【正文】 1 礦用液壓支架設(shè)計(jì) 目 錄 1. 綜述 ............................................................. 1 國(guó)外主要產(chǎn)煤國(guó)家綜采技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ............................... 1 我國(guó)綜采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀幾存在的問(wèn)題 ............................... 3 綜采礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合理配套 ...................................... 6 液壓支架的應(yīng)用和意義 ............................................ 6 液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r及存在問(wèn)題 ..................................... 7 液壓支架的研究動(dòng)態(tài) .............................................. 8 液壓支架的發(fā)展動(dòng)向 ............................................. 10 ................................................. 11 液壓支架的工作原理 ............................................ 11 支架的組成 ................................................... 11 液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用 ..................................... 11 頂梁 ..................................................... 11 掩護(hù)梁 ................................................... 12 底座 ..................................................... 12 四連桿機(jī)構(gòu) ................................................ 13 推移機(jī)構(gòu) ................................................. 15 液壓支架的架型 ................................................ 16 ................................................ 17 液壓支架的選型 ................................................ 17 液壓支架結(jié)構(gòu)類(lèi)型的優(yōu)選 .................................... 17 液壓支架的架型選擇原則 .................................... 17 影響架型選擇的因素 ........................................ 18 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................ 19 確定液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則與內(nèi)容 ........................... 19 液壓支架主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 ................................. 19 液壓支架的支部件設(shè)計(jì) .......................................... 25 2 .............................................. 32 支架的工作狀態(tài) ................................................ 32 支架載荷的確定 ................................................ 33 支架受力分析 .................................................. 33 支架的受力計(jì)算 ................................................ 31 .............................................. 41 .............................................. 45 缸筒內(nèi)徑和缸壁厚度的計(jì)算 ...................................... 45 .......................................... 45 ....................................... 46 推移千斤頂?shù)膹?qiáng)度驗(yàn)算 .......................................... 46 ....................................... 46 ............................................ 47 .............................................. 48 ..................................... 49 .............................................. 53 液壓支架操作 .................................................. 53 操作前的準(zhǔn)備 ............................................. 49 操作方式與順序 ........................................... 49 ....................................... 51 液壓支架操作維護(hù)要求 .......................................... 55 總 結(jié) ............................................................... 致 謝 ............................................................... 參考書(shū)目 ............................................................. 附錄 設(shè)計(jì)中用到的數(shù)據(jù) ................................................. 