端头预处理范文（精选8篇）

端头预处理 第1篇

上世纪80年代初，上海电缆研究所承担了一项国家重点工程配套项目——特种用途野外通信电缆的研制[1]。笔者负责了特种用途野外对称通信电缆和同轴综合通信电缆两项研制工作。这两个项目的主要研究内容包括：首次采用阻燃聚醚型聚氨酯热塑弹性体和尼龙12等新材料，以及开发电缆端头预处理技术。关于前两者的研究内容已在文献[2,3]中作详细报道，本文重点是介绍电缆端头预处理技术的应用，以及由此引起的我国电线电缆营销模式的讨论，供有关人员的参考。

1 提出问题

在本项目研究工作开展之前，用户专程来我所进行技术交底，除了介绍一般的使用环境和技术要求之外，重点介绍了产品的使用情况：按合同要求，本所提供数公里长的产品，但用户实际使用时，须将电缆分割为75 m、10 m短段电缆并装上线缆盘，然后在电缆两端装配接插件。但是按系统设计的要求，为了使整个系统具有良好的抗干扰特性，必须将所有的对称线对的屏蔽或同轴对屏蔽连接成一体。因此，必须将电缆端头剖开，用绝缘导线将各对称线对屏蔽及同轴对屏蔽焊接起来，然后设法将电缆恢复成原状。我们都知道，处理端头既仔细又繁琐，而且要使电缆恢复成原样几乎不可能。因此用户提出能否在电缆制造过程中预先进行端头处理，并以75m、10m定长供货。由于用户曾在签订本合同前，对全国各大电缆制造厂及研究所 (包括本所) 进行调研并提出上述的要求，但都认为这不可能实现，因此在本合同签订时也不再坚持此要求。但是为什么国外引进的同类型产品却是这样做的。

众所周知，通常电线电缆制造都是连续大长度生产，尤其是绝缘和护套的挤制。因为挤塑时必须进行调试，调整绝缘或护套的偏心及厚度，在调试总要浪费一定长度的线缆，所以一旦调试成功后必须连续进行生产。其次，按当时计划经济的行业分工，端头的处理工作应由用户自行解决，所以笔者也表示反对。但考虑到我们工作的宗旨是全心全意为人民服务，尤其抱着“国外能做到的我们理应也能做到”的信念。于是笔者提出，只要用户能提供实物来证实国外产品确实是在线缆制造中预先进行端头处理的话，我们一定要想方设法满足用户的要求，并将合同更改为经端头预处理的短段电缆定长供货。

2 解决方案

事后不久，用户提供了一根75m长国外同类型产品，并同意做破坏性试验：一是供电缆端头预处理技术研究，二是供今后国产研制品与国外产品全性能的对比试验。笔者对国外产品外形进行了细仔观察，电缆两端的护套圆整、均匀和光滑，未发现护套表面有修补的痕迹，然后剖开护套观察，证实了电缆端头确实已进行了处理，即对称线对屏蔽与同轴对屏蔽 (外导体) 均用绝缘的导线相互焊接在一起，焊点均用热收缩绝缘管密封。这就要求我们对电缆制造整个流程进行分析，以选择正确和合理的技术路线。

2.1 电缆制造工艺流程的分析

以特种用途野外同轴综合通信电缆为例，其制造的工艺流程大致可分为： (1) 对称线对制造工艺； (2) 同轴对制造工艺； (3) 多对对称线对、同轴对和棉纱填充绳绞合的成缆工艺； (4) 镀锌钢丝铠装的编织工艺； (5) 护套的挤制工艺。具体的工艺流程见图1一图3。

2.2 电缆制造工艺流程的设计

从上述分析可知，电缆端头预处理工艺应按排于成缆工艺与镀锌钢丝编织工艺之间 (见图3) ，这是最合理，也是唯一的选择。因为对称线、同轴对及缆芯的制造及其检测，都要求其为连续的大长度的半成品；其次镀锌钢丝的编织工艺的编织速度很慢，非常适宜于短段产品的加工，更主要的是只有通过镀锌钢丝的编织，才能把各段的缆芯连接成一体，以满足外护套的连续、大长度挤出工艺的要求。

3 电缆端头预处理技术的实施及注意事项

电缆端头预处理实际上是产品的深加工，因此应保持原产品性能不变，即电缆的外径、圆整度和均匀度，以及电性能和机械物理性能均应保持不变，为此提出了以下注意事项：

(1) 预处理前后缆芯外径应一致，护套应均匀和圆整。

(2) 连接导线与各对称线对和同轴对屏蔽层的焊接点要均匀、光滑，无毛刺，焊点要可靠，无虚焊或假焊。

(3) 焊点位置应离电缆端头适当距离，即焊点应适当远离接插件尾端端面 (大约360 mm) ，因为该部位是电缆弯曲半径小，弯曲应力集中以及弯曲次数频繁的区域，是导线易断裂的区域；其次，各焊点之间要有适当的间隙，不能处在同一截面上；各焊点须用热收缩绝缘管密封。，

(4) 连接用的绝缘导线的长度要合理，并须留出适当的余长，这对于提高电缆端头的弯曲性能至关重要。

4 电缆端头的弯曲试验及工艺改进

4.1 电缆端头的弯曲试验

特种用途野外通信电缆实际上是一种地面网络通信电缆，它连接若干部件 (机车) 组成一个网络通信系统。它暴露在户外，要在各种地形条件下拖拉，以及工作人员踩踏、汽车压馈，因此必须具有优良的机械物理性能。其次，随着各种情况变化，整个通信系统要随时变换和转移，因此，电缆必须频繁地收、放，弯曲和卷绕，所以电缆应具有优异的弯曲疲劳特性。有关电缆本体的机械物理性能已在文献[1,2,3]报道，本文重点介绍电缆端头的弯曲试验，试验结果见表1。

4.2 电缆端头弯曲试验的结果分析及工艺改进

从表1可知，在工艺改进前电缆端头弯曲试验的次数仅为24、48次，可是，在同样试验条件下，电缆本体经9000次弯曲后导线也不断裂，可见两者相差太大，这不得不引起我们的深思和研究。

众所周知，电缆的弯曲性能，除了与铜导线的材质、铜绞线的绞合节距、对称线的对绞节距以及电缆成缆节距有关之外，还与缆芯中各构件能否相对滑动有关，只有当各构件之间易于滑动时，才能减少导线的弯曲应力，避免导线断裂。

经分析，电缆端头预处理前后，影响电缆弯曲性能的上述前三种因素，即导线节距、对称线对绞节距和成缆节距无变化。严格地说，为了提高电缆端头的弯曲性能，我们有意在预处理时减小电缆的成缆节距，以提高端头的弯曲性能，但端头弯曲性能仍下降。由此可见，影响端头弯曲性能下降的主要因素是上述后一种因素，即缆芯中各构件相对滑动的性能受到了变化。通常，端头预处理时，首先要将尼龙l2内护套截取；其次将绝缘导线与对称线屏蔽及同轴对屏蔽 (外导体) 焊接在一起，并将各焊点用热收缩绝缘管密封；最后用手工将各构件绞合成缆并绕包聚酯带。这样的处理无疑对其弯曲性能提高是不利的。因为尼龙12护套坚韧、润滑、耐磨、摩擦系数极小，这非常有利于对称线对之间的相对滑动，因此，剥去尼龙12护套对其弯曲性能提高很不利；其次，用绝缘导线将各对称线屏蔽连接后，使原来线状结构改为网状结构，也影响各构件之间相对滑动性，从而导致端头的弯曲性能下降。经分析后我们改进了工艺，具体方法可参见本文第3章电缆端头预处理技术实施及注意事项。经改进后电缆端头弯曲性能有了成倍提高 (见表1) 。

4.3 电缆端头弯曲性能的评估和分析

从上述可知，经工艺改进及多次努力，电缆端头弯曲性能有大幅度的提高，但进一步提高也很困难，而且与电缆本体相比相差太大。为了验证改进后的性能指标能否满足使用要求，为此进行了以下分析：

