本文關(guān)鍵詞：采掘機(jī)械論文，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

超前支護(hù)液壓支架的分析

摘要：基于當(dāng)前工作面超前支護(hù)向具有安全性高、支護(hù)強(qiáng)度高、機(jī)械化程度高等特點(diǎn)的三高超前支護(hù)液壓支架發(fā)展的趨勢(shì),論述了工作面超前支護(hù)液壓支架在支架尺寸、支護(hù)強(qiáng)度、支架移動(dòng)能力、支架壽命、操作等方面的技術(shù)要求,并介紹了超前支護(hù)液壓支架的原理和在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況,分析了當(dāng)前各種超前支護(hù)液壓支架的發(fā)展趨勢(shì),為其它礦井研制和應(yīng)用超前支護(hù)液壓支架提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：超前支護(hù)；液壓支架；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；應(yīng)用情況；發(fā)展趨勢(shì)

引言

我國(guó)煤礦開(kāi)采已經(jīng)有很多年的歷史，但煤礦井下的支護(hù)問(wèn)題一直是困擾煤炭開(kāi)采高產(chǎn)高效，安全生產(chǎn)的重大問(wèn)題。隨著綜合掘進(jìn)工作面生產(chǎn)能力和推進(jìn)速度的提高，掘進(jìn)區(qū)范圍的日益加大，掘進(jìn)巷道的機(jī)械化快速掘進(jìn)和快速支護(hù)成為關(guān)鍵技術(shù)之一。我國(guó)礦井的頂板多數(shù)情況比較破碎，圍巖大部分屬于不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的類(lèi)型，造成支護(hù)起來(lái)比較困難，阻礙了掘進(jìn)速度的提高，為提高井下掘進(jìn)速度，有效控制頂板事故的發(fā)生，需要使用超前支護(hù)技術(shù)。對(duì)掘進(jìn)工作面的超前支護(hù)進(jìn)行研究，完善巷道掘進(jìn)工作面超前支護(hù)技術(shù)，不僅可以掘進(jìn)與支護(hù)平行作業(yè)以提高掘進(jìn)速度和生產(chǎn)效率，而且可以實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，確保工作人員與設(shè)備的安全。

1 超前液壓支架設(shè)計(jì)特點(diǎn)

超前液壓支架主要用于工作面切眼外20m 超前支護(hù), 它的主要特點(diǎn):

(1)超前液壓支架具有一定的支撐能力, 并且支撐能力與金屬支架的承載能力相匹配, 避免了對(duì)巷道頂板的反復(fù)支撐, 減緩了巷道圍巖的變形,保持了巷道斷面的完好。

(2)超前液壓支架是液壓油缸控制支撐巷道頂板, 因此具有很好的動(dòng)壓讓壓特性, 能與巷道圍巖壓力顯現(xiàn)相適應(yīng)。

(3)超前液壓支架隨著綜采工作面推進(jìn), 向前快速推移可以滿(mǎn)足高產(chǎn)高效工作面的進(jìn)度要求。

(4)超前液壓支架梁體、側(cè)護(hù)板可根據(jù)巷道斷面形狀來(lái)調(diào)節(jié), 具有良好的接頂性和護(hù)幫能力。

(5)支架行走推移油缸來(lái)完成, 同轉(zhuǎn)載機(jī)互為支點(diǎn)。

(6)支架工作阻力依靠滿(mǎn)足巷道頂板壓力要求。

2 超前液壓支架的基本結(jié)構(gòu)、原理

2.1基本結(jié)構(gòu)

超前液壓支架屬于支撐掩護(hù)式。主要由金屬結(jié)構(gòu)件、液壓系統(tǒng)組成。

主要金屬結(jié)構(gòu)件有：頂梁、底座、前、后連桿、掩護(hù)梁和中間伸縮梁等。

液壓控制系統(tǒng)除了立柱、移架千斤頂、防倒（伸縮梁）千斤頂外，還包括各種液壓控制元件（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）。支架各結(jié)構(gòu)件之間及結(jié)構(gòu)件與液壓元件間均通過(guò)銷(xiāo)軸、螺栓等連接，管路連接采用快速接頭、U型卡，拆裝維護(hù)方便。 每架有4根立柱, 具有挑梁、替柱裝置, 另外還可在頂梁兩側(cè)根據(jù)情況安設(shè)防片幫裝置, 支架底座設(shè)有2根推移油缸, 支架騎在轉(zhuǎn)載機(jī)上, 同轉(zhuǎn)載機(jī)互為支點(diǎn), 每采1個(gè)步距推移1次。

