四柱支撑掩护式放顶煤液压支架支护性能分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第15卷第5期(总第96期)煤矿开采Vo1．15No．5(SeriesNo．96)2010年IO月CoalminingTechnology0etober2010四柱支撑掩护式放顶煤液压支架支护性能分析马端志(煤炭科学研究总院开采设计研究分院，北京100013)[摘要]通过对四柱支撑掩护式放顶煤液压支架．Y-作状态及其力学性能进行分析，并列举实例研究了四柱支撑掩护式放顶煤液压支架支护性能与其外载作用位置之问的关系，最后运用该理论对四柱支撑掩护式液压支架出现的“拔后柱”问题进行了分析。[关键词]放顶煤；液压支架；支护性能[中图分类

2、号]TD355．4[文献标识码]B[文章编号]1006~225(2010)05-0066-03SupportingPropertiesAnalysisof4一propStandingandShieldingCoal-cavingPoweredSupport四柱支撑掩护式放顶煤液压支架是目前国内综合力大小及作用位置，并根据液压支架在不同高度放工作面使用的主导架型，分析其在不同外载条件下合力的理想值分析其支护性能。但是，由于外载下支护性能的发挥程度，可以为液压支架优化设计合力大小与作用位置的不确定性等因素，使其与液提供理论参考，为提高放顶煤液压支架对煤层及顶压支架理

3、想合力作用点不完全吻合，即液压支架在板的适应性提供技术保障。“限定载荷”工作状态保持平衡时液压支架合力作用位置一般不是理想合力作用点，其合力值也非理1支架工作状态分析想合力值。液压支架支护性能的分析应根据外载合四柱支撑掩护式放顶煤液压支架正常工作状态力在顶梁不同位置作用时液压支架提供有效支撑原主要可分为以下3种：理来分析力学平衡方程。本文将液压支架受力简化(1)初撑状态指液压支架升架支撑顶板直成平面力系(如图1)，对四柱支撑掩护式放顶煤至达到初撑力的过程。在该状态下，液压支架属于液压支架支撑合力与外载位置之问的力学关系特性主动支撑，其外载大小与液压支架初撑力相平

4、衡。进行分析(2)“给定载荷”工作状态指液压支架所受的外载不超过液压支架额定工作阻力所产生合力的阶段。在该状态下，液压支架属于被动支撑，其支护性能的发挥主要取决于外载的大小及作用位置。(3)“限定栽荷”工作状态指液压支架所受的外载超过液压支架额定工作阻力所产生的合力阶段。在该状态下，液压支架支护性能已发挥到极限，已有立柱安全阀处于开启状态，液压支架支护性能的发挥主要取决于外载的作用位置。由此可见，提高液压支架“限定载荷”工作状态下支护性能的发挥能力是提高其适应性的关键，因此，分析液压支架支护性能主要是分析液压图1液压支架受力简化模型支架在“限定载荷”工作状态下的

5、支护性能情况。如图1所示，取顶梁和掩护梁为分离体，对2支架支护性能与外载位置关系的分析0取力矩，得平衡方程：(P1r1+P2r2)+(I厂(月+bctanE)一目前对于液压支架支护性能分析与研究的出发Q(x+b)：0(1)点，通常都是根据液压支架自身力学性能，分析其[收稿日期]2010—03—23[作者简介]马端志(1980一)，男，山东乐陵人，在读硕士，从事采场液压支架与支护技术研究。66学兔兔www.xuetutu.com马端志：四柱支撑掩护式放顶煤液压支架支护性能分析2010年第5期取顶梁为分离体，对0取力矩，得平衡方程：(P1r3+Pr4)+Qft-Io

6、—Q=0(2)由方程(1)和(2)求解支架合力值Q和外载作用位置X得出：Q=㈩=+ftlo=上述公式中各符号的物理意义见图1。由方程(4)可知外载作用位置是关于前后排立柱支撑力P和P的比值P／P的函数，支架前后排立柱支撑力在0到立柱额定工作阻力之间变黼图2液压支架简化参数化，且r1>r3，r2>r4，P2／P1∈(0，+∞)，由函数由液压支架外载合力作用位置值域函数可的性质可知，X值域为(+fHo，知，其值域范围和顶梁与顶板的摩擦系数有关，为，1一，3方便说明问题，摩擦系数大小取0．2。摩擦系数的二+ft／o)，可见液压支架外载作用范方向与支架顶梁与顶板相对运动

7、方向有关，即与液r2一r4围不是在整个顶梁上，而是有一定的范围，也就是压支架四连杆机构运动轨迹方向有关，当液压支架说当外载合力超出该范围值时，很小的作用力都能让压下降有向煤壁运动趋势时，摩擦系数取正，反够使液压支架失去平衡。因此，对于四柱支撑掩护之取负。式液压支架，增强其对外载变化适应的能力的最有(1)当摩擦系数．厂=0．2时，液压支架外载作效途径就是增大r，减小r3的值，即前排立柱尽可用位置范围为613～2271mm。能靠前布置，后排立柱尽量向后布置。(2)当摩擦系数一0．2时，液压支架外载作由液压支架外载作用范围值域可知，分析用位置范围为516～2181IT

8、lm。液压支架外载作用位