(1) 由于当时我国还尚未有该产品的试验标准，根据本产品实际应用情况，选择了先进的美军标MIL—C一13777，特种用途通信电缆试验标准作为本产品的检验，这是合理和正确的；

(2) 试验方法及装置主要是在产品的实际使用条件和使用情况基础上建立的，但高于实际的使用条件，以达到快速、高效和可靠的试验原则；

(3) 正确选择试验的考核指标，太低不能满足使用的要求，太高了又不切合实际，使产品合格率降低，制造成本提高；

(4) 根据长期的实际使用经验，导线经常发生断裂的部位是位于接插件尾端的附近，因此，电缆端头预处理时，有意将其远离约360 mm。但是由于试验时试样设置的原因，实际弯曲的部位在预处理的焊接连接点附近，试验条件远高于实际使用情况。

根据上述分析，我们认为经改进后可满足实际使用的要求。经供求双方商议，于1988年进行产品鉴定及批量生产。用户经多年使用证实本产品可满足实际使用的要求。

5 我国电线电缆营销模式的讨论

5.1 短线产品的营销模式

特种用途野外通信电缆归类子通信电缆，也可归类于电气装备用线缆，都属于短线产品。国外对这类产品营销模式往往由线缆制造厂提供已预处理的短线产品，例如建筑用预分支电力电缆、汽车制造业使用的成束的汽车专用“线束”等。但这种营销模式在我国改革开放之前难以接受和理解，所以本产品在上世纪80年代初被认为不可能实现，这是由于当时我国计划经济体制所造成的。

国外资本主义国家体制是市场经济，商业竞争异常激烈，为了企业生存和发展，他们真正视用户为“上帝”，只要用户需要总是尽可能实现，甚至于自行调研，把这种类似的预处理技术应用到电线电缆制造中，既可满足用户的使用要求，又可使产品进一步深加工，以获取更大利润，即增加产品的附加值。这也是为什么日本开发和应用预分支电力电缆等要早我国好多年的原因。

对于这类短线产品，无论是技术难度还是人员组织，这种营销方式在一般中小型线缆厂都可实行。对于一些长线产品，例如架空导线、电力电缆、海底电力电缆和通信电 (光) 缆等，国外先进国家也有类似营销模式，但是，这不是一般中型企业能胜任的。笔者想根据长期工作经历对这方面提出一些不成熟的看法。

5.2 长线产品的营销模式

上世纪20年代初，因我国国防建设的需要，急需敷设一条深海同轴通信电缆，敷设于我国南海某岛屿。由于当时我国即使是技术要求相对较低的浅海同轴通信电缆产品也是空白，所以相应的电缆制造设备、技术和原材料，以及电缆附件 (中继器) 及元器件均需要研制，要想二三年内提供产品根本不可能。经有关部门讨论决定向当时友好国家法国引进，可是，法方除了同意提供符合我方需求的深海同轴通信电缆 (以下简称海缆) 及附件之外，提出了必须负责或参与海缆敷设、安装、调试和开通。法方认为这种营销模式，一方面是为了更好为用户服务，并可保障系统敷设及安装质量，另一方面也是为了保护制造厂的产品质量的声誉。因为即使再好的产品，如果无正确和科学的施工技术和方法，一旦出了问题，将影响法方的声誉，并引起不必要的争执，即产品提供方认为是敷设不当引起的，而施工方则认为是产品缺陷引起的。

由于当时我国尚未改革开放，加上本产品用于军事工程，所以不可能同意法方的要求，为此谈判中止。事后我国转向日本并引进了海缆产品及附件，但是由我国自行敷设、安装和开通。当时由于认识的局限性，错误地认为，法方这种营销模式是资本家惯用的手法，只是为了获得高利润，因为与海缆产品相比，敷设所需的材料和工时不多，但所需的费用却不低，大约为海缆产品及附件所需总费用的1/3。

上世纪8 0年代初，笔者负责了光纤复合架空地线 (OPGW) 的研制工作，因工作的需要曾调研或参与了几次国外OPGW的引进工作，才逐渐了解到这确实是国外线缆制造厂常用的一种营销模式，即外商负责或参与线路渊研和设计，提供OPGW产品及附件，负责或参与OPGW线路架设、安装、调试和开通，最后经双方验收，最终以“交钥匙工程”的形式交用户使用。

电力使用方当然非常欢迎这种营销模式。过去我国计划经济的时代，用户要建立一条新线路，首先要委托电力设计研究院负责线路调研和设计，但所需的OPGW产品及附件、光端机和电端机等线路其他配套设备，却由用户方自行负责，最后在设计方指导下进行线路架设、安装、调试和开通。这不仅要用户投人大量的精力进行繁杂的调研和组织协调工作，而且由于线路架设时有时既缺乏专用的施工机械和设备又缺乏专业的施工队伍，因此，施工质量也难以保证。一旦出现问题，施工方则认为这是产品质量不好引起的，而产品制造方即认为这是施工不规范引起的，反复地争执不停，笔者曾碰到过这类的问题。由此很容易理解用户为什么非常欢迎这种“交钥匙工程”的营销模式，也不难理解国外线缆制造厂为什么早在几十年前已采用了这种营销模式。

这种营销模式，其一不仅仅把用户当作“上帝”，更好地为用户服务，在竞争剧烈的市场中获得一席之地；其二可以真正地保证并提高产品和附件、线路敷设和运行的质量；其三由于线缆制造商承包了整个系统工程，不仅提供线缆产品和附件，还要提供线路成套的其他装备和设备 (例如OPGW的光端机和电端机等) ，并负责线路设计、敷设、安装和调试，这样重大系统工程的承包，其经济利润可以大幅度提高，更主要的是这种营销模式已成为国际惯例。因此，我国线缆制造工若要参与国际市场的竞争，笔者认为应采用这种营销模式，承包一揽子“交钥匙工程”参与竞争。

6 结束语

本文详细介绍了特种用途野外通信电缆预处理技术应用中的问题及解决方法，并对短线和长线的线缆产品营销模式展开了讨论，提出我国电线电缆行业应借鉴国外先进国家早已实行的这两种合理和先进的营销模式，参与国际市场的竞争。对于短线产品而言，实现这种模式并不难，一般中小型企业均能做到；对于长线产品而言，非大型综合性集团企业是难以做到的。因此，这要求我们进一步体制改革，把企业兼并和重组成大型综合性集团企业，才能立足于国际市场参与国际的竞争，也可改变目前国内线缆产品供大于求的现象，使我国线缆行业能获得进一步的发展。以上是笔者根据多年实践经验提出的一些不成熟的见解，供相关人员参考和讨论，有什么不妥之处请给以指正。

参考文献

[1]王春江, 梁奇, 李健.野战通信 (综合、对称) 电缆鉴定资料汇编[R].上海电缆研究所, 1988.

[2]王春江.阻燃聚醚型聚氨酯热塑弹性体在野外特种用途通信电缆中的应用[J].电线电缆, 2007 (5) :1-5.

[3]王春江, 诸葛小维.尼龙I2在野外特种用途通信电缆及其他专用电线电缆中应用[J].电线电缆, 2008 (6) :4-8.

