某型超前支護(hù)液壓支架研究

金煥成

摘 要：針對(duì)某煤礦具體采掘條件，提高煤礦開采整體水平，研究了某型超前支護(hù)液壓支架，根據(jù)支架、千斤頂、轉(zhuǎn)載機(jī)等裝備的位置關(guān)系，繪制了該采掘面支護(hù)系統(tǒng)的總體布置圖，設(shè)計(jì)了該支架組的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)支架工作過程進(jìn)行了詳細(xì)說明，并計(jì)算了該支架的承載狀況。經(jīng)過實(shí)踐證明，該支架滿足煤礦開采的使用要求，取得了較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：超前支護(hù)液壓支架 動(dòng)作原理 承載原理

中圖分類號(hào)：TD35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（c）-0027-02

Abstract：In order to improve the technical and economic benefits of coal mining， promote the application of fully mechanized mining technology， a kind of advance hydraulic powered support was studied. The principle of advance hydraulic powered support was introduced. And the layout of the end bracket and the advanced support were drawn. The action principle of the self - propelled hydraulic powered support was described. The bearing condition of the self - propelled was calculated. Adopting the advance hydraulic powered support， the support efficiency was greatly improved， and the labor intensity of the workers was reduced. The perfective application effect was achieved.

Key Words：Advance hydraulic powered support； Principle of action； Bearing principle

在綜采工作面中，液壓支架高效、可靠的支護(hù)是整個(gè)采掘工作面的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，在工作面端頭與順槽連接處的超前支護(hù)是研究的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，目前采用的支護(hù)方式存在許多局限性。為了實(shí)現(xiàn)順槽超前支護(hù)的機(jī)械化、自動(dòng)化，提高綜采的效率和質(zhì)量，國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)都超前支護(hù)液壓支架的研制列為重要課題。該文對(duì)某型超前支護(hù)液壓支架相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。

1 超前支護(hù)總體布置

以某煤礦綜采工作面為設(shè)計(jì)條件，根據(jù)軌道順槽礦山壓力以及巷道斷面，確定了支架、千斤頂、轉(zhuǎn)載機(jī)等裝備的位置關(guān)系，繪制了綜采設(shè)備的總體布置圖，如圖1所示。

根據(jù)支護(hù)裝置總體布置圖，結(jié)合具體的巷道工況，確定了超前支護(hù)液壓支架的架型，并對(duì)支架各個(gè)部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。圖2為針對(duì)該采掘面設(shè)計(jì)的超前支護(hù)液壓支架，前后左右四面都布置一支架，組成了液壓支架支護(hù)組。主架、副架分別由四個(gè)立柱支撐；架間的頂板由主、副架的尾梁與千斤頂支撐，支架中間的底座、前連桿、后連桿、頂梁組成四連桿機(jī)構(gòu)，該設(shè)計(jì)能夠保證頂梁端部的運(yùn)行軌跡偏差較??；通過推拉千斤頂能夠?qū)崿F(xiàn)移架順暢。

2 自移式超前支架動(dòng)作原理

由推拉千斤頂?shù)纳炜s進(jìn)行支架移架。該設(shè)計(jì)中，一個(gè)工作面采掘結(jié)束后，推拉千斤頂控制端頭支架與轉(zhuǎn)載機(jī)的推移。為了使轉(zhuǎn)載機(jī)穩(wěn)定可靠，在推拉千斤頂?shù)囊簤嚎刂苹芈分性O(shè)有雙液控單向閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自鎖。軌道順槽內(nèi)支架的推拉實(shí)現(xiàn)過程略復(fù)雜，詳細(xì)過程如下：（1）中間架支撐固定不動(dòng)，千斤頂伸出，使前架前移到指定位置；前架支撐固定不動(dòng)，中間架降架，千斤頂縮回，將中架拉至指定位置；主架固定不動(dòng)，副架立柱縮回，頂梁下降，推拉千斤頂工作，將副架移到指定位置，然后副架立柱伸出，支撐頂板后固定不動(dòng)，然后主架立柱下降，帶動(dòng)頂梁下降，推拉千斤頂工作，推拉主架到指定位置，移架完成。

3 自移式超前支架的承載原理

自移式超前支架承載過程主要包括初撐階段、承載增阻階段和恒阻階段。

（1）初撐階段。

液壓支架控制系統(tǒng)開始工作后，高壓液體進(jìn)入支架立柱下腔，推動(dòng)活塞伸出，帶動(dòng)支架的主、副頂梁上升，與頂板相互作用力增大，下腔的液體壓力升高，升高到系統(tǒng)設(shè)定的工作壓力后，下腔停止進(jìn)液，由于雙液控單向閥的作用，使得支撐穩(wěn)定，該過程為初撐階段。根據(jù)工況條件，代入數(shù)據(jù)后，獲得其初撐力數(shù)值為：

式中D為立柱缸徑，取D=0.2m；n為立柱數(shù)量，取n=8；pb為乳化液泵站的工作壓力，取pb=31.5MPa。

（2）承載增阻階段。

綜采過程中，由于頂板壓力繼續(xù)增大，支架立柱下腔的壓力持續(xù)增加，由于單向閥的作用，立柱下腔液體不能回流至油箱，在大流量安全閥未開啟時(shí)，則頂梁對(duì)頂板的支撐力越來越大，該過程為承載增阻階段。

（3）恒阻階段。

為防止頂板來壓造成支架損毀，支架液壓系統(tǒng)都設(shè)有大流量安全閥，承載增阻階段并不能一直持續(xù)。由于大流量安全閥的作用，使得支架的支撐力始終維持在設(shè)定的壓力范圍內(nèi)，這個(gè)過程即為恒阻階段。此時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力稱為工作阻力，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)代入公式后，獲得其數(shù)值為

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)某綜采工作面的工況，確定了超前支護(hù)系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)了超前支護(hù)液壓支架，并分析了移架過程，計(jì)算了該支架的承載情況。通過現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，該超前支護(hù)液壓支架的研制，使得工作面順槽超前支護(hù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，提高了支護(hù)效率和設(shè)備的使用壽命，減輕了工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，取得了較好的效果，為其他地質(zhì)條件類似礦井提供一定的參考。

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