快速掘進配套臨時支護液壓支架探討

吳 鵬

（汾西礦業(yè)集團雙柳煤礦， 山西 呂梁 033300）

1 臨時支護液壓支架的要求與特點

1）不僅要起到支護頂板的作用，還要保護作業(yè)人員的安全；

2）對頂板提供合適的預支撐力，不能超出合適的范圍，以防損壞頂板；

3）支護的面積應盡可能大，但不能影響錨固作業(yè)；

4）支護高度可以根據(jù)實際需要進行必要的調節(jié)以滿足不同形狀巷道的支護需求；

5）不能影響掘進機的正常工作，掘進機在作業(yè)時，液壓支架也不能影響到司機的視線；

6）支架頂梁前端與煤壁之間的距離應盡可能小，以使液壓支架更好地承受水平力；

7）液壓支架使用應簡單方便，可靠性也要高；

8）全液壓控制，有利于對機器實現(xiàn)自我保護；

9）結構緊湊、布局合理、解體方便，便于井下安裝、拆卸和維修[1-2]。

2 臨時支護液壓支架的主要結構件及其作用

支護由兩個支架為一組，兩支架之間由橫梁連接而成。每一架分為前后兩節(jié)，前節(jié)的頂梁后邊部分與后面一節(jié)的梁相接，前節(jié)底座后部由連接頭和移架千斤頂與后節(jié)的底座前部連接，因此，該支架在前后節(jié)的共同作用下，實現(xiàn)移架。該支架設計合理，拆裝方便，可以根據(jù)井下實際需求自由組裝，可以達到可靠高效的要求。

液壓支架主要由金屬構件和液壓系統(tǒng)兩部分組成。其中，金屬構建主要包括頂梁、底座、橫梁、連桿、中間伸縮梁等，液壓系統(tǒng)主要包括各種千斤頂、液壓控制元件（操縱閥組、安全閥、液控單向閥等）和液壓輔助元件（管接頭件、膠管等）。

2.1 頂梁

頂梁在支護中起著重要的作用，需要承受頂板壓力并且還要保證在一定寬度范圍內頂板不能下沉，也要保證超前支護段的頂板穩(wěn)定，為掘進作業(yè)提供足夠的安全作業(yè)空間。頂梁是液壓支架的主要承載部件之一。頂梁是一個變截面箱型結構，兩條主肋的夾空內焊有兩個柱窩分別位于前后兩個部位。梁的頂部前后還分別焊接了鉸接耳以滿足整體需要。

2.2 上連桿、前連桿、后連桿

前連桿是一個二力桿，選擇較厚的前連桿使其達到更高強度而不易斷裂。前連桿兩端分別與上連桿和底座連接。支架的四連桿采用倒置安裝的方法，主要由上、前、后三種連桿及頂梁與支架的底座鉸接而成，使其形成一個整體而滿足支架升降動作，而且四連桿還要承受一定的水平力和側向剪應力，使支架不易扭曲而保證支架正常狀態(tài)，滿足支護要求。支架的四連桿采用倒置安裝的方法。

2.3 底座

底座也是液壓支架的重要組成部分，在液壓支架的結構中占有重要地位。液壓支架所受到的力最終都要由地板承受，而底座起到了橋梁的作用，它需要將支架承受的頂板壓力傳遞到底板，可見底座需要承受巨大的壓力，所以底座選用的材料要有足夠的強度和剛度以避免受力時折彎或斷裂。底座和頂梁一樣都是箱型結構，中、后部與前、后連桿鉸接。

2.4 中間伸縮梁

中間伸縮梁主要是由兩個箱體構成，這兩個箱體由伸縮梁千斤頂連接，前支架和后支架主要也是由中間伸縮梁相連接而形成一個統(tǒng)一的整體，這樣就能保證前后梁支架移架時，支架在移動過程中也能保持穩(wěn)定。中間伸縮梁的內箱與前支架相連，外箱與后支架相連。

3 支架液壓系統(tǒng)工作原理

為保證液壓支架能夠順利完成支護和移架，需要液壓系統(tǒng)內各個原件的共同作用，其原理如下頁圖1所示。操作過程如下：

圖1 液壓系統(tǒng)布置圖

3.1 升架

進行升架作業(yè)時，立柱的操作手柄需要在“升”的工位，高壓乳化液從操縱閥經膠管使控制乳化液單向流動的控制閥打開，進入控制立柱升降的活塞腔，使活塞腔內的高壓乳化液增多而引起立柱上升。可以通過移動操作桿控制高壓乳化液的流入量來控制立柱的升高尺度，當操作手柄位于中間時高壓乳化液停止流入，完成升架操作。

3.2 降架

降架操作與升架操作相反，立柱的操作手柄需要在“升”的工位，高壓乳化液再次從操縱閥經膠管使控制乳化液單向流動的控制閥打開，進入控制立柱升降的活塞腔，同時，另外一支高壓乳化液需要與上述的高壓乳化液協(xié)同作用，這支高壓乳化液使控制乳化液單向流動的控制閥打開以滿足控制立柱升降的活塞腔內的高壓乳化液回流進入乳化液箱。當操作手柄位于中間時高壓乳化液停止回流，完成降架操作。

3.3 移架

移架操作主要由移架千斤頂來完成。操作手柄在“伸移架”工位時，高壓乳化液從該操縱閥通過高壓膠管進入千斤頂活塞腔以使活塞腔內的乳化液增多，使移架千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，同時另外一支乳化液打開伸縮梁的進液口，以便于移架。操作手柄位于中間時，高壓乳化液停止輸送，伸移架操作停止[3]。操作手柄在“收移架”工位時，乳化液進入千斤頂活塞桿腔，活塞腔內的乳化液進入乳化液箱，操作手柄位于中間時，高壓乳化液停止輸送，收移架操作停止。

4 經濟和社會效益分析

4.1 經濟效益

液壓支架的使用使臨時支護和移架需要很少的人員就能完成，為企業(yè)在人力方面的投入減少了一部分開支。此外，有效降低了作業(yè)人員的勞動強度，可以減少企業(yè)事故的發(fā)生率，提升作業(yè)人員的可靠度，有利于企業(yè)長久安全穩(wěn)定的運行。同時，液壓支護與普通支護相比，更加安全、高效，減少支護所需要的時間，降低對進行掘進產生的影響，對企業(yè)安全高效生產具有極大的促進作用。

4.2 社會效益

巷道臨時支護液壓支架使井下臨時支護更加簡單化，促進了綜掘工作面環(huán)境的改善，對作業(yè)人員的生理、心理產生了積極的影響，極大地提高了作業(yè)效率。臨時支護液壓支架的投入使用可以增加對頂板的初撐力，防止因頂板下沉、斷裂等引起傷亡事故。