端头及超前支护工岗位工作标准 第2篇

一、岗位标准

1、熟悉本岗位工作标准及操作顺序，并严格对照执行;

2、按时上岗;不脱岗、串岗、睡岗，班中不干与本岗位无关的活;

3、严格按规程、措施及操作标准和程序施工，杜绝违章，确保安全;

4、按时参加矿上及区队组织的各种学习活动，确保业务、操作技能的的不断提高。熟悉避灾路线和措施，能妥善避灾;

5、必须经过专业技术培训，取得安全技术工种操作资格证后，持证上岗。

二、工作标准

1、在进行支护前，必须在已有的完好支护保护下，用长柄工具敲帮问顶，清理危岩和松动的煤帮。

2、随时观察工作面动态，发现异常现象(如：巨大的震顶声、大量支柱卸荷或钻底严重、顶板来压显现强烈或出现台阶下沉现象等)，必须立即发出警报，撤离所有人员，待顶板稳定后，由班(组)长按规定处理。

3、按作业规程的规定进行操作。

4、支护时，严禁使用失效和损坏的支柱、顶梁和柱鞋。

5、顶梁与顶板应紧密接触。若顶板不平或局部冒顶时，必须用板皮背实。

6、、不准将支柱打在浮煤(矸)上，坚硬底板要挖柱窝、见麻面;底板松软时，支柱必须穿鞋。

7、支柱必须支设牢固、迎山有力;严禁在支柱上打重楔，严禁给支柱带双柱帽。

8、必须根据支护高度的变化，选用相应高度的支柱，严禁超高支设。

9、不得使用不同类型和不同性能的支柱。

10、不准站在输送机上或跨着输送机进行支护。

11、调整顶梁、架设支柱时，其下方5米内不得有人。

12、对责任范围内的安全隐患及时排查，积极汇报处理，并做好记录;

13、保持工作面上、下出口畅通，平巷支护与端头支护间距符合规程要求，工作面上、下巷超前支护段要确保其长度、人行道的宽度符合规定，支柱初撑力符合规程要求。

14、工作范围内浮煤浮矸清理干净、无脏杂物，各类工具齐全、码放整齐。

15、上、下平巷回撤不得滞后切顶线并及时支设好密柱，支柱初撑力符合规程要求。

16、与采煤工作面其他各工种搞好配合协作，努力完成生产任务。

三、技术标准

1、超前维护工进入两顺槽作业前必须检查两顺槽顶板和两帮的锚杆和挂网情况，发现煤壁片帮、护帮锚杆失效、网片损坏时，必须立即处理，并立即向跟班干部汇报。

2、超前维护工发现有顶板冒落或片帮现象时，首先撤离现场工作人员，观察冒落和片帮的面积、厚度，并预测冒落的方向和方位，选择顶板完好、浮矸的落地2.0m以外的地点站立。

3、超前维护工根据所处理的片帮、冒顶的高度选择长度应为所处理的高度的1.2倍以上的专用工具，使用敲帮问顶工具时，必须观测身边是否有人，以防伤及其他、人员。

4、超前维护工处理破碎区域的顶板浮矸时，敲帮问顶工具与水平面的夹角小于45度，由外向里逐步处理。片帮严重或冒顶厚度较大的情况下，要边处理边支护(处理1m支护1m)，严禁人员进入空顶区。

5、超前维护工接班后必须对工作面以及上顺槽机尾前50m的巷道、下顺槽端头架前50米巷道的积水情况进行检查，发现有长度达到5m、深度达到0.2m积水时，必须立即组织人员抽排水，并将检查处理结果记录在交接班记录本上。

6、超前维护工两人或两人以上共同作业时，必须指定专人指挥，作业时集中精力、密切配合、互叫互应、行动一致。用力要均匀，不得用力过猛、幅度过大或盲目乱扔。

7、超前维护工回撤单体前必须认真检查单体的完好情况，失效、泄液的单体必须分开存放，标记清楚，及时升井，以免误用。

8、超前维护工回撤单体时，至少两人作业，一人负责对顶板、附近单体完好情况进行检查，发现问题立即整改。

9、超前维护工将单体泄液后，一人扶单体，另一人上梯子将柱帽取下，两人缓慢将单体放在顺槽的底板上。

10、超前维护工打设单体前必须认真检查单体的完好情况，失效、泄液的单体必须分开存放，标记清楚，及时升井，以免误用。

11、单体支柱采用DZ325-10/80QK型液压支柱，活柱伸缩灵活，不卸液，不漏液，单体的初撑力必须达到73.5KN，泵站压力(14.7Mpa)。

12、端头工负责工作面上、下顺槽30米的超前维护和机头、机尾维护。

13、要及时安全地回收，拆除支架切顶线以外的支护。

端头预处理 第3篇

液压支架是煤矿综采工作面的重要设备, 且数量最多, 其能否正常工作, 对整个工作面的安全生产和高产高效至关重要[1]。在工作面生产过程中, 液压支架容易出现自动降架、死架、倒架等;除支架倒架外其余故障是局部性的, 处理起来也比较容易, 对生产影响较小。一旦发生倒架事故势必影响工作的正常运行, 制约安全生产。因此, 有必要对综采工作面支架倒架原因进行深入分析, 并提出相应对策。

110202综采工作面是清水营煤矿首个大采高工作面, 主采煤层为二煤, 煤层倾角20°~27°, 平均23°, 开采深度138~338m;工作面走向长1 180m, 斜长285m, 工作面煤层平均厚度5.25m, 设计采高4.2m。根据井下收集的资料, 现开采的二煤顶板岩性为直罗组底部含粗粒砂岩, 厚度20.27~21.52m, 岩石孔隙发育、较松软、易风化, 抗水浸能力极差, 为不稳定岩层, 属易冒落的一类无周期来压顶板;直接顶为粉砂岩、泥岩, 厚度2.52~4.88m, 岩石较致密, 易软化, 强度低、坚固性差, 为不稳定岩层, 属易冒落的三类周期来压强烈顶板。

2 倒架过程

2010年2月5日, 110202工作面推进到80m时, 由于老塘涌水 (88m3/h) , 下端头顶板破碎、底软, 采场条件恶化, 造成1#、2#端头支架钻底、倒架, 3#~7#支架向上甩头且倾斜。工作面历时1个月处理倒架。在处理倒架期间, 下端头先后出现9次溃水溃沙, 溃沙量最大时达到120m3, 造成端头支架和转载机机尾被黄沙数次掩埋;1#、2#端头支架顶梁下方高度较低、作业空间狭小, 由于水、顶板、泥沙等因素综合作用, 导致1#、2#支架拉移困难, 每个小班在清完架前淤泥、连好推移千斤后, 一次只能拉动200~500mm。通过采取施工临时水仓、下端头扩帮、挑顶、架棚, 安装防倒防滑千斤, 施工泄水巷等措施, 于2010年3月5日使工作面逐步恢复正常, 生产趋于稳定。

3 倒架原因分析

综采工作面由于管理的问题, 支架倾倒现象时有发生;支架倾倒后, 顶板失去支撑, 很有可能引起局部冒顶, 如果不及时处理, 会有一架变成多架倾倒, 形成大面积倾倒事故, 造成工作面难以推进, 造成倒架的原因有以下几个方面。

(1) 工作面采高的影响。采高越大, 倒架可能性越大, 当采高不超过支架的性能及设计高度4.5m时, 支架的合力作用线落在底座范围内, 比较稳定;当采高超过规定时, 支架的合力作用线就落到底座之外, 稳定性差, 遇到顶板来压, 支架容易倾倒[2,3]。

(2) 煤层倾角的影响。煤层的倾角越大, 使支架的合力作用线越偏, 稳定性越差, 当煤层倾角大于18°时, 就要采取防倒措施[4]。

(3) 伪斜的影响。当工作面伪斜角度过大时, 工作面输送机从机头开始上窜, 上窜时输送机溜槽处于受压状态, 间隙变小。输送机上窜后带动推移导杆向机尾方向偏斜, 拉架时偏斜后的导杆牵着支架也往机尾方向偏移, 支架偏移后再次推溜时, 又加速输送机上窜, 输送机上窜过程中与支架的相互作用是一个正反馈过程。由于输送机宽度小, 重量轻, 而支架顶梁长, 吨位大, 所以输送机上窜速度快, 而支架要改变其原来的方向比较慢, 比上窜速度小得多。当输送机上窜超过600~800mm时, 机头段的推移导杆严重扭斜, 就撇着支架底座, 由于支架在上窜过程中架间间隙早已消失, 活动侧护板全部收完, 这时再拉移支架, 顶梁已不能往机尾方向偏移, 而支架底座在导杆的强迫作用下往机尾偏移, 顶梁不动底座动, 发生支架倒架。

