關于放頂煤液壓支架的探討

【摘要】近年來，隨著煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，在綜采工作面上普遍采用放頂煤液壓支架來進行支撐掩護，其不僅具有較好的穩(wěn)定性，而且易于操作，對于煤層的安全開采具有極為重要的意義。文中對放頂煤液壓支架的種類進行了分析，并對大采高綜放液壓支架的關鍵技術進行了闡述，進一步對分體組合式直線型放頂煤液壓支架適應性和穩(wěn)定性進行了詳細的說明。

【關鍵詞】放頂煤液壓支架；大采高綜放液壓支架；分體組合式；關鍵技術；適應性穩(wěn)定性

1、放頂煤液壓支架的種類

1.1大采高綜放液壓支架

在煤礦開采過程中，特厚煤層一次采全高的問題一直存在，為了更好的解決這一問題，大采高綜放液壓支架及其成套設備得以研制成功，而且在工作面上一次開采厚度可達到20米左右，工作面生產能力得以較大程度的提升。

1.2新型分體組合式直線型放頂煤液壓支架

近年來，一種組合式直線型液壓支架在綜采工作面得以大范圍的應用，由于這種液壓支架其頂梁、底座、尾梁及護幫板都屬于分體式結構，有效的防范了頂板不平發(fā)生的偏載問題，而且這種分體式頂梁、底座通過鉸接方式，同時利用連接箱和前后拉桿使其各分體結構有效的聯(lián)結為一體。

1） 由于通過鉸接方式，利用連接箱和前后拉桿將各分體式頂梁和底座連為一體，這樣就確保了頂板不會發(fā)生偏載或是扭轉的情況，確保了支架的質量。

2） 對于巷道狹窄，整架液壓支架不能入井的情況，則需要選擇組合式直線型液壓支架，由于其分體式結構，使其可以在井下進行分體運輸，然后在工作面上進行整體組裝，這不僅有利于綜采機械化采煤的實現(xiàn)，而且對于一些邊角煤的開采也起到了積極的作用。

3） 分體組合式液壓支架由于其是利用雙伸縮穩(wěn)定機構作為支架，而利用無蓋箱體來對底座中后部進行設置，伸縮箱與其進行良好的配合，而且結構較為緊湊，這樣有效的確保了支架良好的穩(wěn)定性。

4） 支架的尾梁和護幫板由于相互獨立，這樣尾梁千斤頂作用于分體式尾梁上，可對放煤口進行有效的調節(jié)，而護幫或護頂工作則主要是通過分體式護幫機構來完成。

5） 利用簡易的調架機構將其安裝在支架頂梁腹部。

6） 分體組合式液壓支架其所采用的推移機構為無推移桿，利用推移千斤頂來將底座后拉桿、連接頭分別與底座、輸送機進行連接，而且該推移機構結構較為簡單，質量較小，后拉桿充分的發(fā)揮了推移機構的作用。其不僅具有支護機械化的特點，而且具有較好的支護能力和機動性，更易于進行拆裝和運輸。

2、大采高綜放液壓支架的關鍵技術

2.1提高大采高綜放液壓支架的工作阻力。研究表明，綜放液壓支架采高加大后，圍巖活動范圍在工作面橫向、縱向明顯擴大，礦壓顯現(xiàn)明顯加劇，大采高綜放液壓支架提高了工作阻力，以增加支架前端及后端對頂板巖梁滑落失穩(wěn)和回轉失穩(wěn)的支護要求。

2.2大采高綜放工作面煤壁片幫控制?？刂拼蟛筛呔C放工作面煤壁片幫措施主要有：提高綜放液壓支架的初撐力，提高其主動支撐頂板的能力，以減輕頂板（煤）對煤壁的垂直作用，這是保持煤壁完整、抑制片幫最有效的措施之一；帶壓移架及時支護頂板（煤）使頂梁與頂板（煤）接觸良好，可以減小煤壁前方支承壓力，從而可以避免煤壁片幫的發(fā)生或減輕煤壁片幫程度；使用護幫板并使其靠緊煤壁可以增加煤壁的側向約束力，煤壁片幫程度則會降低。

