掩护式及支撑掩护式液压支架特性及工作状况分析.doc

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1、掩护式及支撑掩护式液压支架特性及工作状况分析当前，综合机械化采煤技术在我国迅速推广，许多地方和矿属的机械厂都纷纷制造采煤机和液压支架，许多中小型矿井甚至地方煤矿都采用了综合机械化采煤技术。液压支架是综合机械化采煤的主要设备之一，为帮助煤矿工程技术人员、管理人员和技术工人了解和更好地使用液压支架，本文对掩护式及支撑掩护式液压支架工作原理、特性曲线及支撑能力进行分析。1、掩护式及支撑掩护式液压支架类型2、掩护式及支撑掩护式液压支架工作原理掩护式及支撑掩护式液压支架有单铰式与双铰式两种主要类型。单铰掩护式支架随采高的变化，顶梁尖端（铰点）围绕支架的后铰

2、点作圆弧运动，因此支架的空顶距随采高的变化而变化，使支架前端无支护空间增大，不利于顶板控制。（见图2-1a）采用带四连杆的掩护式及支撑掩护式支架（双铰式），随采高的变化顶梁尖端的运动曲线为双纽线，根据双纽线的特点，在设计中可以使顶梁尖端在采高范围内呈近似垂直层面的直线运动，以保证在支架有效采高范围内，使顶梁尖端距煤壁的距离不变。此外，带四连杆的掩护式及支撑掩护式支架（双铰式）具有承受水平力的能力。（见图2-1b）液压支架的液压系统由立柱、推移千斤顶、操纵阀、控制阀（安全阀、液控单向阀）、软管等组成。（见图2－2）通过操纵阀和控制阀，液压支架可完成

3、以下动作(立即支护式)：a.降柱、拉架：采煤机通过该支架、顶板暴露后，立即降柱、拉架；b.升柱：支架被拉到新位置后，升柱，使支架撑紧顶板；c.推溜：支架撑紧顶板后，利用推移千斤顶推溜。初撑力与工作阻力（屈服载荷）：升柱后，高压液体进入液压支架各立柱的活塞腔，立柱逐渐升起直至顶梁与顶板紧密接触为止；与此同时，在立柱活塞腔内的高压液体的压力迅速增大到液压泵的工作压力。当高压液体充满活塞腔时，液控单向阀关闭，将高压液体锁在活塞腔内。此时，工作在泵的工作压力下的高压液体压力称初撑压力，支架（所有立柱）对顶板的支撑力称初撑力。支架达到初撑力后，顶板不断下沉

4、，活塞腔的体积不断变小，活塞腔内高压液体的压力不断增大。为保护液压支架的立柱不被高压液体损坏，在活塞腔的液压回路中设安全阀（又称屈服阀）。当顶板下沉，活塞下缩到6－10mm时，若顶板再继续下沉，安全阀（屈服阀）动作，从活塞腔内放出一点高压液体，使活塞腔内高压液体的压力保持在安全阀调定的压力下。此时，工作在安全阀调定压力下的高压液体压力称安全阀工作压力（屈服压力），支架（所有立柱）对顶板的支撑力称工作阻力（即屈服载荷）。支架的工作阻力是液压支架的主要参数，工作阻力决定支架结构尺寸，支架的支撑能力。关于支架的工作阻力，有两种观点：a.加大工作阻力：支

5、架适应性强，可靠性强，使用寿命长，减少使用过程中维修，安全，但制造费用高；b.支架工作阻力必须与顶板条件相适应，只要支架能控制住整个工作面的顶板下沉与压力，保持控顶区内顶板的完整与可靠即可。加大工作阻力，使支架重量大、造价高、装运使用都不方便。800t，甚至超过1000t。~两种观点各有道理，支架的工作阻力有逐渐增大的趋势，要设计“支架系列”。目前，工作阻力高达400t初撑力也是液压支架的主要参数，初撑力大，立柱能很快达到工作阻力，减少顶板下沉量，避免顶板的离层，改善支护性能。但初撑力过大易破坏直接顶。目前：P初＝（0.3-0.8）P工，式中：P

6、初为初撑力；P工为工作阻力。初撑力有增大趋势。3、掩护式及支撑掩护式液压支架特性曲线3-1一个开采循环内支架阻力变化曲线（见图3－1）在一个开采循环内支架阻力变化有以下几个阶段：a.支架前移、重新支撑顶板后，在短时间ta（10－20秒）内达到初撑压力Ps，(o-s)为支架的初撑阶段；b.顶板开始下沉，支架的阻力在ta时间内迅速增大直至平衡状态为止，(s-a)为支架阻力迅速增加阶段；c.当支架与顶板达到相对平衡时，支架阻力处于稳定状态，(a-b)为支架的稳定阶段；d.当采煤机接近支架时，支架阻力增大，(b-c)为截割影响阶段；e.最后，当相邻支架降

7、柱移架时，顶板载荷突然转移到该支架，在很短时间内（一般为1－3分钟），该支架阻力迅速增加，(c-d)为又一次迅速增大阶段；f.当支架降柱、前移时，其阻力迅速降至零，此阶段为(d-e)。在一个开采循环内，支架阻力的变化从0经s,a,b,c,d至e。3－2一个开采循环内支架阻力实际变化曲线（见图3－2）根据现场实际观测资料分析，在一个开采循环内支架阻力的变化与图3－1所表达的曲线有时不同。观测表明：不同支架，其阻力变化曲线不同；同一支架在不同循环内，其阻力变化曲线也不同。一个开采循环内支架阻力变化的实际曲线，大体上可归纳为以下几类：a.阻力迅速增大型

8、：如图3－1a，支架支撑后，立柱的阻力迅速增大，达到或超过立柱的额定初撑力，其特性曲线类似图3－1的曲线。b.阻力迅速增大到工作阻力（屈