(4) 输送机直线。保持输送机直线是保证煤壁直线、支架直线的关键。在井下回采过程中, 因种种原因, 输送机直线最容易出现问题, 而且往往是中间滞后。如果输送机中间严重滞后, 就相当于同时甩机头和机尾, 会使输送机从两头向中间挤压收缩, 从而导致机头和机尾两头都短, 机头机尾段的支架会发生倒架现象。

(5) 由于底板松软使支架受力不均而歪斜。倒架现象大多发生在移架过程中, 发现问题必须在移架过程中及时解决, 否则很可能扩大到寸步难行。

4 处理倒架方案

(1) 对机巷顶板采取架棚掏进, 两侧棚立在临架的顶梁上, 也可用800mm的单体支柱架在本架顶梁上配合支护;同时从支架间打立柱顶住棚梁, 棚距0.5m, 棚梁距支架顶梁净高1m, 挑顶架棚的深度应超过顶梁与掩护梁的交界, 先挑1#架, 再挑2#架, 严禁两架同时挑顶。

(2) 对1#支架下帮进行劈帮处理, 保证处理1#支架倒架有足够的空间;工作面下口顶板先注射马丽散, 固化顶板, 从1#、2#支架顶梁前端开始向尾端方向进行挑顶处理, 挑顶后及时在顶板上铺设菱形网, 架设“一梁二柱”抬棚进行支护。

(3) 从端头支架前方5m处向外30m开始挑顶, 将巷道上下肩窝挑平, 保证巷高3.2m, 锚网支护并架设“一梁三柱”支护顶板, 并用枕木和小杆将“∏”型钢梁和顶板背紧背实。

(4) 转载机机身段提前起底、硬化底板, 防止支架钻底, 保证巷道高度3.2m。

(5) 分别在1#和4#、2#和5#支架各设置一组防倒千斤。安装方式:采用ϕ260mm的千斤活塞杆一端连接在1#、2#支架顶梁的防倒座上, 缸体一端连接在4#、5#支架溜槽上的防滑联接耳子上。

(6) 挑顶结束后, 利用3#、4#支架上的防倒千斤配合单体支柱, 依次将2#、1#支架扶正。对扶正的支架, 再次前移时, 必须先扶后降, 再前移升紧, 确定支架达到初撑力, 严防二次再倒。

(7) 移架时, 支架立柱可下降150~200mm, 以能移动支架为标准, 同时使用斜拉千斤配合单体支柱调整支架底座, 将钻底支架底座下垫设枕木、板梁, 使支架垂直于顶底板。

工作面下端头施工示意图见图1。

5 技术保障措施

本次倒架事故对煤矿生产影响很大, 为避免同样的事故再次发生, 通过对扶架总结, 提出如下保障措施。

(1) 工作面下口挑顶区域和1#、2#支架顶梁上方, 1#~5#支架架前煤壁注射马丽散, 固化顶板。

(2) 在机巷距工作面106m处朝老塘施工泄水巷, 解决工作面下口涌水、涌砂问题。

(3) 针对老空涌水、涌砂增大的现象, 机巷顶板上铺设双层金属网和防雨布等措施, 确保工作面下口施工的安全。在1#~10#架段采用草袋充填架间间隙的方式减少架间漏沙。

(4) 转载机机尾封底板加宽加厚, 减少推移板与机尾间隙, 将转载机与推移板固定牢固;连接板要封底, 加强筋, 连接销轴处要钢板加固, 防止受力变形;用40mm厚钢板在转载机尾第四节槽子处烧耳板, 用ϕ38mm大链拴推移扳, 防止普通槽拉脱变形。

(5) 加强探放水工作, 在机巷转载机段提前打泄水孔, 每10m施工一组孔 (2个) , 孔间距3m, 孔径ϕ113mm, 长度≥60m。

(6) 加强下口及机巷排水工作, 保证排水系统正常, 管路、水沟畅通。安排专人清理水沟, 在下口设置2台22k W潜水泵, 并用沙袋沿水沟侧砌筑防水坝, 确保水流畅通, 及时将水排出去。

(7) 处理好倒架后, 必须加快下口推进速度, 按照“下口进两刀, 上口进一刀”的推进方式, 每推进一刀必须将工作面顺直, 调整好工作面采场, 确保工作面顶底板平整度和直线度, 加强工作面下端头管理。①为了控制刮板机上窜下滑, 机巷超前风巷距离控制在15~20m, 工作面沿底开采。②对2#~15#支架段进行卧底, 降低15#架以下工作面的坡度, 3#~5#支架坡度控制在3°~5°, 6#~15#支架逐步过渡, 与工作面机巷形成平缓过渡的圆弧段, 上下口采高控制在3.2~3.5m。③在工作面机巷2#架下侧至7#架顶梁上方铺双层金属网, 与机巷铺设的金属网扣扣相连, 加强工作面下端头顶板维护。④随着工作面推进, 对转载机桥身段提前起底、硬化底板。

材料消耗费用见表1。

6 结语

从分析可知, 对于大倾角综采工作面, 工作面伪斜、输送机直线是影响支架倒架的主要因素, 因此保持好输送机直线, 调整好工作面的伪斜角度, 是防止输送机上窜下滑和支架倒架的最根本途径。

(1) 对机头第一架支架采取防倒措施, 使之站正不倒, 给工作面中间支架提供稳定的支点。拉移支架从机头第一架支架开始往机尾方向顺序移架, 在移架过程中要注意调架。

(2) 搞好工作面工程质量, 顶底板割直割平, 防止出现错台阶和超高, 保持支架有效承载。

(3) 在皮带巷, 提前施工大孔径的泄水孔提前放水, 完善排水系统, 为工作面的安全回采创造条件。

(4) 对工作面顶板含水层和顶、底板条件重新认识, 由于机巷底板砂质泥岩受水浸泡后, 容易造成支架钻底, 初撑力不够、造成顶板下沉, 给下口的安全、质量管理带来很大困难, 必须提前对机巷进行起底、硬化, 超前铺设金属网防止老空涌水、涌砂。

(5) 在工作面回采前, 设计要提前考虑施工辅运巷, 作为工作面回采期间的主要泄水通道, 从根本上解决工作面水患威胁。

参考文献

[1]吕兆海.大倾角煤层综放工作面采场管理研究[J].中国矿山工程, 2009, (04) .

[2]王建军, 李鸿双, 王爱国等.综采工作面倒架、咬架原因浅析[J].煤, 2000, (04) .

[3]袁永, 屠世浩, 王瑛等.大采高综采技术的关键问题与对策探讨[J].煤炭科学技术, 2010, (01) .

列车牵引拉杆端头车削工装设计 第4篇

牵引拉杆是列车运行的关键部件之一。牵引拉杆端头是牵引拉杆的重要组成部分, 支撑着牵引力的传递, 担负着整车运行平稳性的重任。牵引拉杆端头是锻造件, 由于外形结构不规则, 我们在车削牵引拉杆端头定位外圆准40时没有可靠的定位基准, 致使加工时定位难度大, 不易保证其加工质量。如果牵引拉杆端头的加工质量不能保证, 它与连接管组焊后, 组成的牵引拉杆体的两端头的中心平面就不在同一高度上, 这样的牵引拉杆体势必影响转向架的质量, 进而影响整车运行平稳性及其安全性。此时就需要设计工艺装备来保证牵引拉杆端头的尺寸形状精度, 并提高生产效率。本文通过对牵引拉杆端头加工时遇到的难点进行详尽的分析, 依据工装设计的基本思路设计了此车削加工工装, 解决了加工难题。

2 加工工艺分析

牵引拉杆端头图如图1所示。

2.1 加工工艺流程及加工位置

在铣床上铣出牵引拉杆端头的上下两个端面以其中一个端面为基准划出两端面的中心平面与准40圆柱的轴线在车床上车出准40外圆倒30°角钻准26孔车准30内孔和准3孔打磨R40。

