論煤礦用液壓支架的設計要點

解文強

（開灤東歡坨礦業分公司河北唐山063000）

論煤礦用液壓支架的設計要點

解文強

（開灤東歡坨礦業分公司河北唐山063000）

隨著經濟的快速發展，煤炭的供應量跟不上需求，所以實現煤礦開采的綜合機械化，能夠大幅度地提高我們的勞動生產率，也是加快我國煤炭產業的發展步伐，讓煤炭工業實現現代化的一項重要戰略措施。而液壓支架具有較高的生產效率，能改善工作環境，減少勞動力等特點，在煤炭行業的應用日益比較廣泛。因此，必須采取有效的措施，把控煤礦用液壓支架的設計要點，實現煤礦行業的發展。基于此，本文就煤礦用液壓支架的設計要點進行探究。

煤礦；用液壓支架；設計要點

液壓支架的設計關乎著煤礦生產企業的安全和經濟效益，同時改善了作業環境，對我國煤炭工業的發展具有重要意義。因此，本文對于煤礦用液壓支架的設計要點的探究具備特別重要的意義。

1 液壓支架介紹

1.1 我國液壓支架的發展

我國的液壓支架系統發展比較晚，從20世紀80年代中期才開始研制液壓支架的電液控制系統。進入20世紀90年代以來，煤機產品呈現高技術化的特征。各個煤機企業堅持自主創新與引進技術、合作開發、合作制造相結合，跟隨世界煤機技術的發展趨勢，將先進適用的技術和工藝，逐步轉化為國產技術，大力推進機電一體化。雖然近十幾年來我們在液壓支架的研究上取得了一些成績，但是，跟國外的技術相比還有很多不足。要實現煤礦企業綜采工作面的高產高效，液壓支架的電液控制系統無疑是其中的關鍵設備，也必然成為今后的一個發展方向，因為這是煤炭行業集約化生產、高產高效發展的需要，也是我國國民經濟快速發展的要求，是隨著煤炭生產技術的發展進步而產生的必然結果。

1.2 液壓支架的工作原理

液壓支架有很多種類，但是其基本功能大多是相同的。其工作時的主要動作包括升降架﹑移架和輸送機的推移。所有這些動作都是靠乳化液泵站所提供的一些高壓液體，由液壓控制系統來控制各種功能不同的液壓缸來完成的。在工作時，工作面的主管路與各個支架的液壓管路形成并聯，組成各自相對獨立的液壓功能系統，其中的液控安全閥和單向閥都設在本架內，而操縱閥可以設在本架或鄰架內，前者為本架操作，后者為鄰架操作。

液壓支架按其結構特點和與圍巖的作用關系一般分可以分為三大類：支撐式支架、掩護式支架和支撐掩護式支架。而根據支架各個部件的功能和作用，其組成又可以分為四個部分：①頂梁、掩護梁、底座、連桿、尾梁等承載結構件，它的主要是用來承受并傳遞頂板以及垮落巖石所給的載荷；②包括立柱及各種類型的千斤頂等在內的液壓油缸，它的主要是為了使支架執行各種動作而產生所需要的液壓動力；③包括液壓系統中的單向閥、操縱閥、安全閥等各種類型的閥門，以及電控元件、液壓管路等控制元部件，它的主要是用來操作各個液壓油缸的動作，并保證支架所需要的工作特性；④一些輔助裝置，包括護幫、推移、防倒防滑、伸縮梁等裝置和活動的側護板、連接件等，這些裝置是為實現支架的某些動作或功能所必需的裝置。

2 煤礦用液壓支架設計分析

（1）支架結構選擇。結構的選擇對于整個支架的設計來說是很重要的。在選擇時我們可以根據支架和液部件的各個功能和作用，把它分為如下幾個部分：①液壓油缸，整個包括立柱和千斤頂，它的主要功能和作用是實現支架的動作，并產生液壓動力。②控制元部件，這個包括單向閥、安全閥等，它的功能和作用是操作控制支架各個液壓缸的動作和保障工作所需要的工作特質。③承載的結構件。像連桿、掩護梁等，它是承受和傳遞頂板的載荷的。④輔助方面的裝置比如伸縮量裝置、推移裝置等，是有效地實現支架各個動作的必要裝置。

