中厚煤层支撑掩护式液压支架结构设计

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1、第1章绪论1.1液压支架概况随着工业技术的不断发展，国民经济对煤炭的需要量日益增加，煤矿开采，特别是采煤工作面的生产技术面貌发生了巨大的变化。自1954年英国装备了世界上第一个液压支架工作面开始，采煤技术实现了综合机械化。综合机械化采煤，就是工作面采煤、运输和支护三大主要生产环节都实现机械化。也就是说，采用滚筒式或刨削式等采煤机械落煤和装煤；工作面重型可弯曲运输机，以及与之适应的顺槽转载机和可伸缩皮带运输机等运煤；自移式液压支架和管理模板。这几种设备相互配合，组成了综合机械化采煤设备。1.2液压支架类型1954年英国煤矿装备了世界上第一个液压支架工作面，以后世界上各主要产煤国家根据各自的具体条

2、件不断研制和发展液压支架。按照液压支架与围岩相互作用的关系，目前使用的液压支架可分为三大类，即支撑式、掩护式和支撑掩护式三类液压支架。1.2.1支撑式液压支架支撑式液压支架是在一个底座上放置几根立柱支撑顶梁，并通过顶梁支撑顶板这样简单结构基础上发展起来的。按它的结构和动作方式，又可分为垛式支架和节式支架两种类型。垛式液压支架的结构是由四根立柱支撑在底座和刚性主顶梁之间，好似一堆木垛，故叫做垛式支架。显然，立柱的支撑力通过顶梁完全作用于顶板，架后的当矸帘只起着防止碎矸从采空区涌入工作空间的作用。垛式支架的优点是：垂直支撑的立柱数量多，支架的工作阻力大；多数立柱位于支架后部，切顶性能好；工作空间大

3、，易满足通风和行人的要求；重量轻，价格便宜。垛式支架的缺点是：立柱需承受横向载荷，容易弯曲；顶梁较长，移架时空顶面积大；同一端顶板受到垂直支撑的次数多，不利于顶板的管理；当矸帘的强度低，顶板的碎矸还可以从架间落入工作面防矸能力弱。所以垛式支架应在直接顶稳定或坚硬的煤层中使用。54节式支架于1958年在法国首先实验成功，曾经在西德广泛使用。它可以由二至五个框架组成，节式支架的结构包括前后两根立柱，窄面半铰接顶梁，两个柱靴和纵向弹簧板。框架之间有下部移架机构和上部移架条架机构相连接。每架或每隔一架设置有一推溜千斤顶。节式支架立柱的支撑力完全用于顶板，因而也是支撑式支架。节式支架前移不象垛式支架那样

4、要依赖于运输机，而是各框架互为支点，交替推移，移架时空顶面积较小，并可适应较大的煤层倾角，比垛式支架灵巧，对顶底板的适应性较好，而且重量轻。节式支架的缺点是结构稳定性差，操作管理不善易发生倒架，引起零件损坏而解体。随着掩护式支架的发展，节式支架已逐渐被取代。1.2.2掩护式液压支架掩护式液压支架自苏联于1960年研制成功以来，发展非常迅速，它是液压支架技术的一项重要突破，大大的扩展了液压支架在煤矿中的使用范围。掩护式液压支架的顶梁较短，只有一排立柱支撑在掩护梁上，并通过掩护梁对顶梁施加作用力维护靠近煤壁处的一小段顶梁。掩护梁阻挡了采空区矸石从支架后部进入工作区并能承受才空矸石的载荷。侧护板使支

5、架相互紧密接触，矸石不会进入工作空间。这类支架的支撑力较小，但防护性能很好，因此称为掩护式支架。掩护式液压支架的优点是，顶梁短，对顶板的作用力均匀，煤壁附近的支护强度往往比支撑式支架还高；结构稳定，抵抗直接顶水平运动的能力强，立柱不承受横向载荷；防护性能好，架内矸石极少，便于操作；调高范围大，对煤层厚度变化的适应性强。因此，掩护式液压支架很适宜于直接顶不稳定或中等稳定的煤层。它的缺点是整架工作阻力小，工作空间小，通风阻力大。故掩护式液压支架不能用于老顶来压强烈和瓦斯涌出量过大的煤层。1.2.3支撑掩护式液压支架支撑掩护式液压支架是日本在引进英国垛式支架和苏联掩护式支架的基础上，结合本国特点于1

6、968年首先研制成功的。它保留了垛式支架支撑力大，切顶性能好，工作空间宽敞的优点，采用双排立柱支撑顶梁的结构；同时又吸取了掩护式支架防护性能好的，结构稳定的长处，采用坚固的掩护梁以及侧护板将支架与老塘完全隔开，并用双纽线连杆机构连接掩护梁和支架底座。因此支撑掩护式液压支架适用于直接顶中等稳定或稳定，老顶有明显或强烈的周期来压，瓦斯涌出量较大的中厚煤层后厚煤层。即使坚硬顶板条件下，人们也越来越趋向于使用支撑掩护式液压支架。无论在国内还是国外，它都有逐渐取代剁式支架的趋势。它的主要缺点是，结构复杂，重量大，价格贵，初期投资高；支架缩回时间较长，不便运输。54第2章支撑掩护式液压支架的设计2.1架型

7、和基本工作参数的确定2.1.1架型选择选择架型主要考虑顶板条件，但下列因素也很重要：1、煤层厚度。厚度大于2.5m、顶板有侧向推力时，一般不宜采用支撑式支架。煤层厚度在2.5～2.8m以上时，应选用带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。煤层厚度变化大时，支架应采用调高范围大的双伸缩立柱。2、煤层倾角。倾角10～150(支撑式支架取下限，掩护式和支撑掩护式支架取上限)以上时，支架应具有可靠的防滑装置；