基于煤矿用液压支架设计的分析

王哲 宁真真 房兴才

摘 要： 煤矿是推动我国经济持续增长的重要产业，在可持续发展下，煤矿产业的生产作业难度进一步提升。作为煤矿生产作业的重要设施设备，液压支架结构是否安全可靠，很大程度上关乎到作业效率和安全。不同煤矿的实际情况不同，需要契合煤矿个体情况来优化液压支架设计，提升设计合理性，创设安全的生产环境，提升煤矿生产效率和效益。本文就煤矿用液压支架设计进行探究，针对其中的不足进一步优化，把握设计要点，提升液压支架设计合理性。

关键词： 液压支架;设计分析;煤矿生产;工作原理

【中图分类号】TD355.4     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）07-0239-01

液压支架是煤矿长臂开采的重要内容，在设备投资中占比较高，很大程度上决定了生产效率和安全。面对当前煤矿开采难度提升带来的要求，需要积极推动技术和装置创新优化，并结合实际情况进一步优化液压支架，提升煤矿长臂综采水平的同时，维护煤矿作业安全。故此，综合分析研究煤矿生产中液压支架设计，可以为后续生产提供参考，提升煤矿企业市场竞争优势。

1 液压支架的构成和工作原理

液压支架中有支架、定量、推移装置、底座、阀门、连接部件和其他附属装置等。由于液压支架类型多样，实际应用中所起到的作用大同小异，运行中液压支架和顶板之间初撑增阻、恒阻和承载增阻等原理，促使液压支架具备更强的承载力，维护作业全过程安全。液压支架运行中，高压液体是液压支架的主要动力源，需要乳化液泵站提供，并基于液压系统来控制液压支架升降和移动等常规动作[1]。

从围岩作用角度来分析液压支架，主要可以划分为支撑式支架、掩护式支架和支撑掩护式支架几种。液压支架主要是用于承载结构部件，传递承受的负荷;为支架动作执行提供压压动力支持;控制和操作液压油缸动作，确保液压支架工作特性正常发挥;实现支架部分动作和功能。

2 液压支架设计中的弊端

伴随着现代社会进步和发展带来的挑战，煤矿开采需求不断增加，深层次作业难度进一步提升，对于液压支架设计的要求逐渐多元化。为了更好的满足煤矿开采任务要求，应渗透和引进创新理念，积极推动液压支架创新设计，满足多种情况的设计需要。但是，结合实际情况来来看，我国当前煤矿用液压支架设计还存在一定的弊端缺陷，很多企业为了降低成本，加快生产进度，未能结合实际情况设计分析，或是盲目的照搬其他企业的液压支架设计方案，为后续生产埋下一系列安全隐患[2]。具体表现在以下几点：

（1）我国液压支架设计中，钢板强度小，相较于国外机械性能还存在很大的差距，难以更好的满足构件制造工艺需要。

（2）液压支架设计中，模拟压架三维有限元分析与平面受力分析，其中仍然暴露一系列问题。

（3）我国的研发水平不高，尚未研制出高强度的焊丝，加之焊缝成型技术水平滞后，无法满足液压支架设计要求。

（4）我国当前选用的聚氨酯密封液压油缸，可靠性较差，较之聚氨酯O形圈密封性能差异显著。

（5）我国的液压支架设计中，电液阀制造工艺较为滞后，阀门加工质量难以保障，使用寿命不高，容易出现故障问题，在一定程度上阻碍了我国液压支架发展[3]。

3 液压支架设计优化措施

在液压支架设计中，为了提升设计合理性，在充分掌握液压支架构成基础上，遵循支护性强、强度高和便捷移动的原则，规范化在长壁开采中应用，满足现场顶板支护需要，推移工作面各项工作顺利展开同时，保证作业空间安全可靠。

液压支架四连杆机构实际应用中，主要是以双摇杆技术为主，机架为底座，掩护梁是连架杆，基于顶梁双纽线轨迹控制，有效控制梁端距离变化量，切实提升顶板的运行性能[4]。煤矿开采作业期间，不同区域地质条件和环境条件不同，液压支架的使用同样存在明显差异，需要选择不同的液压支架四连杆机构，应契合实际情况选择，保持高度重视。薄煤层开采中液压支架的应用，前连杆与底座铰接点使用液压支架，较之其他煤层的液压支架使用有着一定差异，设计中应综合考量四连杆机构最小高度，适当的降低前连杆和底座铰接点，连杆长度增加，保证液压支架结构稳定。

为了迎合时代发展需要，提升煤矿开采效率，应充分发挥液压支架作用。伴随开采活动的逐步展开，根据实际需要移动液压支架，维护液压支架作业安全的同时，切实提升液压支架作业效率。更为重要的是，应加强材料质量控制，引进前沿理念优化设计流程。液压支架要保证高强度运行，所以需要充分焊接和密封，减少由于工艺问题出现安全隐患，维护作业安全[5]。需要注意的是，不同区域的煤矿开采环境不同，液压支架的要求有所差异，要求煤矿开采单位企业企业还实际情况，推行个性化设计，提升设计质量同时，指导后续开采活动高效进行。

结论：综上所述，在煤矿生产中，由于生产环境较为恶劣，作业强度，容易威胁到作业人员人身安全。所以，应结合煤矿实际情况优化液压支架设计，提升设计合理性，为后续生产活动有序展开提供安全保障，创造更大的效益。

参考文献

[1] 郭伟.ZFG7200/20/30型大采高放顶煤端头支架改进设计[J].煤矿机械，2020，41（01）：28-30.

[2] 张鹏飞.单元式液压支架在综采工作面超前支护中的应用[J].能源与环保，2019，41（12）：187-190.

[3] 张超，贾清华.激光增材制造技术在煤矿液压支架柱塞上的应用[J].煤矿机械，2019，40（11）：147-148.

[4] 金阳，高志强，张艳成，侯建涛.不同体系液压支架传动介質在平煤矿区的应用研究[J].煤矿机械，2019，40（04）：124-126.

[5] 张小会.煤矿液压支架操纵阀手把上的安全限位装置设计与分析[J].科技传播，2011，23（19）：137+135.