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综放工作面端头支架优化改进设计研究翟志强（华阳新材料科技集团有限公司新能源蓄能新材料事业部，山西阳泉045000）摘要：基于某矿综放工作面端头支架布设过程中造成人员通行不变，后溜装置易发生损坏的问题，对端头支架进行了优化改进处理，并在综放面进行了效果测试。改进设计后支架人行通道加宽 0.4 m，设备故障率降低 65%以上，应用效果显著。关键词：综放工作面；端头支架；工作阻力；故障率中图分类号：TD421文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0096-020引言在进行煤矿煤炭资源开采作业时，采煤机、刮板输送机以及液压支架三者的配套设计尤为关键，直接影响到工作面煤炭资源开采效率。由于刮板输送机设备在各段的结构有所差异，也就造成了工作面中部支架与端头支架之间结构上的差异，同时又因为端头支架承担巷道支护作用时承受的工作阻力不同等原因，在结构设计上，包括外形尺寸、工作阻力等方面都对端头支架设计带来较大难度。1端头支架主要参数的确定1.1支护强度对于综放工作面支护强度的计算现阶段都采用粗略估计的方式，通过现场地质构造条件以及开采工艺对支架支护强度进行粗略计算，计算手段尚不成熟。因此对某矿煤层工作面进行煤炭资源开采时，可依据上一综放工作面压力监测资料，或地质构造类似条件下矿压监测资料进行类比，作为该综放工作面液压支架的支护强度参数1。也可以通过同一煤层条件下，已投入使用支架的支护强度或工作阻力参数，以及该支架的实际使用情况，来确定放顶煤端头支架的支护强度。同时，在进行支护强度参数选择时，要留有一定富余量，确保工作面的安全生产作业。某矿综放工作面中间支架选型 ZF5500/16/28，该型号支架工作阻力 5 500 kN，放顶煤支架最大高度2.8 m，设计支护强度 q=0.85 MPa，依据该支架支护强度参数对端头支架进行参数设计，确定支护强度q0=0.95 MPa。1.2工作阻力在完成上述支护强度参数计算后，结合实际综放工作面采掘设备尺寸参数，对端头支架的工作阻力 F进行计算。F=q0（L0+L1）D1 000.（1）式中：q0为端头支架所需支护强度；L0、L1分别为综放工作面端头支架空顶距以及顶梁长度，分别取 335mm、4 060 mm；D 为端头支架的中心距，取 1 500 mm；为端头支架支护效率，取 0.830.93。将相关数据代入式（1）得：F=7 200 kN。1.3支架高度由于综放工作面采放比决定着煤层以及工作面顶板的稳定性，同时采煤机的开采高度也受到采煤机生产能力、煤层厚度以及煤层冒放难易程度等多方面影响2。因此，要同时考虑综放工作面多种因素，包括综放工作面开采速度、液压支架后溜空间、煤体冒放难易程度等，来对采煤机采高以及支架高度参数进行确定。由于该综放工作面中支架高度设计为 2.6 m，因此对端头支架高度进行设计时，最大高度为 3.0 m。同时为便于端头支架设备在巷道中进行搬家运输以及升井维护工作，考虑到煤矿巷道运输等条件，确定端头支架的最低高度为 2.0 m。2端头支架系统设计2.1立柱设计端头支架立柱设计主要包括对缸径以及行程等参数进行设计，其中前后立柱缸径设计参数相同，依据端头支架工作阻力进行计算，具体计算公式为：F=4S2P4 000，（2）S=4 000F4P.（3）式中：S 为端头支架所需确定缸径，mm；P 为端头支架立柱安全阀调定压力，取 40 MPa。将相关数据代入式（3）可以看出，端头支架缸径S 规格在 240 mm 左右即可，煤矿常用液压支架立柱有 230 mm 和 250 mm 两种，因此为提高端头支架安全性能，选用 S=250 mm 的立柱，确保端头支架在较高工作阻力下保持结构性能稳定，完成综放工作面支护收稿日期：2022-08-11作者简介：翟志强（1990），男，山西平定人，本科，毕业于中国矿业大学银川学院机械工程及自动化专业，机电工程师，研究方向为机电。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.038结构设计2023 年第 6 期任务，安全阀调定压力为 36.7 MPa。对于立柱行程的设计取决于端头支架的高度，前文所述端头支架最低以及最高高度分别为 2.0m、3.0m，依据端头支架的高度差以及前后立柱倾角，对立柱的闭合尺寸进行计算，同时对立柱的其他参数进行确定，主要参数如表 1 所示1。2.2千斤顶结构设计对于端头支架千斤顶的设计主要参考端头支架工作阻力以及千斤顶的主要设计功能，例如对端头支架护帮板处千斤顶进行结构设计，主要考虑护帮千斤顶有着较强的护帮能力，防止煤壁片帮，并能够合理预留过机高度，避免对采煤机设备的正常截割作业造成影响；对伸缩千斤顶的设计，主要考虑综放工作面的顶板情况以及采煤机的截割深度，确保采煤机在完成截割作业后及时进行临时支护作业等，计算好所需支护的长度；而对于尾梁处千斤顶的设计主要考虑综放工作面的推进速度以及该工作面的煤层厚度，煤层厚度较大时或综放工作面推进较慢时，需要采用承载能力更大的千斤顶，确保完成较大载荷下的支护任务。结合上述端头支架千斤顶选型要求，对各千斤顶进行参数设计。其中护帮千斤顶缸径设计 100 mm，杆径设计 70 mm，工作阻力 39.1 MPa，最大行程 425mm；伸缩千斤顶缸径以及杆径设计与护帮千斤顶相同，工作阻力 31.5 MPa，最大行程 695 mm；尾梁千斤顶缸径设计 200 mm，杆径 105 mm，工作阻力 36.7MPa，最大行程 500mm。