支撑掩护式液压支架的结构特点及合理应用.pdf

． 7 4 ． 煤 矿 机 械 2 0 0 5年第 1期 文章 编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 5 0 1 一 O 0 7 4 - 0 2 支撑掩护式液压支架的结构特点及合理应用 唐 艳云 ．丁伟雄 佛 山科学 技术学 院 ，广 东 佛 山 5 2 8 o o o 摘 要 支撑掩护 式支架是 以支撑为主 ， 掩 护为辅 的液压 支架 ， 用来控制采场顶板下沉断裂及 冒落， 保证控 顶距 内顶板完整和必要 的回采 空间。对支撑掩护式液 压支架的 结构特 点及 合理应 用 等进行 了简要介 绍。为保证 支架的合理工作状态 ， 应尽 量缩短 降架时 间， 快速移架 ， 及 时支护 ， 并保 持足 够的支架初撑 力。 关键 词 支撑掩护 式液压 支架；结构特点 ；合理应用 中图号 T D 3 5 5 文献标识码 B 1 支撑掩 护式液压支 架的结构 最早 的 液压 支 架是 一种 简单 的框 架形 垛式 结 构 ， 由于没 有四杆机 构 ， 这种支架承受水平力 的能力 差 ， 在水平力作 用下容 易失 去稳定性 。后来 出现 了 掩护式 包 括支撑 掩护式 支架 ， 这种支 架 的水 平刚 度和稳定性都 比较高 。 液 压支 架 的类 型很 多 ， 按 和围岩 的相互作 用可 分为支 撑式 、 掩护式和支撑掩护 式 3类 ； 按移架方式 可分 为整体 自移 式 和迈步前移 式 2类 ； 按使用 地点 不 同分工作 面支 架 和端 头支架 2类 ； 按煤层 厚度和 开采 方法不 同分 为铺 联 网支 架和放 顶煤液 压支架 。 本 文介 绍的支撑掩护式 液压支架是在支撑式液压支 架的基础上 吸取 掩护 式液压 支架 的特点而设计 的， 如图 l所示 。 图 1 支 撑 掩 护 式 液 压 支 架 结 构 F i g ． 1 S t r u c t u r e o f s t j蛐 d i n g s h i e l d h y d r a u l i c s u p p o r t 1 ． 煤 层2 ． 顶梁 前端点 位置3 ． 顶 梁4 ．掩护梁5 ． 底座 6 ． 支柱 液 压支架 的前探梁 和顶梁是 箱体焊接结构 ， 支 撑着工作 面顶 板 ， 起着 防止漏 矸 冒顶 的作用 。前探 梁千斤顶操纵着前探 梁向上和 向下摆动。4根双作 用油缸 支撑在 顶部与底座 之间。为 了扩大支架的工 作 范围 ， 在油缸上还装有机械加强杆 ， 能屈能伸。掩 护 梁是 由钢板焊接而成的箱形结构 ， 下端通过前 、 后 连杆 与底座铰接 成 四杆机构 ， 起 着稳定支 架重心 和 防止采 空区岩石 涌人 工作 面的作用 ， 既能 保证支 架 前梁顶端与 煤壁 的间距基本 恒定 ， 又承担 了支架 的 工作稳定性 ； 底座是在 钢板焊 接的箱形 结构上设 有 4个柱窝并 与 4根立柱铰接 。底 座 的后部 与前后连 杆铰接 ， 前端焊接耳板用以安装推移千斤顶 ， 推移千 斤顶的另一端与工 作 面输送机 连接 ， 通过 推移 千斤 顶 的伸缩 ， 实现推溜和移 架行走 动作 。 2 支撑掩 护式液压支架的特点 根据 液压支架 的特性 ， 具 有两支 柱的掩护 式液 压支架和具有四支柱 的支撑掩 护式 液压支架 ， 由于 支柱数 的不 同， 与地层 的相互作 用关 系也 不 同。掩 护式 液压支架的 2个 支柱相对 于煤 壁 向前倾 斜 ， 支 柱支撑顶梁的力产生 水平分 力 ， 这 个力作 用在 支架 前端 的直接顶上使之 处于 压紧状态 ， 促 使直 接顶趋 于稳定 。 相 比之下 ， 支撑掩护 式液 压支架 的 4根支 柱 相 对于煤壁两两相背反 向倾斜 ， 其 支撑力 的水 平分 力 相互抵消 ， 因而也就 不能提供 水平 作用力 。 由此 可 见 ， 掩护式支架在铰接较 明显 或松散 破碎直 接顶 地 层 中的支护效果较 好 ， 因它提供 的水平 作用 力阻滞 了直接顶 岩块沿破 裂面 滑落 ， 增 强 了地层 的总体稳 定性 。 