2.2 工艺难点分析

通过对加工工艺的分析, 加工工艺 (铣-划-车) 中铣削加工和划线都能很容易满足要求。第三道工序车削加工中又分为车Ⅰ和车Ⅱ两个工序, 其中车Ⅰ是车准120的内孔;车Ⅱ的加工步骤为:齐端面车外圆准40倒30°角钻孔准26车内孔准30钻孔准3打磨R40。工件加工的难点主要是:车准40外圆时用四爪卡盘装夹, 靠划线找正, 由于用四爪卡盘装夹需要从横向和纵向两个方向进行找正, 找正慢且受人为因素影响较大, 找正困难, 因此准40圆柱的位置精度很难保证, 致使加工出的牵引拉杆端头经常因位置精度不符合要求而报废, 不仅生产效率低, 而且给企业造成了极大浪费。可见加工难点和关键是车Ⅱ, 即要保证准40圆柱轴线与孔准120轴线有垂直度要求, 准40圆柱轴线必须位于孔准120的中心平面上, 加工难度很大。因此有必要使用工装来提高牵引拉杆的定位精度, 从而提高生产效率和质量。

3 工装设计

3.1 总体设计思路

传统的加工工艺用四爪卡盘直接装夹, 准40圆柱的轴线可以在横向和纵向两个方向上偏移, 加工前, 须划出准120内孔上下两个端面的中心平面和准40圆柱的轴线, 加工时需从两个方向找正, 找正困难。为此, 在工装设计时, 主要按如下思路考虑:如果让准40圆柱的轴线只在一个方向偏移, 然后在此偏移方向上增加调节装置, 则可以使找正简单、可靠。综合考虑工装设计要点, 设计了如图2所示的牵引拉杆车削加工工装。

3.2 增加零件工艺设计

为了解决加工准40圆柱的找正问题, 用已加工的准120内孔和端面定位最为合理, 但是准120设计尺寸的公差是自由公差。为了定位更加准确, 我们给该尺寸加上了工艺要求, 即铣削加工和车Ⅰ增加工艺控制要求 (高度尺寸控制在准86±0.05, 内孔直径控制在准1200+0.1) 。

3.3 工装与设备接口设计

工装在车床上的装夹则仿照四爪卡盘在车床上的装夹方法, 采用小圆锥度定位、紧固螺栓拧紧。圆锥定位可靠性高, 即使经过多次拆卸仍能保证工装在车床上的位置精度, 因此加工出的工件精度高。此工装在定位夹紧方面大大缩短了工人找正工件位置和定位装夹的时间, 减少了由人为因素造成的加工尺寸不稳定性, 且长期使用后, 定位销的磨损甚微, 所以此工装适合用于批量生产使用, 只要工装在机床上安装时调整好位置, 就可以稳定地保持牵引拉杆端头的尺寸形状精度, 这对大批量生产是很合适的。

3.4 工装与零件接口设计

该套工装采用了弯板式结构, 将工件放在固定平面 (支架) 上, 使其准40的轴线与车床主轴轴线重合, 工件准1200+0.1内孔与工装上定位销的外圆准120-0-0..1005配合, 这样工件在工装上就实现了一面一孔定位。在工装上定位后, 高度方向就不需要找正, 只要利用调整螺栓调节另一方向的位置即可。工件找正后用压板压紧。此工装解决了找正难的问题, 且定位可靠。

3.5 工装中关键零部件的设计

(1) 弯板:它将整个工装固定在车床上, 随着车床主轴一起高速旋转, 因此必须保证工装跟车床连接的牢固性。根据车床的结构, 仿照四爪卡盘在车床上的装夹方法, 采用小圆锥度定位, 可靠性很高。并且设计了三个紧固螺栓拧紧, 即使经过多次拆卸仍能保证在车床上的位置精度。因为是弯板式结构, 考虑到车削时, 托住工件的支撑板受力比较大, 因此在支撑板的底部设计了两个加强肋板, 增加支撑板的强度, 从而能够保证支撑板与车床的主轴平行, 准40圆柱的轴线跟车床主轴的轴线重合。另外, 为节约材料, 弯板左侧的立板采用了中空设计。 (2) 定位销:为了保证工件被加工表面的技术要求, 必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置。定位销就是工装的定位元件, 外圆的尺寸设计为准120-0-0..1005, 与牵引拉杆准120内孔相配合, 工件和定位销之间仅有0.1mm的间隙, 限制了工件的4个自由度, 通过压板夹紧工件后限制工件的六个自由度, 实现工件的完全定位, 工件定位准确, 从而提高了工件的装夹效率和加工精度。定位销的凸台与支撑板也是采用过盈配合装配, 工件夹紧以后, 既可以承受刀具的切削力, 限制中心销的活动, 防止工件的位置发生变化, 又可以通过装配不同尺寸的中心销, 加工与牵引拉杆端头形似但不同尺寸要求的工件, 不必再设计新的工装, 体现了成组技术 (成组技术就是将形状相近的零配件划分成组, 然后根据其共同的特征来安排和组织生产) 在工装设计中的应用。 (3) 压板:为了装夹方便, 提高装夹效率, 在压板上钻孔, 与双头螺栓相配合。 (4) 平衡块:为了使机床旋转平衡, 以保证加工精度, 因此该工装需要加装平衡块。

3.6 工装效果验证

使用工装后, 牵引拉杆端头用此车削工装能满足车削加工要求。使用工装克服了工件因形状不规则而难以找正的难点, 并且用已加工面作为定位基准, 保证了加工精度。工件完成后经测量, 完全符合图纸要求。这样既节省了大量工时, 又保证工件质量, 提高了生产效率, 大大降低了生产成本。使用工装前, 每个牵引拉杆端头车削需60min, 产品合格率不足90%, 使用后车削的时间降为30min, 产品合格率达到了100%, 使工作效率、工作质量显著提高。

4 结语

工装的设计必须考虑设备接口、工件接口及刀具选择等因素, 牵引拉杆端头工装的设计中采用弯板式结构、小圆锥度定位设计, 是比较突出的设计亮点。弯板式结构可以提高装夹的精度和效率, 解决了定位难的问题, 并且定位可靠。小圆锥度定位提高了定位精确度, 可靠性高。

牵引拉杆端头加工工装定位销的设计, 综合考虑了成组技术, 不同车型转向架的牵引拉杆形状尺寸大致相同, 只要搭配不同尺寸的定位销, 就可以适应不同车型牵引拉杆端头的生产。

参考文献

[1]刘明华, 等.职业技能鉴定指导-车工[M].北京:中国劳动出版社, 1997.

[2]闻帮椿.机械设计手册 (第四卷) [M].北京:机械工业出版社, 2010.

地铁车站端头井处设计研究 第5篇

在地铁结构中, 由于车站为长条形结构, 标准段为典型纵向平面受力结构, 以平面应变为主, 故可沿纵向取单位长度进行典型断面结构分析。端头井作为地铁区间隧道施工时供盾构拼装、拆卸或调头的空间, 既是盾构施工工作井, 又是地铁车站设备用房的一部分。因此, 在施工阶段, 盾构端头井的顶、中板需预留盾构吊装孔。大面积开洞将大幅削弱结构的水平刚度, 顶、中板无法对侧墙提供支撑, 这就要求使用转换结构来平衡侧向水土压力, 在侧墙处设置壁柱。在楼板开洞处的侧墙位置设置水平框架梁, 与结构的纵梁形成一道环梁。由于平面框架计算的方法无法完成端头井的特殊受力计算要求, 故一般采用有限元软件进行三维建模, 如SAP2000, ANSYS等。

1 工程概况

哈尔滨地铁一号线二期某车站采用钢筋混凝土双层双跨, 局部多跨箱形框架结构。为地下2层标准岛式车站。车站内包尺寸为224.2 m (长) ×18.3 m (宽) /22.1 m (盾构加宽处) , 站台宽度11.0 m, 地下1层为站厅层, 地下2层为站台层。抗浮水位为128.5 m。有效站台中心里程处轨面标高为120.545 m, 底板埋深约为16.985 m, 顶板覆土厚约3.125 m。顶板厚度为0.80 m, 中板厚度为0.40 m, 底板厚度为1.0 m, 侧墙厚度为0.8 m, 框架柱b×h=700 mm×1 400 mm, 3层板的主要梁截面b×h分别为:1 200 mm×2 000 mm, 800 mm×1 000 mm, 900 mm×2 200 mm (见图1~图3) 。