2.3大采高綜放液壓支架的穩(wěn)定性。大采高綜放液壓支架其在綜采平面上成功的應用，與支架的穩(wěn)定性具有極為重要的關系，所以為了確保支架具有足夠好的穩(wěn)定性，則需要對四連桿機構的參數(shù)進行優(yōu)化，確保支架具有足夠好的初撐力，設法加大支架的中心距，同時對軸孔和徑向的間隙進行減小，將前梁千斤頂缸徑進行增大，再對二級護幫裝置進行設置，通過這些措施，支架則會具有非常好的穩(wěn)定性能。

2.4新型雙前后連桿中通式大空間放頂煤支架穩(wěn)定機構。在液壓支架設計時，通過對設計的創(chuàng)新和優(yōu)化，其支架穩(wěn)定機構采用新型的前后連桿中通式大空間放頂煤支架進行，由于連桿結構具有較好的抗扭性能，所以對于支架的穩(wěn)定性發(fā)揮了極為關鍵的作用。而且利用前雙和后雙的連桿結構，有效的改善了傳統(tǒng)支架前雙和后單的結構所存在的弊端，這樣不僅有效的保證了前后連桿的剛性，而且降低了其變形量，頂梁和掩護梁相對底座的偏移量也得以減小，有效的確保了大采高綜放液壓支架的穩(wěn)定性。

2.5前梁-伸縮梁運動結構選用V型槽導向結構。支架前端的護頂性能是大采高綜放液壓支架需研究解決的關鍵技術之一，為使支架具有良好的護頂性能，支架前梁設計了大行程的內伸縮式伸縮梁，通過控制伸縮梁兩邊梁外側與頂梁邊主筋內側間的距離來導向的。通常由于加工的原因造成誤差，致使伸縮梁在伸縮過程中經常遇到蹩卡現(xiàn)象，采用了V型槽導向結構，使支架的護頂性能得以發(fā)揮出來，確保了伸縮梁運動的靈活自如。

2.6采用抗沖擊立柱。由于大采高放頂煤液壓支架會在使用過程中受到沖擊載荷，所以需要通過對其立柱抗沖擊性能的提升來確保工作面的高效性和安全性，這就需要增加外缸外壁直徑、厚度、旁路安全閥等來提高外缸的抗沖擊能力，提高主柱的緩沖性能。對立柱結構進行合理的設計，通常情況下以雙伸縮立柱為優(yōu)先考慮的對象，利用減重綜合技術，來對大采高綜放液壓支架的結構進行優(yōu)化，利用高強度的材料和可靠的工藝等來減輕支架的重量，確保支架的穩(wěn)定性。

3、分體組合式直線型放頂煤液壓支架適應性和穩(wěn)定性

3.1適應性分析。分體組合式支架頂梁的運動與伸縮箱穩(wěn)定機構的運動一致，其軌跡是一條鉛垂直線，支架立柱的受力始終接近理想狀態(tài)。但支架在井下的實際工況是非常復雜的，不僅頂板壓力的大小和作用位置，而且支架頂梁和頂板的接觸情況都隨機變化。

3.2穩(wěn)定性分析。由于整體式支架在使用過程中極易發(fā)生傾倒，需要在使用過程中進行防倒裝置的設置。而對于分體式支架來講，在底板起伏作用下也會導致支架的重心發(fā)生一定的變化，而且左右支架之間存在著相互牽制的問題，所以支架的穩(wěn)定性和整體性能相對都較差。將分體式支架的穩(wěn)定機構在前后立柱之間進行布置，伸縮箱與頂梁鉸點靠近頂梁合力作用點位置進行布置，這不僅能夠有效的降低支架的重量，而且對于支架的縱向穩(wěn)定性發(fā)揮了極為重要的作用。

4、結束語

目前在采煤作業(yè)中，由于綜放開采技術的快速發(fā)展，其已成為我國厚煤層及特厚煤層開采的重要技術之一，所以可以對其結構進一步進行完善，使其具有良好的適應性。努力提高放頂煤液壓支架的工作效率，對放頂煤液壓支架進行不斷優(yōu)化，提高其可靠性，確保綜放開采技術的高產、高效和安全。

參考文獻

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