支撑掩护式液压支架的优点之一是其 垂直方 向 的支撑合力距煤 壁的距离 较远 ， 这 意味着对 于岩 表 突出的顶板 ， 这种支架的支护效果会更好 ， 因为这将 使其支撑 力作 用在 更有 效 的支 撑点 上 。另外 它 与 顶、 底板的接触压力较均匀 ， 最大接触压力也相对较 小 ， 具有很高 的稳 定性 。然 而支撑 掩护式 液压 支架 前后两对支柱产生的多重推力路径影响 了这种支架 在易出现空洞地层 中的支护效果 。支 架后部支柱 的 推力使顶梁产生逆 时针方 向的旋转 位移 ， 从 而使顶 梁与底板 间的接触 面积减小 ， 使顶 板地 层更 趋于空 洞化 ， 进而导致由前部支柱承担全部压力载荷 ， 使 支 撑能力下降。 掩护式 液压支架 的主要缺点 是它与顶 、 底 板的 维普资讯 2 0 0 5年第 1 期 支撑掩护式液压支架的结构特点及合理应用唐艳云， 等 7 5 接触压 力比较 大 ， 而且随着支架承压能力的增 大 ， 这 个缺点对掩护支架 自身 造成 的危害也 越大 ， 因此在 掩护支架 的设计 中 ， 顶 梁及 底座 的接触压 力都有 一 定 的限定值 ， 当顶板及底座 的接触压力过高时 ， 应 考 虑采用支撑掩护式液压支架 的结构形式 。 3 支撑掩 护式液压支架 的合理应用 合理应用 的 目的是使液压支架处于合理的工作 状 态 ， 以减轻液压支架 的支承载荷 ， 提高液压支架的 利用效率。 支撑掩 护式支 架是 以支 撑为 主 ， 掩护 为辅的支 架 ， 用来控制 采场顶板下沉 断裂及 冒落 ， 保证控顶 距 内顶板完整和必要的 回采空间。正确掌握其工作 状 态 ， 就能发挥它的支撑 、 掩护作用 ； 反之 ， 不仅不能控 制顶板 的下沉 断裂 ， 而且会 造成 冒顶片帮 ， 支架本身 也有可能被压死 。 支架 的合理工 作状态 支撑掩 护式液压 支架应 与煤层顶板倾斜度适 应 ， 支 护过 程 中顶 梁和前探 梁 应与顶板完全接触 ， 保证 支架 和煤壁 间的空 顶面积 最小及支架 上方 放顶线 以后 没有 悬露 顶板 ， 如 图 2 所示 。 图 2支撑掩 护式 液压 支架 的合理 工作状 态 l a g． 2 J u s ti fie d wo r k i n g h a b i t us o f s t a ml l n s s h i e l d h yd r a ul i c s up por t 要 达到以上要求 ， 要克服 3种不合理工作状 态 1 支架 前端 下扒 ， 与顶板脱 离接触 ， 只在放顶 线 处与顶板成 “ 线接 触” ， 顶 板悬露长 度为煤 壁到支 架放顶线之间的距离。此时直接顶易与老顶离层而 跨落 ， 而且波及到放顶线 以前整个控顶距 内。 2 有前探 梁 的支架 只在 与 主顶梁铰 接处 支撑 顶板 ， 前后 部 与顶 板 脱离 ， 顶 板沿 接触 线 分 成 2部 分 。由于前后分别发生离层 、 冒落 ， 支架处于极端被 动状态 。 3 掩护式支 撑 ， 支 架前端 与顶 板线接 触 ， 而其 余大部分脱 离顶 板 。由于支架前 端 的支撑力 很小 ， 没有起到支撑顶板 的作 用 。另外 老顶 下沉 ， 作 用在 直接顶上 ， 使采场矿压增大 ， 甚至压死支架 。 为 了合理应用 ， 保持支架的合理工作 状态 ， 要坚 持正确操作 ， 尽量缩 短降架 时间 ， 快速 移架 ， 及 时支 撑， 保持支架足够 的初撑力 ， 并做好整个液压系统 的 维护工作 ， 确保支架的正常发挥 。 4结 语 支撑掩护式 液压支 架 包括掩护式液压支架 由 于具有很高的稳 定性 ， 使之 在煤矿 开采 中得 以广泛 应用 。液压支 架 的费 用通 常 占整 个 开 采各 费 用 的 7 0 ％左 右 ， 因此根据其结构特点 ， 进一步优化液压 支 架的结构 ， 提高支架 的支护效果 ， 并在 使用 中使支架 处于合理 的工作状态 ， 降低支架 的损坏 ， 延长其使 用 寿命 ， 从而降低其支护费用 。 参考 文献 [ 1 ] 姚鸿 ， 刘小峰，黄 自强 ， 等 ． 