2．1.1 頂梁

頂梁由兩條主筋板、若干條橫筋及上、下蓋板等組焊成變截面箱形結(jié)構(gòu)。兩條主筋?yuàn)A空內(nèi)焊有前后共兩個(gè)柱窩，與立柱活柱球頭呈球面接觸；頂梁前、后部各設(shè)有鉸接耳。

2．1.2 掩護(hù)梁、前連桿、后連桿

前連桿為厚度較厚的二力桿，除與掩護(hù)梁鉸接外，另一端與底座鉸接。四連桿由掩護(hù)梁、前連桿、后連桿及頂梁與底座鉸接構(gòu)成，它使支架上下構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)整體，使支架升降按一定的雙紐線(xiàn)軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)承受支架較大的水平力和側(cè)向力，使支架具有抗扭能力。該支架四連桿為倒置四連桿，其中掩護(hù)梁為箱形結(jié)構(gòu)，上端與頂梁鉸接，中部與前連桿鉸接，下部與后連桿鉸接。

2.1.3 底座

底座是整個(gè)支架的重要承載部件，它的主要作用是將支架承受的頂板壓力傳遞到底板，所以底座既要有足夠的剛度和強(qiáng)度，又要滿(mǎn)足對(duì)底板比壓的要求。底座亦為箱形結(jié)構(gòu)，在兩條主筋間設(shè)有前、后兩個(gè)柱窩，與前、后立柱缸底呈球面接觸；底座中部和后部與前、后連桿鉸接。

2.1.4 中間伸縮梁

中間（伸縮）梁是由伸縮梁千斤頂連接的兩個(gè)內(nèi)外套接的箱體組成，它的主要作用是連接前后兩節(jié)支架的頂梁，以便在前后兩架交替移架時(shí)，保持正在移動(dòng)的支架的穩(wěn)定性。中間（伸縮）梁的內(nèi)、外箱體分別與前、后支架的頂梁鉸接。

2.1.5 護(hù)壁板

護(hù)壁板后側(cè)與頂梁上端鉸接，前端用千斤頂與頂梁下端鉸接，通過(guò)護(hù)壁千斤頂?shù)纳炜s控制護(hù)

壁板的升起和降落，護(hù)壁板主要用來(lái)遮擋頂板掉落的煤塊和矸石，為行人和操作人員形成安全區(qū)域，不起主要支護(hù)作用。

2.1.6 立柱

立柱有兩種結(jié)構(gòu)形式，即雙伸縮和單伸縮兩種形式，雙伸縮立柱調(diào)高范圍大，使用方便，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度高，成本高，可靠性較差；單伸縮立柱成本低，可靠性高，但調(diào)高范圍小。

2.1.7 千斤頂

千斤頂分為護(hù)壁千斤頂、伸縮梁千斤、頂移架千斤頂、防倒千斤頂?shù)取?/p>

2.2 工作原理

在正常情況下,支架處于支撐狀態(tài),在推移時(shí)根據(jù)巷道圍巖條件進(jìn)行降架、推移、支撐等,在頂板條件差、工字鋼棚支護(hù)的情況下, 支架可采用帶壓推移, 可挑梁、替柱很好地滿(mǎn)足了頂板支護(hù)需要, 而操作又在工作面端頭支架下進(jìn)行, 實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離控制, 保證了操作人員的安全。在轉(zhuǎn)載機(jī)向前推移時(shí),支架油缸處于收縮狀態(tài),在轉(zhuǎn)載機(jī)推移后,超前支架用自己的油缸,將支架推出。支架由工作面泵站供液, 巷道超前液壓支架數(shù)量可根據(jù)巷道超前壓力情況而定。

3 應(yīng)用情況

在工作面的推進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，邁步式超前液壓支架可以有效解決過(guò)去綜采工作面超前支護(hù)所存在的問(wèn)題，確保工作面的安全回采。

