某型超前支护液压支架研究

金焕成

摘 要：针对某煤矿具体采掘条件，提高煤矿开采整体水平，研究了某型超前支护液压支架，根据支架、千斤顶、转载机等装备的位置关系，绘制了该采掘面支护系统的总体布置图，设计了该支架组的具体结构，对支架工作过程进行了详细说明，并计算了该支架的承载状况。经过实践证明，该支架满足煤矿开采的使用要求，取得了较好的应用效果。

关键词：超前支护液压支架 动作原理 承载原理

中图分类号：TD35 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0027-02

Abstract：In order to improve the technical and economic benefits of coal mining， promote the application of fully mechanized mining technology， a kind of advance hydraulic powered support was studied. The principle of advance hydraulic powered support was introduced. And the layout of the end bracket and the advanced support were drawn. The action principle of the self - propelled hydraulic powered support was described. The bearing condition of the self - propelled was calculated. Adopting the advance hydraulic powered support， the support efficiency was greatly improved， and the labor intensity of the workers was reduced. The perfective application effect was achieved.

Key Words：Advance hydraulic powered support； Principle of action； Bearing principle

在综采工作面中，液压支架高效、可靠的支护是整个采掘工作面的关键环节之一，在工作面端头与顺槽连接处的超前支护是研究的一个薄弱环节，目前采用的支护方式存在许多局限性。为了实现顺槽超前支护的机械化、自动化，提高综采的效率和质量，国内外相关企业都超前支护液压支架的研制列为重要课题。该文对某型超前支护液压支架相关技术进行了研究。

1 超前支护总体布置

以某煤矿综采工作面为设计条件，根据轨道顺槽矿山压力以及巷道断面，确定了支架、千斤顶、转载机等装备的位置关系，绘制了综采设备的总体布置图，如图1所示。

根据支护装置总体布置图，结合具体的巷道工况，确定了超前支护液压支架的架型，并对支架各个部件进行了详细的设计。图2为针对该采掘面设计的超前支护液压支架，前后左右四面都布置一支架，组成了液压支架支护组。主架、副架分别由四个立柱支撑；架间的顶板由主、副架的尾梁与千斤顶支撑，支架中间的底座、前连杆、后连杆、顶梁组成四连杆机构，该设计能够保证顶梁端部的运行轨迹偏差较小；通过推拉千斤顶能够实现移架顺畅。

2 自移式超前支架动作原理

由推拉千斤顶的伸缩进行支架移架。该设计中，一个工作面采掘结束后，推拉千斤顶控制端头支架与转载机的推移。为了使转载机稳定可靠，在推拉千斤顶的液压控制回路中设有双液控单向阀，实现系统的自锁。轨道顺槽内支架的推拉实现过程略复杂，详细过程如下：（1）中间架支撑固定不动，千斤顶伸出，使前架前移到指定位置；前架支撑固定不动，中间架降架，千斤顶缩回，将中架拉至指定位置；主架固定不动，副架立柱缩回，顶梁下降，推拉千斤顶工作，将副架移到指定位置，然后副架立柱伸出，支撑顶板后固定不动，然后主架立柱下降，帶动顶梁下降，推拉千斤顶工作，推拉主架到指定位置，移架完成。

3 自移式超前支架的承载原理

自移式超前支架承载过程主要包括初撑阶段、承载增阻阶段和恒阻阶段。

（1）初撑阶段。

液压支架控制系统开始工作后，高压液体进入支架立柱下腔，推动活塞伸出，带动支架的主、副顶梁上升，与顶板相互作用力增大，下腔的液体压力升高，升高到系统设定的工作压力后，下腔停止进液，由于双液控单向阀的作用，使得支撑稳定，该过程为初撑阶段。根据工况条件，代入数据后，获得其初撑力数值为：

式中D为立柱缸径，取D=0.2m；n为立柱数量，取n=8；pb为乳化液泵站的工作压力，取pb=31.5MPa。

（2）承载增阻阶段。

综采过程中，由于顶板压力继续增大，支架立柱下腔的压力持续增加，由于单向阀的作用，立柱下腔液体不能回流至油箱，在大流量安全阀未开启时，则顶梁对顶板的支撑力越来越大，该过程为承载增阻阶段。

（3）恒阻阶段。

为防止顶板来压造成支架损毁，支架液压系统都设有大流量安全阀，承载增阻阶段并不能一直持续。由于大流量安全阀的作用，使得支架的支撑力始终维持在设定的压力范围内，这个过程即为恒阻阶段。此时，支架对顶板的支撑力称为工作阻力，将现场数据代入公式后，获得其数值为

4 结语

根据某综采工作面的工况，确定了超前支护系统方案，设计了超前支护液压支架，并分析了移架过程，计算了该支架的承载情况。通过现场检验，该超前支护液压支架的研制，使得工作面顺槽超前支护实现了机械化，提高了支护效率和设备的使用寿命，减轻了工人的劳动负担，取得了较好的效果，为其他地质条件类似矿井提供一定的参考。

参考文献

[1] 张佃斌，郭玉峰.大采高四连杆超前液压支架的研制与应用[J].煤炭技术，2009，28（12）：22-23.

[2] 罗文.工作面顺槽超前液压支架的研制及应用[J].煤炭工程，2009（11）：98-99.

[3] 李强，谢苗，卢进南，等.综掘巷道超前支护装备双组支撑支护特性实验研究[J].中国安全生产科学技术，2016，12（11）：46-51.