了预期效果,安全效益和经济效益显著。

以ZFS3300煤矿用液压支架为研究对象,对设备的控制系统进行了详细设计。系统利用传感器实时检测液压支架的运行状态,利用支架控制器实现设备各项动作的精确控制,可完成单个支架控制、支架成组动作自动控制和支架跟随采煤机自动控制等功能。系统基于CAN总线进行通信,以Rabbit3000单片机为核心,配套传感器数据采集模块、电磁阀驱动模块以及其他通信电路,构成了支架控制器。软件程序基于C语言在Dynamis 9.4平台上开发。将设计的控制系统应用到液压支架工程实践中,经过现场测验,发现各项功能都能够稳定可靠实现,达到了预期效果。

从以H_(2)S气体对主的腐蚀性煤矿环境出发,选取全铜、铜铬及双铬镀层为研究对象,采用酸性盐雾腐蚀试验、实验室模拟环境、井下挂块等试验方法研究Cl^(-)、H_(2)S气体等复杂环境对镀层的腐蚀作用,以金相组织、SEM图像以及EDS能谱表征失效镀层的微观结构和腐蚀产物,并探讨了镀层在煤矿井下的失效原因和腐蚀机理。结果表明,在以Cl^(-)为腐蚀介质的盐雾试验中,铜铬镀层耐蚀性优于双铬镀层;全铜镀层在实验室模拟H_(2)S环境中出现变暗变色等现象;以H_(2)S为主的实际煤矿井下环境中,双铬镀层未发现腐蚀,但铜铬镀层出现脱落、掉皮等严重腐蚀现象,全铜和铜铬的腐蚀产物中发现Cu、S、Cr、Fe等元素;井下H_(2)S气体在高湿环境中,黏附在镀层表面,腐蚀破坏穿透镀层后Cl^(-)、H^(+)等有害离子进入镀层内部,铜、铁组成原电池导致腐蚀进一步恶化。

液压支架油缸在服役过程中承受交变载荷,容易发生疲劳破坏,一旦油缸发生疲劳失效将会对生产安全产生不利影响。为了保证液压支架在服役过程中的安全可靠性,对现有的3种液压支架油缸材料27SiMn、30CrMo、30CrMnSi的微观组织形貌,交变载荷下的疲劳性能以及疲劳断口形貌进行研究,从而确定高可靠性油缸的材料选择标准。研究结果表明,材料光滑试样的疲劳性能存在区别,相比之下疲劳性能30CrMnSi>30CrMo>27SiMn,疲劳强度与屈服强度存在正比关系,理论上提高材料的屈服强度可以提高其疲劳性能。

某矿为煤与瓦斯突出矿井,掘进煤巷前需要采取局部防突措施。局部防突措施孔由人工使用气动手持式钻机施工,劳动强度高,且施工效率低,影响掘进进度。为了降低劳动强度、提高施工效率,使用CMM2-20型煤矿用液压锚杆钻车。介绍了试验过程,并将液压锚杆钻车与传统的气动手持式钻机的应用效果进行了对比。结果表明,使用液压锚杆钻车打钻的月进尺比原来提高了46%,效果明显,有一定的借鉴意义。

简要分析了ZBYS3/10-11型煤矿用液压注浆泵使用过程中存在的一些问题:设备长时间使用后换向机构失灵,换向连接片间隙过大甚至断裂,不能适应长期稳定工作的需求。对原有换向机构存在的结构缺陷进行了阐述,并优化改进了该换向机构的结构形式;同时针对液压系统长时间工作油温过高问题,提出采用恒功率柱塞泵来降低液压系统油温,液压系统节能在20%以上,增加了泵出口单向阀,有效保护了恒功率柱塞泵,并实现了对电机的过载保护,能够较好地满足注浆作业的需求。

在液压支架生产过程中,为了使焊接机器人在固定焊接平台上作业时一次性尽可能焊接更多焊缝,减少吊运更换活件次数,现从焊接形式上提高产品的机器人焊接覆盖率。以手工气体保护焊立向上焊接的方法和参数为基础,根据CLOOS焊接机器人的特性,通过调整焊接程序和参数,实现机器人立焊缝的多层多道焊接。机器人对立焊缝进行焊接,就不需要人工再将活件吊侧立进行焊接,减少了加工工序,同时也减少了手工焊的危险性。这种焊接形式推广使用后,可以在不使用变位机的情况下,一次对更多焊缝进行焊接,增加了机器人焊接覆盖率,减少了吊活换活的次数,节约了时间成本。