2 计算参数

2.1 计算模型的选取

模型尺寸需根据车站结构尺寸, 按中心线确定。考虑标准段结构与端头井结构之间的影响, 模型包含一跨标准段。计算长度从端头井端板起, 到相连车站标准段的第一条诱导缝为止, 共长23.7 m。

2.2 计算荷载类型与荷载组合

地铁车站埋于地下, 结构构件之间、结构与土体间共同作用, 荷载种类繁多, 是一个复杂的空间结构体系。

1) 永久荷载。

结构自重由软件自身计算。土侧压力:施工阶段, 主、被动土压力按朗肯土压力公式计算侧向土压力, 使用阶段按静止土压力计算 (见图4) 。顶板覆土, 容重γ=19.5 k N/m3。设备荷载:大型设备荷载按实际取值, 其值不小于8.0 k Pa。水侧压力由其抗浮水位决定 (见图5) 。

2) 可变荷载。

路面超载:q=30 k N/m2;人群活载:q=4 k N/m2;施工荷载:q=20 k N/m2。

3) 偶然荷载。

按地震设防烈度6度计算其地震作用。人防荷载按六级人防进行考虑, 仅用于验算结构强度, 未计入结构内力包络中。

4) 荷载组合见表1。

车站主体结构计算按底板作用在弹性地基上的框架结构进行内力计算。通过计算分析可知, 地震和人防工况不起控制作用, 组合1基本组合为最不利组合, 直接组合1的内力包络值进行结构配筋设计。

2.3 荷载工况

施工阶段。顶、中板设盾构吊装孔。这个阶段, 只考虑的是自重工况。主要是横框架, 侧墙, 端墙的受力分析, 荷载主要考虑地面堆载、侧壁堆载、土侧压力、施工荷载, 共四种荷载。

使用阶段。分自重工况与水反力工况两个受力工况进行计算, 主要分析顶、中、底三层板以及相应梁柱的受力状况。

自重工况:考虑的是结构在重力方向的最不利状态。因此, 考虑的荷载有以下几种:在使用阶段, 由于顶、中板的盾构吊装孔封闭, 顶板将承受覆土荷载以及地面超载;中板承受设备荷载;侧壁水、土压力;侧壁超载, 共六种荷载。

水反力工况:考虑在水反力作用下的端头井内部结构受力最不利状态。因此, 考虑的荷载有以下几种:顶板覆土荷载;侧壁水压力;侧壁土压力;底板水反力, 共四种荷载。

3 端头井计算

该车站采用SAP2000v15.1进行三维空间有限元分析。结构计算模型见图6。

计算时需要注意的问题:

三维模型由框架单元和面单元组合而成。梁和柱采用框架单元, 结构顶、中、底板及侧壁采用Shell单元。布置梁单元的时候, 要考虑到梁实际的偏心情况, 在建模中需要对梁的抗弯刚度进行修正。

由于梁、板、柱和墙单元节点在相同位置处以共节点的方式来反映各构件的共同作用变形。在按四边形和三角形有限元划分的时候要注意节点的耦合。

结构计算模型支承在弹性地基上, 基底用土弹簧模拟。二维平面框架采用只能受压不能受拉的单向弹簧 (Gap单元) 进行连接。有效刚度取垂直基床系数×作用面积, 并约束相关节点的平动和转动自由度。三维模型与土接触的面采用单向受压的面弹簧 (Area Springs单元) 。弹簧系数的大小由地质报告加以确定。本计算中采用26 000 k N/m3。

本站端头井侧墙处开设大面积洞口, 连接风亭与主体结构, 在建模过程中需要将洞口周边的点加以U2方向的约束。端头井与标准段结构连接处添加绕横轴的转动约束R2和纵轴向位移约束U2 (见图6) 。

4 计算结果分析

本文建立了端头井处施工工况及使用工况的三维模型, 端头井1—1, 2—2处横框架平面模型 (平面位置如图2所示) , 端头井处纵框架平面模型。通过对比三维与二维模型输出的内力得到以下结论:

1) 对于板与墙, 对比施工阶段工况与使用阶段工况下的内力云图, 在使用阶段的内力起控制作用。在施工阶段, 由于有降水要求, 侧壁与底板少了水压力的影响, 导致结构内力大幅减少。结构底板的板柱节点位置, 使用工况下的M11方向弯矩比施工工况下的M11方向弯矩大39.7%。底板与侧墙相交处使用工况的内力达到施工工况下内力的7倍 (如图7, 图8所示) 。

2) 车站端头井的侧墙, 采用空间三维模型分析, 墙体所受弯矩的分布规律同平面二维模型计算结果比较一致, 三维模型墙体弯矩绝对值最大值为668 k N·m, 二维模型弯矩绝对值最大值为1 104 k N·m, 相差39.5% (如图9, 图10所示) 。

3) 从三维框架所受的内力可以得知, 水平框架梁不仅承受弯矩和剪力, 还承受比较大的轴力和扭矩。如第二层框架梁, 其轴力可以达到1 905 k N, 扭矩为572 k N·m。而平面二维纵框架模型是基于平面二维横框架模型的内力结果按导荷方式进行输入计算的, 只能输出弯矩和剪力值, 与实际受力情况大有不同。与二维框架内力相比, 三维框架输出的内力要远小于二维。这表明相对于平面二维模型而言, 三维模型更符合结构的实际受力状态。在设计时, 需要结合三维模型来进行受力分析 (如图11, 图12所示) 。

4) 从三维模型的内力输出云图可以看出, 风亭开口处、板柱节点处和板墙交线处有应力集中现象。而二维平面简化模型未考虑大洞口且忽略了构件整体协调变形等条件。应根据三维模型在应力集中区域加强配筋 (如图9所示) 。

5 结语

端头井的计算分析结果表明, 对于这种复杂空间结构, 二维平面模型与结构实际受力状态出入较大。为了保证结构安全可靠, 并优化结构设计, 对于这类有楼板和端墙大开洞以及结构与风道和出入口连接处等应力分布较复杂的部位, 需建立局部区域整体模型进行分析。

摘要：结合哈尔滨地铁一号线二期某车站案例, 利用有限元分析软件SAP2000建立了端头井处三维模型, 简要介绍了地铁主体结构计算的荷载类型与荷载组合, 分析了建模时需要注意的问题, 以求更准确的模拟地铁盾构井结构在不同工况下的受力状态, 通过对比二维与三维模型内力结果, 对设计提出更合理建议。

关键词：地铁,端头井,设计,有限元

参考文献

[1]陶勇, 郑俊杰, 楼晓明.地铁端头井的设计计算方法探讨[J].华中科技大学学报 (城市科学版) , 2005 (1) :31-32.

[2]丁春林.地铁车站端头井受力计算模型研究[J].同济大学学报 (自然科学版) , 2007, 35 (5) :92-93.

[3]北京金土木软件技术有限公司.SAP2000中文版使用指南[M].第2版.北京:人民交通出版社, 2001.

[4]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].

