放頂煤液壓支架的創(chuàng)新與發(fā)展

【摘要】本文詳細介紹了放頂煤液壓支架的發(fā)展歷程。在這方面的研究雖然國內(nèi)比國際上較晚一點，但是國內(nèi)的發(fā)展速度很快，在某些方面也達到了國際先進水平。

【關鍵詞】放頂煤液壓支架現(xiàn)狀發(fā)展設計

一、煤炭行業(yè)現(xiàn)狀

綜合機械化開采運用到放頂煤開采工作面后，使放頂煤開采技術進入了一個新的發(fā)展階段。由于工作面由液壓支架實現(xiàn)可靠、快速的支護，放頂煤作業(yè)在安全可靠的工作條件下進行，明顯提高了工作面產(chǎn)量。經(jīng)過近二十年的經(jīng)驗積累和發(fā)展，綜采己成為國內(nèi)主要開采技術，隨之而來的是大量需求配套液壓支架，因此，研制新型高效液壓支架已迫在眉睫。

液壓支架的研制在很大程度上提高了我國的采煤機械化水平。液壓支架是由液壓元件與金屬構件組成的支護和控制頂板的設備，以高壓液體作為動力，實現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機等一整套工序。實踐表明液壓支架具有支護性能好、強度高、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點。綜合機械化采煤設備是由液壓支架與可彎藍輸送機和采煤機組成，可增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人體力勞動和保證安全生產(chǎn)。

液壓支架在工作過程中，必須具備升、降、推、移四個基本動作，利用泵站供給的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的液壓缸來完成這些動作，如圖1所示。

1、放頂煤液壓支架的分類

放頂煤液壓支架可分為兩種：第一種為掩護尾粱插板式放頂煤液壓支架。其結構型式為支撐掩護式。按四連桿機構又可分為正反兩類。第二種為落煤窗13式放頂煤液壓支架。按結構型式可分為掩護式和支撐掩護式，按輸送機的臺數(shù)可分為單輸送機和雙輸送機兩類；按窗口的設置位置可分為水平窗口和傾斜窗口兩類。

2、低位放頂煤液壓支架的特點

低位放頂煤液壓支架在實踐中不斷探索和改進，從FY400/14/28型放頂煤液壓支架發(fā)展成以 ZFSB3600/17/28型為代表的低位小插板放頂煤架型和以ZFSB4000/17/28型為代表的反向四連桿式低位大插板放頂煤架型。這兩種架型目前是放頂煤的主導架型，有以下幾個特點：（1）相比其他放頂煤支架架型，從煤壁到放煤口的距離最長，經(jīng)過頂粱的反復支撐和在掩護梁上的垮落，頂煤破碎較充分，對放煤極為有利。（2）支架的抗扭，抗偏載能力強，穩(wěn)定性好。（3）由于放煤口低并且連續(xù)，放煤效果好，沒有脊背損失，采出率高。（4）低位放煤可減小煤塵。（5）后輸送機沿底板布置，浮煤容易摔出，移架輕快.同時尾粱插板可以切斷大塊煤，使放煤口不易阻塞。（6）后部放煤空問大，尾梁擺動角度大，有助于頂煤的冒落，放煤效率高。

目前，我國在放頂煤液壓支架的研究方面取得了較大成果。（1）隨著計算機技術的發(fā)展，我國己經(jīng)在放頂煤液壓支架的設計中應用了計算機輔助設計（CAD）。（2）在放頂煤液壓支架的設計方法和理論方面有了較大的發(fā)展。（3）在放頂煤液壓支架研究工作中成功應用有限元技術，實現(xiàn)了用計算機對放頂煤液壓支架進行模擬試驗。（4）完善了放頂煤液壓支架技術規(guī)范和標準化建設。近年來，我國己經(jīng)制定出17項有關放頂煤液壓支架系列技術標準，是目前世界上放頂煤液壓支架標準最完善的國家之一?？傊?，隨著三維模型設計軟件和有限元分析軟件的廣泛應用，我國在放頂煤液壓設計方面己經(jīng)有了長足的發(fā)展。

三、放頂煤液壓支架的存在問題

我國雖然在放頂煤液壓技術方面取得了一些成績，但是相對于發(fā)達國家而言，還存在不足：第一，我國的綜采范圍和落后的技術與產(chǎn)煤第一大國的地位不對應。第二，我國的放頂煤液壓控制技術水平還比較落后。我國傳統(tǒng)材料、工藝、性能與世界發(fā)達國家還是存在很大的差距。第三，我國的放頂煤液壓支架控制系統(tǒng)研究比較落后，嚴重制約了支架的移動速度和經(jīng)濟效益的提高?，F(xiàn)在我國放頂煤液壓支架還是基本采用手動先導程序控制。

近年來，計算機輔助設計技術的廣泛使用，極大地提高了放頂煤液壓支架設計水平，但仍然存在一些突出問題，主要有以下幾點：（1）目前廣泛使用的有限元分析法由于建模困難，只能對個別部件進行分析，無法對整架分析。（2）由于缺少對整體強度的分析，導致對不同工況下支架受力趨勢分析不明確。（3）在使用接觸法計算處理各個組件的連接問題時，往往由于接觸面選擇困難，使分析效率低下。