（2）頂梁選擇。它的選擇要選擇那些結構簡單，可靠性較好的材料，頂梁對頂板的載荷平衡力較強的，同時前端支撐力要大。在設計的時候要設置全長的側護板。

（3）側護板的選擇。要選用直角單側活動的側護板，直角式單側活動側護板的一側應該是固定的，另一側是活動的。

（4）底座的選擇。要選用剛性的底座，同時底座面積要足夠大，有利于減小對底座的比壓等。

（5）液控單向閥的選擇。要選用靈敏度較高的，密封性要高，使用的壽命也要長。

（6）立柱的選擇。立柱的選擇要有工作阻力和可靠的特性，還有足夠的抗壓力和抗彎度，密封也要好，結構簡單對支架有適應性的工作環境要求。

（7）安全閥的選擇。要求安全閥的動作要靈敏，閥的開啟壓力和關閉壓力差值要很小，有較長的使用壽命，結構也較簡單，最起碼拆卸要方面。

（8）泵站的選擇。在選擇的時候要本著能承受足夠大的壓力和千斤頂的壓力，使用壽命要長的特點。

3 煤礦用液壓支架設計要點

（1）支架的高度、寬度控制。根據具體的實際情況我們可以選定支架的最低和最高的高度，這樣有利于液壓支架在操作時容易與頂板垮落的厚度及周期進行調整下沉量和支架的移動。所以液壓支架的最高高度可以設置為4700mm，最低高度是3200mm。而它的寬度來說，要根據設備等的具體情況設置。一般是最小寬度是1430mm，最大寬度是1600mm。這樣的寬度基本是可以滿足生產需要的。

（2）支架的中心距離的確定。支架的中心距離等于工作面一節的溜槽長度，就現在各個企業使用的情況來看，一般都是用的1.5m的。

（3）底座長度的控制。在設計這個長度的時候要考慮支架對底板的接觸實際情況，一般是接觸比壓要小。還有就是要保障液壓支架的穩定性。我們以掩護式的液壓支架來說，它底座的長度要取3.5倍的移架步距，一般就是2m左右。但是根據實際的生產來說，底座的選取要在2600mm左右。

（4）頂梁長度的設計確定。一般來說頂梁長度的確定是相對于安全距離而言的。頂端距是我們在移架之后頂梁端到煤壁的整個距離，它是采煤機在工作時垂直分力促使搖臂和滾筒向液壓支架的傾斜，為避免碰到頂梁進行測定的一個安全性的距離。

4 煤礦液壓支架的未來發展趨勢

現階段采煤綜合的機械化水平得到了飛速發展，同時液壓支架方面的發展也較為快速，所以研發制造工作的環節就格外關鍵。我國的煤礦資源豐富，分布范圍較為廣泛，地質、環境因素呈現出復雜多樣的主要特征，以此為基礎不難發現我國煤礦液壓支架在未來的發展趨勢，主要有以下幾點：

（1）多元化的特征。液壓支架應用必須與相應的條件因素相適應，所以要進行多元化的研制，并且在其規格以及性能、品質等方面進行多元配制，特別是針對掩護式以及支撐掩護式的支架進行較多的開發利用。

（2）強力化的特征。我國已經將工作阻值達到10kN的液壓支架進行了成功的研制生產，使得適用于堅硬頂板的生產需求得到了實際化的滿足。

（3）自動化的特征。在電牽引采煤機的生產以及高效的應用背景下，對液壓支架的研制又產生了更加實際化的需求，即液壓支架的動作速率以及移動步距方面都可以得到全方位的提升以及加強。同時要針對供液系統的流量以及操作條件、管理模式等方面進行完善工作，對計算機方面的電液先導控制技術進行有效的工作配合，從而使得我國液壓支架的自動控制技術得到完善。

5 結束語

總而言之，液壓支架具有很高的生產效率，能夠降低生產成本，減輕繁重的體力勞動，同時改善了作業環境，成為煤炭工業先進技術的重要發展方向。因此，必須采取有效的措施，加強煤礦用液壓支架的設計要點的掌控，從而推動煤礦行業的發展。

[1]鄭功亮.礦用液壓扒裝機液壓控制系統設計及動態性能仿真[D].安徽理工大學，2015.

[2]陳戈.基于新國標的液壓支架用立柱設計計算及有限元分析[D].鄭州大學，2015.

TD355

A

1004-7344（2016）30-0186-02

2016-10-10