浅析综采工作面端头受力与支护 第6篇

综采工作面端头是工作面和准备巷道交接的部分, 工作面的超前支撑压力和固定支撑压力在此处叠加, 容易出现应力集中。采煤机和刮板运输机的机头容易出现大跨度梁, 端头部分就会有较大无支护空间。此空间的顶板经过多次重复支撑已经非常破碎, 这也为工作面端头支护出现多种问题埋下隐患。

1 综采工作面端头受力及支撑压力分析

1.1 工作面端头受力分析

工作面端头是工作面和准备巷道的相交接的重要部分, 端头处受到多重支撑压力的影响, 在多重支撑压力叠加作用下, 端头处出现顶板破碎、底板鼓起、两帮变形等多种严重破坏, 对此处的受力情况分析有以下三种: (1) 准备巷道开掘时, 原岩应力重新分布, 巷道变形稳定后巷道本身还有残余支撑压力; (2) 工作面推进过程中形成的超前支撑压力对端头的影响, 使端头变形加剧; (3) 工作面端头处煤岩体受到上区段固定支撑压力的影响。

1.2 准备巷道工作面支撑压力分析

1) 准备巷道本身的支撑压力:大多数矿井工作面采用后退式开采顺序, 这就要求工作面准备时, 提前预先掘出准备巷道。准备巷道周围围岩由于受到开掘巷道的影响, 使得原应力重新分布, 导致巷道出现大变形。集中应力的大小主要取决于围岩的原始应力、岩石性质、巷道支护形式、支护强度和巷道尺寸等因素。

一般回采巷道大都在煤层中掘进, 巷宽在2~4 m左右, 可以观测到由于掘巷产生的应力集中引起的两帮变形。由于工作面准备的支护几乎是无初撑力的支护 (锚网索支护除外) , 在复合顶板条件下必然产生离层。在较大的集中应力条件下, 巷帮出现较大位移, 造成整个巷道周围浅部岩体破碎, 十分不利于端头支护。

2) 工作面超前支撑压力:准备巷道开掘出来。巷道残余支撑压力的影响趋于稳定。随着工作面的开采, 采空区上部岩层重量将向采空区周围新的支撑点转移, 从而在采空区四周形成新支撑压力带。在工作面前方会形成超前支撑压力 (以下称临时支护压力) , 此时, 在工作面端头处同样也要受到工作面临时支撑压力的影响。

3) 上区段固定支撑压力:上下区段的相邻巷道, 在上区段开采完后采空区周围会形成新的支撑压力带, 上区段采空区在与下区段工作面平行的方向上会出现固定支撑压力, 这种支撑压力会影响下区段的巷道和下区段工作面的端头支护情况。现在回采巷道布置中, 通常采用煤柱护巷形式, 煤柱一般留20~30 m, 也有5 m小煤柱。但这一宽度煤柱保护下的巷道, 还不能从根本上避免上区段开采形成的固定支撑压力影响。

2 综采工作面端头支护实例分析

2.1 工作面概况

某矿工作面布置伪顶为0~0.6 m厚的灰色粘土岩, 直接定为2.0~4.0 m厚的深灰色粘土岩, 岩性单一, 层理不育, 具有随采随落的特性基本定为6.2~15 m厚的细砂岩, 有较大的岩石强度, 但水平层理较发育。底板为细砂岩或中砂岩, 结构稳定。由上述力学分析得知, 工作面端头由于受到准备巷道的支撑压力、工作面的固定支撑压力与超前支撑压力三系力的叠加影响, 根据“O-X”板破坏理论, 随着工作面的推进, 容易在工作面端头处遗留部分不能及时跨落的三角状顶板, 我们称之为弧形三角块结构, 此时这种结构由于受到端头支架的反复支撑, 顶板破碎加剧, 原巷道内的锚杆失去力学作用, 因而导致端头支护极为困难。

2.2 针对弧形三角块结构的工作面端头支护方案设计

1) 端头支护方式选择: (1) 工作面超前支护方式。在原有锚网支护的基础上, 在工作面上出口以外20 m范围巷道内, 加打三趟HDJA-1000金属铰接顶梁配合DZ-3.15型单体柱进行支护。 (2) 端头支护方式。在超前支护的基础上, 在中柱与下柱之间增加一趟1.0 m金属铰接顶梁配DZ-3.15型单体柱支护, 端头支护靠近老塘的3排单体柱采用戗托板支护, 支护角度约75°-85°。

2) 端头支护参数:弧形三角块结构参数。其主要参数有基本顶沿工作面推进方向断裂长度L1, 沿侧向断裂跨度L2, 以及弧形三角块在煤体中的断裂位置Xo。弧形三角块B的基本尺寸通过基本顶在周期来压时的断裂模式和周期来压布距确定, 计算模型如图1所示。长度L1即为基本顶周期来压时的步距, 根据相邻工作面开采经验, 确定L1=16~24 m。L2是指端头基本顶断裂后在工作面侧向形成的悬跨度。根据板的屈服线分析法, 认为L2与工作面长度S和基本顶的周期来压步距L1相关, 根据有关计算分析, 当S/L1>6时, 三角块的侧向跨度L2与周期来压步距L1基本相等。工作面长150 m, 所以L2=16-24。端头基本顶断裂位置Xo可用相关公式计算。

根据工作面顶底板岩性, 直接厚度为1.5~3.5 m, 煤体是中硬强度, 煤体的内聚力为1.2 MPa, 内摩擦角为30°, 侧压系数为1.2, 应力集中系数为1.4, 上覆岩层平均容重为25 k N/m3, 巷道埋深为400 m, 工作面的巷道煤帮的支护阻力取0.3 MPa, 经计算Xo=4.6 m;超前支护和端头支护。在基本顶给定变形工作状态下, 巷道内超前支护的强度加上原巷道锚网支护强度应当能控制住直接顶, 并使其与基本顶贴紧, 因此支护强度至少应当承载直接顶岩重。当采用工作阻力为180 k/N的单体支柱进行支护, 单体支护的柱间距取0.7 m时, 排距为1 m, 则巷道超前支护强度明显满足。在计算端头支护阻力的时候应该考虑顶板的断裂位置, 当采用工作阻力为180 k N的端头支柱进行支护, 单体支柱的柱间距取0.7 m时, 排距为1 m, 受采动影响后, 端头处锚杆支护的支护强度进一步的降低, 有效系数约0.5, 考虑端头基本顶倾向断裂的影响和煤壁支撑力的作用, 则单位棚距内所需要的单体支柱数为4根。所以回采巷道超前支护采用在原来锚网索基础上打设四趟单体支柱配铰接梁, 另外在顶板围岩较差地段增加支护力度。

3 结语

通过对综采工作面端头力学分析, 为工作面端头弧形三角块结构支护设计奠定了理论基础, 进行理论分析和参数设计, 确定了工作面端头采用超前支护的端头支护方式, 能够确保此工作面端头支护强度要求。

参考文献

[1]刘世峰, 周宗勋, 于洪.综采工作面上端头支护技术实践[J].煤炭技术, 2010 (11) .

端头支架与转载机配套改造及其应用 第7篇

综采四队现使用的设备是:MG300/690-W型采煤机, ZT-6900型端头支架, SGZ-764/400型刮板输送机 (2部) , SZZ-830/220型转载机和PLM-160型破碎机, 而下一个81004工作面配套设备部分有所变化, 其中, 后刮板输送机更换为SGZ-830/630型, ZT6900型端头支架更换为ZFSD5600型, 由于设备的变化使设备配套发生了变化, 而ZFSD5600型端头支架配套转载机为SZZ-880/220型, 经过全面组织, 除转载机外其他设备都已得到落实。我矿当时闲置的转载机只有太原鑫拓煤机厂生产的SZZ-830/200型转载机, 而配套所要求的端头支架前、后钩头与转载机耳子联结尺寸与现有转载机前后耳子联接之间的尺寸不配套。

如果让厂家实施此改造方案, 需要资金比较多, 加工期为20天左右, 另外, 矿生产任务比较重, 加工时间也不允许这么长。因为转载机的稳装直接影响到前刮板输送机的稳装和工作面开邦, 所以提前把转载机稳装好, 可大大缩短搬家进度, 达到目的。经矿研究决定, 由我矿自己对SZZ-830/200型转载机进行改造, 代替原配套的SZZ-880/220型转载机, 以便使其与端头支架配套。

1 设计内容及创新点

1.1 设计内容

经过大量翻阅图纸, 多方面研究, 多次测量SZZ-830/200型转载机与ZFSD5600型端头支架的配合后发现, SZZ-830/200型转载机相关尺寸都与其接近, 除与端头支架联结长度差了630 mm, 还有与端头支架4根推移千斤顶联接的推移耳子高度差20 mm外, 其他是可以与之配套的。最后决定在SZZ-830/200溜槽尾前三节槽中间加一节630 mm过渡槽短节 (图1) , 并重新在溜槽上设计4个与推移千斤顶相配套的推移耳子。

