淺談高端支架的相關問題

桑 梓 陳 真

（卡特彼勒（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450103）

隨著液壓支架技術的不斷進步，高端液壓支架得以產生，在高效開采工作面上進行應用，具有較高的可靠性和高工作阻力特點，高端支架的材料具有較高的強度，主要以電液控制系統和大流量手動液壓控制系統為主，其用于工作面上進行開采，有效的提高了工作面的生產能力，對礦井年產量的增加具有極其重要的意義。

1 高端液壓支架的技術特點

1.1 一次采全高高端液壓支架

我國國內高端大采高支架應用以來，使支架技術取得了較大程度的提升，工作面產量也得以增加，在高端大采高液壓支架推廣過程中，其適應工作面的采高范圍也得以不斷擴大，特別是兩柱掩護式支架的研制成功，無論是支架最大高度，還電最大工作阻力都得到了較大程度的提升。一次采全高高端液壓支架屬于電液控制系統，具有高可靠性的聚氨酷密封圈，支架的工作阻力達到7000kN以上，在設計時通常支架中心距離以1.75m和2.05m為主，板材的屈服強度在690MPa以上，具有使用壽命長的特點。在一次采高高端液壓支架發展過程中，其設計理念和制造技術也開始在薄煤層液壓支架上進行應用，高端薄煤層液壓支架系統開始形成并應用，有效的提高了礦區薄煤層高產高效工作面的工作能力。

1.2 放頂煤高端液壓支架

隨著礦井內放煤厚度和工作面采高的不斷加大，目前礦井內工作面礦壓也在不斷的增加，在這種情況下需要不斷加大支架的工作阻力和支架高度才能確保高效高產的實現，所以需要加大高端液壓支架的研究力度，提高支架的可靠性。目前高端放頂煤液壓支架的研制成功并在工作面上進行應用，有效的提高了工作面的產量和工作效率。目前放頂煤液壓支架以四柱支撐掩護式支架為主，也有采用兩柱掩護式的支架，支護高度和工作阻力都取得了較大程度的提升，以電液控制系統和大流量手動液壓控制系統為主，具有3萬次工作循環以上的實驗壽命。

2 選用高端液壓支架的基本條件

由于我國幅員遼闊，而且煤層賦存及開采條件具有較大的差別性，這就決定了在使用高端液壓支架時也具有不同的要求，需要符合具體的條件。

2.1 在一些具有穩定性較好的煤層賦存中，而且具有較長的工作面走向及不需要設備經常挪動的工作面上宜采用高端液壓支架。

2.2 對于一些年產量具有較高要求的工作面，對其配套設備能力及可靠性具有較高的情況下也宜采用高端液壓支架。

2.3 對于一些薄煤層、中厚煤層及特厚煤層工作面中，當其工作面采高較大，而且具有非常明顯的礦壓時，宜采用高端支架。

2.4 在一些新建的現代化礦井中可以采用高端支架，當工作面配置電液控制系統而且具有較強的自動化時也宜選用高端液壓支架。

2.5 對于一些礦井中能夠將支架整體或是解體入井，能夠滿足支架入井及搬運要求時也可選用高端液壓支架。

2.6 對于一些礦井資金較為富裕，有能力購置高端液壓支架，這種情況下采用高端液壓支架有利于礦井年產量的增加。

3 國產高端液壓支架技術的發展

3.1 一次采全高高端液壓支架

目前在我國高端液壓支架發展過程中，大采高及中厚煤層高端液壓支架是發展最為成熟的架形，以兩柱掩護式為主。為了有效的克服掩護式液壓支架在使用范圍上的局限性，需要采用必要技術措施來保證液壓支架的使用范圍。

（1）對各項參數進行優化，有效的規避平衡千斤頂的局限性，確保掩護式支架性能的優良。

（2）為了有效的提高支架支撐的能力，增加切頂力，則需要對支架的工作阻力進行增加，以便于能夠更好的適應堅硬頂板。

（3）為了有效的避免支架易扎底的問題，則在設計時需要設置抬底裝置，以更于能夠實現順得移架。

（4）利用電液控制系統，這樣可以確保立柱和平衡千斤頂動作的協調性。

目前液壓支架新標準得以實施，這對研制高端掩護式液壓支架起到了極其重要的意義。而且進一步提高了國產高端液壓支架的可靠性，目前我國國產高端液壓支架的性能指標已達到國際領先的水平。掩護式高端液壓支架最大高度已達到7米，而且工作阻力也得以不斷增大，支護強度進一步提升，支架整體壽命較長。而且在液壓控制系統應用下，支架的降、移、升的循環時間在10s內即可完成，其整體技術指標已處于國際領先水平。

薄煤層工作面的頂板來壓強度一般都較小，鑒于薄煤層液壓支架空間狹小，要求的伸縮比大等特點，薄煤層工作面液壓支架一般選用工作阻力較小的掩護式液壓支架。為了滿足國內部分淺埋深煤層開采需要，高端大采高液壓支架的設計理念及制造技術也逐漸應用到薄煤層液壓支架當中，支架的工作阻力不斷加大。

3.2 放頂煤高端液壓支架

國內使用的放頂煤液壓支架主要有正四連桿支撐掩護式放頂煤支架、反四連桿支撐掩護式放頂煤支架、正四連桿掩護式放頂煤支架、單擺桿放頂煤支架等，隨著高端液壓支架的設計理論及制造技術的不斷推廣應用，正四連桿支撐掩護式放頂煤支架、反四連桿支撐掩護式放頂煤支架、正四連桿掩護式放頂煤支架三種架形都在向高端支架方向發展，其中正四連桿高端放頂煤液壓支架發展速度最快，普及面積最廣。放頂煤工作面主要以放煤為主，支架的高度本不需要太高，但為了滿足礦井生產需要，國內近期開發的高端放頂煤支架的高度和工作阻力也越來越大。ZF15000/27/52型放頂煤支架是目前世界上高度最大、工作阻力最高的高端正四連桿放頂煤支架，支架的整體技術指標處于國際領先水平。

結語

目前國產高端一次采全高液壓支架的應用，有效的滿足了礦區生產的需要，而且開始向產業化方向發展。特別是在特大缸徑立柱設計方法和加工工藝上有了較大的創新，并且應用微隙準剛性四連桿機構，有效的確保了大采高液壓支架的穩定性，為煤礦安全生產提供了有力保證。

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[2]王國法.高端液壓支架關鍵技術研究與產業化進展[J].煤炭科學技術，2011（04）.

[3]王國法，徐亞軍，任懷偉，等.高端液壓支架及先進制造技術[M]. 北京： 煤炭工業出版社，2010 .