对于其他端头支架千斤顶结构，包括前梁千斤顶、推移千斤顶以及拉后溜千斤顶等的参数设计，依靠实际综放工作面生产需要进行同等方式设计，确保综放工作面端头支架的安全支护效果2。2.3液压系统设计液压系统作为端头支架最为关键的动力系统，负责对端头支架各阀组、管路提供液压实现支架抬升、伸架、收缩动作，完成综放工作面支护作业。现行端头支架主要采用电液控方式对液压系统进行控制，液压系统组成主要包括动力元件、执行元件、控制元件以及各类辅助元件等。1）动力元件。液压系统的动力元件主要依靠位于回风巷内乳化液泵站提供动力，乳化液泵站包括液压泵组以及泵箱两部分，具备完整的控制以及过滤系统，选用型号为 BRW400/31.5。2）执行元件。液压系统的执行元件即负责将乳化液泵站中提供的液压动力分配至各阀组以及千斤顶立柱处，通过控制油缸活塞杆的推动运行，将乳化液泵站中的液压动力转化为端头支架各元件的机械能，驱动端头支架完成综放工作面的各类支护动作。3）控制元件。控制元件包括端头支架各阀组，包括换向阀、安全阀、截止阀等，用于对端头支架供液管路以及回柱千斤顶的液压流向进行控制，确保乳化液泵站中的液压动力能够在正确操作指令下进行流动，完成端头支架的各指令动作3。因此在对各阀组进行通路、闭合设计过程中，需要精确计算各阀组的通断情况以及流量压力指标，确保液压流量的精确控制。4）其他辅助元件。端头支架各类辅助元件包括液压管路设计、液压过滤装置、压力监测装置以及各类接头连接件等，用于对端头支架液压系统的连接以及实现流量、压力参数的监测功能3。3总体结构设计完成上述端头支架系统方案设计之后，依据端头支架的各结构件以及液压系统设计方案，对端头支架的总体结构参数进行设计，如表 2 所示。并依据表 2中参数确定液压支架的总体框架，完成上述设计后在该矿综放工作面进行测试应用。4结语通过分析该矿综放工作面现行端头支架存在的人员通行不变，后溜装置易发生损坏的现状，对该矿端头支架进行优化改进设计。通过结合该矿实际生产条件对支架主要参数包括支护强度、工作阻力以及支架高度参数进行计算，并进行液压系统、立柱、千斤顶选型设计，实现了对端头支架总体结构框架的优化设计。优化改进后的端头支架在支护强度等方面留设了富余量，行人通道加宽了 0.4 m，支架后溜装置损坏率降低了 65%以上，端头支架安全性得到大幅提高。参考文献1郭伟.ZFG7200/20/30 型大采高放顶煤端头支架改进设计J.煤矿机械，2020，41（1）：28-30.2王禄.综放工作面设备配套研究J.机械管理开发，2022，37（4）：307-308；311.3薛朝云.3112 综放工作面矿压显现规律与支架适应性探析J.山东煤炭科技，2022，40（5）：84-86；90-94.（编辑：王婧）立柱形式缸径/mm柱径/mm 初撑力/kN 行程/mm工作阻力/kN前立柱2502301 5451 0081 800后立柱2502301 5451 0001 800表 1前后立柱主要参数支架形式 支撑掩护式支架高度/m2.03.0支架宽度/m1.41.6 m工作阻力/kN7 200 kN支护强度/MPa0.95适应倾角/（）15泵站压力/MPa31.5采高范围/m2.22.8液压控制电液控表 2端头支架总体结构参数（下转第 100 页）翟志强：综放工作面端头支架优化改进设计研究97机械管理开发第 38 卷构设计的难点就是如何保证两片产品在同一卷胶带上的间距控制，双片撕膜机构有效地提高了胶带的利用率，并降低了胶带的换料时间，提高了产能，撕膜原理及撕膜结构如图 7 所示。4结语通过新型手机显示石墨智能贴附生产线研发和实施，补强了公司新型手机显示产业装备贴附和检测技术，为公司新型手机显示产业链均衡发展提供装备支撑，加速公司产业智能制造进程，促进公司新型显示专用装备向智能制造系统集成与服务发展，增强了公司电子信息智能装备核心竞争力，全力打造产业高地，快速实现技术成果的转化和应用。参考文献1雷晓平.网版在膜贴附中的应用研究D.西安：西安电子科技大学，2011.2胡钦华.新型全自动偏光片贴附机的研制D.太原：太原理工大学，2020.3郑德海.丝印用网框和绷网工艺J.印刷技术，1994（9）：30-31.（编辑：王慧芳）图 7撕膜原理及撕膜结构图 6防变形网板真空吸附部件的结构Development and Design of a Fully Automatic Graphite Sheet Attaching MachineBai Yanbing（CEC Fenghua Information Equipment Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024）Abstract:The maximum working temperature allowed for mobile phones in the smartphone industry is about 50C.If the heat cannot beconducted away in time,it will not only cause damage to the body hardware,but also easily cause poor experience and even