影响工作面单体液压支柱初撑力的因素很多, 我公司就全方位试验了造成采煤面单体柱初撑力不足的四大类、35个显现因素;提高采煤面单体液压柱初撑力相关的五个关键技术途径也通过了工业性检验;建立了以政策依据、技术技能、教育培训和管理制度为基础的采煤面单体液压柱初撑力综合保障体系。为同类矿井提供了一套简单实用的方法和便于推广的应用技术, 对指导我国单体液压柱采煤面顶板管理和煤矿安全生产有重要意义。
尤其是我公司在供液系统方面进行了周密的测试研究, 为了提高单体液压支柱初撑力, 需要掌握试点工作面乳化液系统的工作状态, 测定系统的压力分布, 研究造成初撑力低的设备因素, 分析设备及其系统对初撑力的影响程度。
测试工作分三个阶段:第一阶段调查试点工作面注液操作和工作面管理现状, 第二阶段对试点工作面泵、管、枪系统工作状况检查并记录, 第三阶段是对工作面乳化液系统压力损失的简易测定。如图1所示, 是试点工作面乳化液系统压力测定的示意图。包括工作面乳化液泵, 注液枪的出口压力, 管网的压力损失测定。
注液操作过程按照试点工作面作业规程执行, 每2个工人为一个操作小组, 使用一个注液枪, 负责三架棚。工作面一个班最少10个小组。推过槽后就打第二排永久柱, 推槽距离约40m长。这时用枪的数量最多, 一般有5个小组同时用枪升柱。最多的情况下有可能在7到8个地点随时或者同时使用枪注液。使用枪的高峰出现在每天的四点下班前一段时间, 主要用于工作面打柱。
现场管理由采煤区队组织, 安全质量标准化检查时, 若初撑力不达标就要扣分, 并且与区队干部及其工资总额挂钩。靠煤墙第一排柱不带柱鞋。其他四排都有柱鞋, 柱鞋由矿上发放, 坏了上井换新的, 丢了则扣钱。领取的柱鞋数量不够用时, 常用木鞋代替, 木鞋操作方便, 但不能回收。一采区共220多人, 每个班有验收员 (共3人, 每班1人) 检查初撑力, 负责及时更换漏液的支柱。
采区装备2台乳化液泵:型号BRW80/2 0型, 流量8 0 L/m i n, 压力2 0 M P a, 功率3 7 k W, 转速1 4 8 0 N/m i n, 备用一台电机3 7 k W。X R-W S 6 4 0型乳化液箱, 压力20MPa, 流量80L/min, 容量640L, 蓄能器压力9MPa~11MPa。乳化液浓度3%~5%。
输送到工作面的高压乳化液流经顺序为:泵站→下顺槽主管路→主管路三通→中间接头→主管路球形截止阀→工作面主管路→异径三通→支管路球形截止阀→过滤器→支管路高压胶管→注液枪, 工作面主管路的终端有堵。
从泵房到外切眼、下顺槽约450m使用钢管, 进入工作面。试点工作面主管路采用通径为16mm的高压胶管, 快速接头形式。支管路采用通径为10mm高压胶管, 每10mL个支管路三通, 快速接头形式, 胶管长度为10m/根。
主管路软管部分无漏液, 支管路有漏液现象, 部分注液枪在注液或拔枪时漏液比较明显。
如图1所示, 乳化液供液系统沿程压力损失可以用 (1) 式计算:
上式中:h为乳化液系统沿程压力损失, m;λ为沿程阻力系数;L为管路总长度, m;d为管路内径, m;V为乳化液流速, m/s;g为重力加速度, m/s^2;
为了掌握试点工作面的乳化液压力损失情况, 对工作面乳化液系统进行了简单的测试。测试时以泵站的压力表为A, 在下顺槽与工作面交叉附近三通处安装B表, 在上顺槽的主管路终点附近安装C表。按照同一时间和标定好的计时器, 开始测压, 并统计该时间段期间, 表A、B、C显示的最大值和最小值。比较A、B、C三处的最大值差和最小值的差。由图中可见, 试点工作面乳化液系统百米压力损失超过1MPa, 与国内其他矿井测试的结果基本一致。
工作面注液操作的合理分工和妥善管理、乳化液系统压力损失的降低以及乳化液泵和管路系统工作状态良好是保证初撑力的基础。
摘要：为了提高单体液压支柱初撑力, 需要掌握试点工作面乳化液系统的工作状态, 测定系统的压力分布, 研究造成初撑力低的设备因素, 分析设备及其系统对初撑力的影响程度。
关键词：供液系统,测试研究
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