液壓支架在綜掘面的研制

（山東圓友重工科技有限公司，山東 濰坊 261100）

液壓支架在綜掘面的研制

周 林 劉百歲

（山東圓友重工科技有限公司，山東 濰坊 261100）

綜掘面支護(hù)工作的及時(shí)性與支護(hù)設(shè)備的配套協(xié)調(diào)關(guān)系是發(fā)展綜掘、提高綜掘效率的關(guān)鍵。綜掘工作面液壓支架的研制就是立足于改變掘進(jìn)機(jī)停機(jī)加固空頂區(qū)工序，取代傳統(tǒng)的人工前探支護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)連續(xù)掘進(jìn)作業(yè)。本文全面闡述了綜掘液壓支架的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、技術(shù)特性以及綜掘液壓支架穩(wěn)定性的數(shù)值模擬研究，該型液壓支架的成功研制為井下綜掘巷道的掘進(jìn)工作實(shí)現(xiàn)綜掘機(jī)-液壓支架自動(dòng)化“雙機(jī)”配套提供了新視野。

綜掘工作面；綜掘液壓支架；數(shù)值模擬

1 綜掘支架設(shè)計(jì)特點(diǎn)

綜掘工作面液壓支架專門用于綜掘工作面巷道掘進(jìn)的迎頭支護(hù)，為綜掘工作面軌道順槽錨網(wǎng)索安全支護(hù)創(chuàng)造安全的作業(yè)空間與作業(yè)時(shí)間。由于綜掘工作面的掘進(jìn)速度快、斷面較大等，綜掘液壓支架在支護(hù)強(qiáng)度、配套性等方面的設(shè)計(jì)研制不同于綜采工作面普通液壓支架。

（1） 合理的支護(hù)強(qiáng)度。綜掘液壓支架作為綜掘工作面迎頭支護(hù)的臨時(shí)設(shè)備，為保證維護(hù)掘進(jìn)巷道頂板的實(shí)時(shí)性、完整性，支架再設(shè)計(jì)過程中要滿足合理的初始支撐力。通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究發(fā)現(xiàn)，綜掘工作面液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)在0.75-0.87MPa才能夠滿足掘進(jìn)工作的需要；

（2） 支架采用四柱支撐掩護(hù)式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。與綜掘工作面轉(zhuǎn)載機(jī)配套使用并通過新型液壓推移千斤頂協(xié)調(diào)統(tǒng)一作業(yè)；

（3） 綜掘液壓支架主要由主液壓支架和副液壓支架，主液壓支架上設(shè)有臨時(shí)支護(hù)裝置和收煤裝置，主液壓支架和副液壓支架都包括兩根頂梁，每根頂梁上固定有兩個(gè)橫梁架，兩個(gè)頂梁對(duì)應(yīng)的橫梁架之間連接有頂梁推移千斤頂?shù)龋?/p>

（4） 該型液壓支架可以實(shí)現(xiàn)配合工作的臨時(shí)支護(hù)裝置和收煤裝置的組合式功能，實(shí)現(xiàn)了工作面臨時(shí)支護(hù)的機(jī)械化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了工作面4米以內(nèi)落煤回收的機(jī)械化作業(yè)。

2 綜掘支架參數(shù)

綜掘液壓支架的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)如表1所示。

3 數(shù)值模擬分析

為保證此綜掘液壓支架研制結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定可靠，故進(jìn)行其數(shù)值模擬分析,在項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)研究中，對(duì)頂梁兩端集中載荷底座兩端集中載荷（測試載荷8840kN）這一工況結(jié)果進(jìn)行分析，生成相應(yīng)的應(yīng)力云圖、位移云圖，如圖1～圖4所示。

通過以上分析可以看出：頂梁兩端集中載荷底座兩端集中載荷情況下，應(yīng)力分布與實(shí)際受力情況相符。用應(yīng)力探測器探測頂梁和底座主要受載部位應(yīng)力在允許的范圍之內(nèi)，由圖示可以看出最大應(yīng)力出現(xiàn)在加載塊附近，這是由于實(shí)驗(yàn)加載引起的應(yīng)力集中，并且遠(yuǎn)離主要受載區(qū)，忽略此特殊情況，因此論文研究表明，在一般工況條件下綜掘液壓支架是安全可靠的。

表1 綜掘液壓支架參數(shù)

圖1 支架整架數(shù)值模擬位移云圖

圖2 支架頂梁數(shù)值模擬云圖

圖3 支架承載力數(shù)值模擬云圖

圖4 支架底座應(yīng)力分布數(shù)值模擬云圖

結(jié)語

本文所闡述的綜掘液壓支架在以往的普通掘進(jìn)工作面液壓支架的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合綜掘工作面的特點(diǎn)更新設(shè)計(jì)而成。其顯著減少了臨時(shí)支護(hù)的時(shí)間，提高了掘進(jìn)效率，增加了錨護(hù)工作的安全性；結(jié)構(gòu)巧妙、布局合理、全液壓控制、操縱平穩(wěn)、展開迅速、有利于對(duì)機(jī)器實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。

[1]王國法，徐亞軍．液壓支架三維建模及其運(yùn)動(dòng)仿真[J]．煤炭科學(xué)技術(shù),2003（05）．

[2]趙衡山．國內(nèi)液壓支架實(shí)驗(yàn)規(guī)范淺析[J]．煤炭科學(xué)技術(shù),1997（03）．

[3]王國法．液壓支架技術(shù)[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社,1999．

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