设计过程中存在的重要问题及解决办法: (1) 要保证端头支架4个耳子与转载机溜槽联接耳子尺寸长短相联接。 (2) 要保证两节溜槽上重新焊好后的耳子之间的中心距和配套尺寸相一致, 同时, 还要保证每节溜槽两侧耳子孔的中心距不变。 (3) 要保证耳子相对底板的高度不变和转载机尾轴中心距支架座箱后端面距离不变。因此, 以原配套尺寸为依据, 以SZZ-880/220型转载机尾轴中心向前推出两节溜槽耳子的距离, 同时为了减少单节溜槽耳子中心距误差, 采取先焊接后打孔的方法。 (4) 由于端头支架4根推移千斤顶联接的推移耳子与转载机溜槽联接耳子尺寸高度差20 mm, 必须割下后, 重新焊接。为了保证新耳子与溜槽联接达到推、拉的强度, 根据公式“τ=1.414F/KELτΡ许用剪应力”可知, 焊缝剪应力在外力不变的情况下, 与焊缝长度成反比。所以在保证孔中心距的前提下, 在其有限的空间内, 把耳子与溜槽焊接部位加长至1 m多, 为了进一步加强耳子强度, 需使耳子与溜槽上檐板和下底板成为一体, 因此, 在耳子与两空间处分别多处焊接结构筋, 这样就保证了耳子可以承受推移千斤顶的推、拉力, 设计如图2所示。 (5) 为了防止从溜槽侧面溢煤, 在溜槽侧面加工了挡煤板。

1结构筋2推移耳3上檐板4下底板

1.2 创新点

(1) 原来SZZ-830/200型转载机只能与一种型号的端头支架配套。 (2) 经过改造可以与2种型号的端头支架进行配套, 增加了转载机的互换性。

2 应用情况及经济效益

(1) 该端头支架与转载机配套改造于2008年2月, 当月下旬该调节溜槽在机电处小工厂进行了加工, 耳子在机分厂进行重新焊接, 并由准备区在井下稳装。稳装过程中, 与端头支架配合, 联接完全符合要求尺寸。2008年3月, 在井下投入使用效果很好, 在生产过程中, 联接耳在推拉时, 可完成拉架、推转载机的任务, 其强度达到使用要求。 (2) 由于转载机设计、改造由本单位完成, 较厂家改造可节约资金15万元。 (3) 由于转载机设计、改造使这次工作面的搬家比厂家改造后可提前8天左右, 按每天可出煤2 000 t, 每吨煤按300元计算, 可创经济效益:3002 0008=480万元。 (4) 该项改造可创价值为:480+15=495万元。

3 存在的问题及推广应用前景

(1) 由于改造后的调节溜槽, 以及单节溜槽、耳子中心与溜槽中心距离不同, 两节槽体互换性差, 所以, 在稳装转载机过程中, 要特别注意两节带耳子溜槽的先后顺序。

(2) 该项改造解决了转载机与端头支架配套互换性差的难题, 可在同类情况下推广使用。

参考文献

[1]倪小丹.机械制造技术基础.清华大学出版社

[2]徐灏.机械设计手册.机械工业出版社

综采工作面新型端头过渡支架的应用 第8篇

1西一区18层五分段简要概况

煤层一般倾角12°, 煤层厚度15m, 工作面长112.5m, 走向长730m, 地质储量170.16万吨。本区构造比较复杂, 切眼靠近南15断层, 受其影响区内煤层呈现不规则变化, 处于该断层影响煤层变薄带内, 开采初期工作面即过F2断层。现已采过F2及F3断层, 过断层时存在丢三角煤现象。部分巷道在掘送中有丢底煤情况。

2引进端头过渡支架前端头无架区的支护方式及生产程序

在未引进该型端头过渡支架前, 工作面上下端头选用4m长工字钢梁与单体液压支柱支护, 分前、后两组使用, 前组工字钢梁采用交替迈步抬棚, 交替迈步式前进, 后组工字钢梁采用齐头抬棚, 每刀一串。每对钢梁中心距0.8m, 跨越运输机头尾的钢梁采用一梁三柱支护, 不跨越运输机头尾的钢梁采用一梁四柱支护。端头无架区超前工作面支架一刀 (0.6m) 开设缺口, 开设缺口长度规定3m, 根据两巷里帮至第一架、最后一架支架的实际距离作适当调整。缺口一刀一开设, 采用人工打眼放炮方式落煤, 人工攉煤。开设后及时前串工字钢梁进行支护。工字钢梁一刀一串, 端头无架区顶煤不放。

3引进端头过渡支架的目的

根据前述生产实际情况, 矿决定引进林州重型机械厂生产的ZF3000/17/26型综采放顶煤专用端头过渡支架, 引进该型支架的目的主要有以下几点:

3.1取消缺口的开设, 简化生产程序, 减少辅助工序作业流程, 减少前部运输机停车时间, 延长连续出煤时间。

3.2增加支护的强度, 原工作面端头使用4m长工字钢梁与单体液压支柱支护的压力密集区现采用该型支架进行支护, 支架初撑力和工作阻力加大, 增加抗压抗变形能力, 提高安全性和可靠性。

3.3提高工作面机械化作业程度, 减小端头无架区工人开设缺口和前串工字钢的工作量, 减小工人劳动强度, 提高工作效率。

3.4将原端头无架区不放煤区域范围缩小, 扩大工作面放煤的长度, 提高煤炭采出率。

4新型端头过渡支架的参数解析

所引进的新型端头过渡支架为支撑掩护式低位放顶煤综采工作面专用端头过渡液压支架, 支架型号为ZF3000/17/26, 该支架运输长度为5m, 比工作面ZF2800/16/24型支架4.5m的运输长度略长。端头区域的最小控顶距和最大探顶距增加0.5m。工作面支撑高度为1.7~2.6m。高于工作面支架的1.6~2.4m。支护宽度为1.19~1.33m, 支架中心距1.25m。工作阻力3000kN, 比工作面支架的2800kN工作阻力略大, 可以有效地支护端头过渡无架区的压力密集区。初撑力2532kN, 支护强度0.59~0.64MPa, 底板比压1.58MPa, 比工作面支架略小。梁端距0.261~0.495m, 推移步距0.6m。该型支架所有配套设备均与工作面ZF2800/16/24型支架通用, 主要零部件单独配套, 高低压管路及接口、操纵阀、密封圈等易损件可以和ZF2800/16/24型支架通用。工作面支架和端头过渡支架均采用每架单独操纵。

5端头过渡支架在实际生产中的作用

5.1在实际生产中取消了缺口的开设, 减少了开设缺口所需的人工打眼放炮的工序, 以及人工攉煤的工序, 减少了工人的作业时间。增加了工作面连续出煤的时间。按每小时出煤量190t计算, 工作面圆班出煤量可提高570t。

5.2不开设缺口, 原缺口位置由采煤机割煤时一次性割透, 提高了工作面机械化作业程度, 端头无架区单体钢梁支护范围缩小, 减轻了工人前串工字钢梁的工作量, 三个班减少人工数总计48人次。月节省工人工次成本484030=57600元。

5.3工作面共计安装了90组支架, 在未使用新型端头过渡支架前, 实际可放煤82组支架, 工作面理论采出率82/90100%=91.1%, 使用端头过渡支架后实际可放煤88组支架, 工作面理论采出率88/90100%=97.8%, 理论采出率提高了6.7个百分点。有效地提高了原煤回采率。

6结论

通过对端头支架的使用, 改进了综放工作面的采煤工艺, 有效提高了综放工作面的产量和回采率, 提高了工作效率, 减轻了工人的劳动强度。综采工作面端头支护新技术应用为煤矿取得了巨大的效益。

摘要：阐述了新型端头过渡支架的引进目的, 详细描述了端头过渡支架的参数、特点、以及在生产中发挥的作用, 及该技术在鹤岗矿区的应用, 其效果良好, 值得推广应用。