液压支架 的技术现状及 发展趋势 [ J ] ．煤 ， 2 0 0 3， 2 5 45 5 ． [ 2 ] 高部 ，冯 吴 ，我 国 液 压 支 架 技 术 现 状 及 发 展 [ J ] ．煤 炭技 术 ， 2 0 0 3 ． 2 2 7 46． [ 3 ] 程 居 山，曹连 民 ．液压 支 架 双伸 缩 支柱 的结 构形 式 和 性 能分 析 [ J ] ．煤矿机 械 ， 2 0 O 2， 1 1 3 43 7 ． [ 4 ] 骆 念海 ，甑 在学 ．支撑 掩护 式 液压 支 架 的合 理 工作 状 态 [ J ] ．矿 山压力 与顶板管理 ， 2 O O 0 ， 2 5 25 3 ． [ 5 ] 王 欢 ，单德勤 ．长壁开采 中液 压支 架 的结 构形 式 和作 用 [ J ] ．煤 炭技术 ． 1 9 9 5 。 1 5 4 8 1 4． 作者 简介 唐 艳云 1 9 6 8一 ， 女 ， 湖 南 东安 人 ， 1 9 9 1 年 毕 业 于 湘 潭矿业学 院 ， 现 为佛 山科 学技术 学 院机械 讲 师 ， 主要 从 事矿 山 机械 、 工程{ 6 町 图等方 面的科 研和教 学 工作 ， 发表 论文 多篇 ． Em a i l y y t丑 r I g l 2 6． c o rn． 收 稿 日期 2 0 0 4 。 1 0 - 2 7 The S t r u c t u r a l Fe a t u r e a nd I t s Ra t i o n a l App l i c a t i o n o f S t a nd i ng S h i e l d Hy d r a u l i c S u p p o r t TANG Ya hy u n，DI NG W e i x i o n g F o s h a n U n i v e m i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ，F o s h an 5 2 8 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t S t a n di ng s h i e l d h y d r a u l i c s u p p o r t c a n c o n t r o l t he s ub s i d e nc e， m p t u r e a nd i n b r e a k o f t h e s t o p e r o o f ， a n d a s s u r e the i n t e g rit y o f the r o o f an d ne c e s s a r y e x t r a c t i o n s pa c e． Th e s t r u c t u r a l f e a t u r e an d i t s r a t i o na l a p pl i c a t i o n of s t a n di n g s h i e l d hy d r a u l i c a l e i n t r o d u c e d i n b rie f ． Ac c o r di ng t o t he p a p e r， i t i s ne c e s s a ry t o r e d u c e t he t i me o f f a l l i n g s up po rt， t o mo v e s u p po rt q u i c k l y ， t o t i mb e r t h e r o o f i n t i me an d k e e p e n o u g h s e t t i n g p r e s s u r e． Ke y wo r d ss t an d i ng s hi e l d h y d r a u l i c s u p po rt；s t r u c t u r a l f e a t u r e；r a t i o n al a p p l i c a t i o n 维普资讯