浅析急倾斜工作面液压支架主动防倒防滑研究

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1、2011年第7期中州煤炭总第187期急倾斜工作面液压支架主动防倒防滑研究孙远方，韩振仙，赵琪，孙红发(郑州煤矿机械集团股份有限公司，河南郑州450013)摘要：急倾斜煤层长壁工作面支架稳定性的控制是煤层支护系统稳定与安全以及高产高效的关键。针对新疆焦煤(集团)阜康一号井45。倾角工作面的地质条件，将新型的主动防倒防滑成功应用到液压支架的设计中。分析了支架发生倾倒时的受力，认为确保支架使用稳定的主要因素是较大的支架底座宽度以及较低的支架使用高度和支架重心；阐述了主动防倒防滑参数及结构设计，为同类产品的研发提

2、供了借鉴。关键词：急倾斜工作面；液压支架；主动防倒防滑中图分类号：TD355．41文献标识码：B文章编号：1003—0506(2011)07—0020—03我国25。以上大倾角煤层占有相当大的比例，如图1所示，取倾角为的工作面的其中1台且结构复杂，开采难度大，安全性差，经济效益欠佳，支架为研究对象，不考虑支架掩护梁上的矸石载荷是煤炭开采的难点⋯；煤层倾角直接影响到长壁工以及相邻上台支架的作用力，下支架对该支架顶梁作面支架稳定性，由于国内大倾角煤层早期开采技侧护板有一向上作用力为R。对底座下侧边缘取术发展较

3、为缓慢，主要以炮采为主，产量较低。对于矩，根据力矩平衡条件，该支架的倾倒力矩为：大倾角急倾斜煤层的开采必须采用防倒防滑型式支MD=HGsinOt+曰wRl／2一BwGcosor／2一架。郑煤机集团股份有限公司针对新疆焦煤(集wR2／2一MR2一Rs日(1)团)阜康一号井煤层11A201首采工作面45。倾角的式中，日为支架重心高度；B为支架底座宽度；Ri地质条件，将新型的主动防倒防滑设计成功应用到为工作面底板对底座的支撑力；R为工作面顶板与ZF5600／17／35型液压支架的设计中。支架顶板间的正压力；日为

4、支架采高为支架顶梁与工作面顶板间的摩擦因数；R为下邻架对本架顶1主动式防倒防滑的概念梁侧板的作用力。目前大多数大倾角工作面支架采用的是被动式防倒防滑型式，而对主动式防倒防滑型式研究得很少。被动式防倒防滑型式，即在支架一旦出现倾倒或下滑后进行及时扶架。ZF5600／17／35型液压支架设计采用的是主动式防倒防滑，即主动预防支架的倾倒、滑动。它包括2个方面：①支架在静态时的主动防倒防滑；②支架在动态移架过程中的主动防倒防滑。2支架倾倒的受力分析图1支架临界倾倒状态受力随着倾角的增大，上覆岩层面的切向分量增大，

5、沿垂直层面的法向分量减小，顶底板沿层面的滑移由式(1)可知：当倾倒力矩M。>0时，支架就有量加大，使得工作面支架受到的垂直载荷较小，而所倾倒的可能。工作面倾角Ot增大时，。增大，支架受侧向力却加大，支架的稳定性变差，从而导致支架倾倒的可能性随工作面倾角增大而加大；支架顶梁的下滑与倾倒，造成安全隐患。受工作面顶板作用力：和受下邻架作用力。，可减小倾倒力矩，从而对支架稳定有利。因此在大倾收稿日期：2011—02—21角工作面支架设计时，要求有足够的初撑力，顶梁侧作者简介：孙远方(1981一)，男，河南商丘人，

6、助理工程师，2006年毕业于河南科技大学，现从事液压支架研究设计工作。推千斤顶有足够的侧推力。·2O·，2011年第7期孙远方等：急倾斜工作面液压支架主动防倒防滑研究总第187期图2是该套大倾角工作面支架三维设计中的实接耳的横向配合间隙单边不大于4mm。例，随着倾角增加，其重心偏离支架底座下侧的距离也相应增加，可直观地看出，当支架随工作面倾角增343．1二1．16fI1：『最商仨登出⋯X1=～37大至35。时，支架重心位置已脱离底座下侧边沿620JYI掩=I顶mm，若没有必要的防倒防滑措施，支架自由状态时

7、必倒无疑。E点fL一，一266O．L1．L4l_一L28：图3支架四连杆参数3．2顶梁、掩护梁侧护板设计大倾角支架的顶、掩护梁侧护板对支架的封矸、防倒、调架起着重要的作用，在设计支架时应尽量增大侧推机构的调架能力；当支架有倒架趋势时，侧调图2支架在35。倾角下倾倒示意机构还可有效地对支架扶正，支架移架时，顶梁侧护当支架顶梁脱离顶板(顶板冒空或者降架移板还可作为支架的导向装置。应选用大缸径侧推千架，即R：=0)，下邻架没有主动对该支架提供有效斤顶，并采用液压单向锁控制；顶、掩护梁侧护板均的横向支撑力时(即R

8、=0)，此时，支架的倾倒采用高强度板材料，提高设计强度。在中间架顶梁力矩为：和掩护梁上的活动式侧护板设计了缸径100mm的BwRIBwGco侧推千斤顶，顶梁和掩护梁共布置4个侧推千斤顶，M。：HGsin+——一——————sot(2)总设计推力为988kN。从式(2)可知：支架的采高增大、重心高度(H)整个工作面支架通过侧护板和底座防滑装置，增大后，倾倒力矩。增大，支架倾倒的可能性也随使支架一架一架地靠在一起，形成稳定的静止状