physical harmto the users.Based on this,the main causes of smartphone heat generation are analyzed,and the fully automatic graphite sheet attachingmachine is developed in combination with the demand for the heat dissipation function of mobile phones.The functions and components ofthe laminating machine are introduced,and the key design technologies of the components,including the cleaning component,theinspection component,the high-precision turntable stencil component and the tearing component,are investigated respectively,with a viewto providing reference for the relevant industries.Key words:heat dissipation;graphite sheet;stencil;laminating;automation上吸附平台PSAPSA 保护膜胶带胶带放卷收卷Research on Optimization and Improvement Design of End Support in Fully MechanizedCaving FaceZhai Zhiqiang（Huayang New Materials Science and Technology Group Co.,Ltd.New Energy Storage New MaterialsBusiness Unit,Yangquan Shanxi 045000）Abstract:Based on the current situation that the layout of the end support in a fully mechanized caving face in a certain mine resulted inunchanged personnel passage and easy damage to the rear sliding device,the end support was optimized and improved,and the effect wastested on the fully mechanized caving face.After improving the design,the pedestrian passage of the bracket was widened by 0.4 meters,and the equipment failure rate was reduced by more than 65%,resulting in significant application effects.Key words:fully mechanized top coal caving face;end bracket;work resistance;fault rate（上接第 97 页）Elevator Inspection and Testing Work and Safety Management Analysis of the Testing SiteFan Shijie（Qingdao Technician College,Qingdao Shandong 266000）Abstract:As an important component of modern architecture in China,elevators play an extremely important role in facilitating peoplestravel and goods transportation.With the increasing number and scale of high-rise buildings in Chinas urbanization construction,thefunctionality of elevator equipment is becoming increasingly important,playing a crucial role in the safety of peoples lives and property.Inorder to ensure the stability of elevator equipment operation,this paper discusses the safety management of elevator inspection and testingwork and testing sites.Key words:elevator;inspection site;security management（上接第 76 页）100