3.1 加大超前支護(hù)強(qiáng)度

通過(guò)使用邁步式超前液壓支架，實(shí)現(xiàn)了超前支護(hù)作業(yè)的自動(dòng)化，克服了傳統(tǒng)的支護(hù)方式上的缺陷，大大提高了超前支護(hù)強(qiáng)度和作業(yè)速度，有效的控制了巷道頂板下沉量，出口高度明顯增加； 超前液壓支架對(duì)巷道圍巖控制能力強(qiáng),尤其在頂板破碎處應(yīng)用超前液壓支架,不但可以適當(dāng)減少通常錨網(wǎng)支護(hù)及架設(shè)工字鋼棚的數(shù)量,而且超前液壓支架下的工作空間安全性好,使用中有效防止了冒頂事故的發(fā)生,提高了人員作業(yè)的安全性。增大了巷道的作業(yè)空間，提高了巷道的支護(hù)質(zhì)量，，保證了回采期間的生產(chǎn)安全，大大減少了人為因素造成的頂板事故，實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全。

3.2 縮短循環(huán)作業(yè)時(shí)間

大幅降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度, 提高了工作面單產(chǎn)水平。使用超前液壓支架, 取消了單體支柱 支護(hù)方式, 提高了勞動(dòng)效率, 實(shí)現(xiàn)了工作面超前支護(hù)的自動(dòng)化, 加快了工作面推進(jìn)速度。采用邁步式超前液壓支架支護(hù)出口后，工作面不需要停機(jī)，操作工直接操作超前液壓支架的操作閥移動(dòng)支架，完成回柱，放頂和支護(hù)工序。采用自移支架后，職工的勞動(dòng)強(qiáng)度降低，操作速度加快，大大縮短了工作面循環(huán)作業(yè)時(shí)間，提高了開(kāi)機(jī)率，加快了工作面推進(jìn)速度，提高了工作面單產(chǎn)，為

實(shí)現(xiàn)安全高效采煤工作面奠定了基礎(chǔ)。

3.3 降低勞動(dòng)強(qiáng)度

傳統(tǒng)的支護(hù)作業(yè)，一般需要3～4 人。工作面每推進(jìn)一刀，支護(hù)工至少要回撤8 根單體液壓支柱，每根單體液壓支柱均要人工運(yùn)到30 m 外的超前支護(hù)的前端重新支設(shè)，職工的勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)效率低。使用超前支護(hù)液壓支架后，每班超前支護(hù)作業(yè)人數(shù)可由原來(lái)的4 人作業(yè)減少為1～2 人作業(yè)，每班可節(jié)約2～3 人，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，工時(shí)利用率顯著提高。

3.4為綜放工作面大型設(shè)備的運(yùn)輸提供了方便快捷的通道。

大型設(shè)備(最大寬度不超過(guò)2～4 m)需要進(jìn)出工作面時(shí),可以在超前液壓支架中間通過(guò),只需將推移千斤頂卸掉即可,方便快捷。

3.5降低了生產(chǎn)成本, 提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

若綜放工作面材料巷超前支護(hù)采用單體液壓支柱,則需要單體液壓支柱、鉸接頂梁、鐵鞋、并且在回采過(guò)程中這些支護(hù)材料在超前支承壓力的作用下很容易損壞,增加了材料費(fèi)用,而使用超前液壓支架,幾乎沒(méi)有成本損耗;另外,使用超前液壓支架,取消了專(zhuān)門(mén)的超前支護(hù)工,單人工資每年可節(jié)省15萬(wàn)元。因此,使用超前液壓支架,降低了企業(yè)生產(chǎn)成本,提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 4 發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)液壓支架經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展, 取得了顯著成績(jī),超前支護(hù)液壓支架的出現(xiàn)提高了綜采過(guò)程中的安全強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，必然會(huì)被廣泛的應(yīng)用，而且還會(huì)出現(xiàn)更為完善的改進(jìn)，煤礦上超前支架將會(huì)朝著更加自動(dòng)化，智能化，集成化的方向發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

工作面巷道超前液壓支架的應(yīng)用,無(wú)論在支護(hù)效果,還是支護(hù)費(fèi)用上,取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是顯著的,為綜采工作面上下巷超前支護(hù)機(jī)械化探索出一條新路。另一方面，隨著新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用,設(shè)備功能不斷完善, 輸煤系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)必將得到改進(jìn)和完善, 必將出現(xiàn)更加合理有效的輸煤系統(tǒng)配置方式。

6 致謝

感謝老師在這次論文寫(xiě)作中與相關(guān)課程方面對(duì)我的指導(dǎo)與幫助。

參考文獻(xiàn)：

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