3 論 第一章 綜述 綜合機(jī)械化采煤是煤礦開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 80年代末以來(lái)，世界主要產(chǎn)煤國(guó)家高產(chǎn)高效綜采技術(shù)迅速發(fā)展，特別是美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)、英國(guó)和南非發(fā)展最快。綜采工作面高產(chǎn)高效紀(jì)錄不斷刷新，綜采裝備新技術(shù)層出不 窮。 均年產(chǎn) 145． 4萬(wàn) t洗精煤，平均工效 274t／ (工 *d)，工作面搬家 (包括設(shè)備安裝 )時(shí)間平均 684人工 /面。工作面平均長(zhǎng)度 240 m，最大長(zhǎng)度 335m。 1994年平均班產(chǎn)進(jìn)一步提高，其中，前 10個(gè)工作面年平均班產(chǎn)達(dá)到 5998t 洗精煤，相當(dāng)于年產(chǎn) 400 萬(wàn) t 以上的水平。沙莫羅克公司(SHAMR0CK)的被克佛克礦在 123個(gè)小班中產(chǎn)煤 166萬(wàn) t，相當(dāng)于月產(chǎn) 83萬(wàn) t。塞普路斯阿馬克斯煤炭公司卡姆博蘭德礦 1995年 6月達(dá)到月產(chǎn)洗精煤 57． 3萬(wàn) t的紀(jì)錄，阿科煤炭公司的西皮庇礦 1994年 11月創(chuàng)造了日產(chǎn) t的世界紀(jì)錄 ,當(dāng)月產(chǎn)量 50余萬(wàn) t。美國(guó) 1994年共有 80個(gè)長(zhǎng)壁工作面，其中有 70個(gè)工作面是電液控制的工作面，占 87． 5％，使用兩柱掩護(hù)式支架 73套，四柱支撐掩護(hù)式支架 7套，兩柱掩護(hù)式支架占 91． 25％，支架工作阻力大部分在 7000— 8000 kN，最大的兩柱掩護(hù)式支架工作阻力達(dá)到 9800kN。普遍裝備大功率電牽引重型采煤機(jī)組和大功率、大運(yùn)量、高可靠性刮板輸送機(jī)。 澳大利亞近 10年來(lái)綜采發(fā)展很快，綜采工作面數(shù)量從 1980年的 3 個(gè)增加到 1994 年的 25個(gè)，井工效率達(dá)到 17． 71t／工?？频蠣柨怂沟V和巴波尼 礦的綜采工作面年產(chǎn)量已超過(guò) 300萬(wàn) t。為使綜采產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，近幾年來(lái)澳大利亞采取了一系列措施，包括改革勞動(dòng)制度，采用各種新設(shè)備、新技術(shù)，綜采工作面優(yōu)選世界各國(guó)最先進(jìn)的重型高效裝備，實(shí)現(xiàn)一井一面，集中化生產(chǎn)。 英國(guó)和德國(guó)是世界上綜采技術(shù)裝備最先進(jìn)的國(guó)家，由于受其自然煤層賦存條件的限制，其高產(chǎn)高效工作面的紀(jì)錄不如美國(guó)和澳大利亞，但世界著名的采煤機(jī)械公司主要集中在德國(guó)和英國(guó)。近年來(lái)，由于國(guó)際采礦業(yè)市場(chǎng)的不景氣和激烈競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致各公司的相互兼并，形成幾個(gè)大跨國(guó)公司。為占領(lǐng)市場(chǎng)，各公司不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新 產(chǎn)品。 世界主要產(chǎn)煤國(guó)家技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表 l— l。 高產(chǎn)高效綜采技術(shù)的核心是工作面綜采設(shè)備，近 10年來(lái)，工作面三大配套設(shè)備 —— 采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架，在設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)上都有了重大發(fā)展，主要是提高設(shè)備生產(chǎn)能力和可 4 靠性，改進(jìn)操作性能。 采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)突破是采用了多電機(jī)電牽引技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。采煤機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)使機(jī)器的維護(hù)和監(jiān)測(cè)更加簡(jiǎn)便，可靠性更高?，F(xiàn)代先進(jìn)采煤機(jī)的主要特點(diǎn)是：①多電機(jī)交流變頻調(diào)速或直流調(diào)速電牽引，牽引速度不斷提高，最大牽引速度已達(dá)到 29m/min；⑦大功率、 高電壓、大截深．采煤機(jī)裝機(jī)功率超過(guò) 1200kw，現(xiàn)行 l100V 工作電壓已不適應(yīng)大功率采煤機(jī)的要求，美國(guó)目前常用電壓為 2300V，部分工作面開(kāi)始運(yùn)用 4160V電壓；英國(guó)、澳大利亞使用 3300V電壓；法國(guó)使用 5000v電壓；波蘭使用 6000v電壓。采煤機(jī)截深達(dá)到 1— 1． 2m；③積木式結(jié)構(gòu)，各單元之間沒(méi)有機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)，簡(jiǎn)單可靠；④其中更先進(jìn)的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)滾筒自動(dòng)導(dǎo)向，其實(shí)質(zhì)是煤巖界面探測(cè)技術(shù)，它能自動(dòng)識(shí)別煤巖界面．并據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)滾筒截割高度；⑤煤塵控制和故障診斷系統(tǒng)。 隨著采煤機(jī)功率加大，產(chǎn)量提高，工作面刮板 輸送機(jī)也發(fā)展成為大功率、高強(qiáng)度、高可靠性的運(yùn)輸設(shè)備。目前工作面刮板輸送機(jī)最大工作長(zhǎng)度已達(dá) 335m,最大輸送能力達(dá) 3500t/h,最大功率 1412kW，表 12中列出了幾種國(guó)外先進(jìn)刮板輸送機(jī)的技術(shù)特征。 圖 12 工作面刮板輸送機(jī)的技術(shù)特性 先進(jìn)瓜板輸送機(jī)的主要特點(diǎn)是：①整體鑄造溜槽或組合焊接溜槽，減少了螺栓連接，提高了可靠的性。使用壽命達(dá)到 600~1200萬(wàn) t過(guò)煤量；②采用 ? 38mm、 ? 42mm大直徑刮板鏈；③采用軟啟動(dòng)技術(shù)，使用雙緩液力偶合器或排水型偶合器，配有程序邏輯控制器控制水的流速。 5 軟啟動(dòng)大大提高了輸送機(jī)的可靠性，使鏈子和鏈輪的壽命加倍；④故障診斷和工況監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以以連續(xù)監(jiān)測(cè)輸送機(jī)各部件的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。 液壓支架是綜采工作面主要設(shè)備之一，近 10年來(lái)主要的發(fā)展趨勢(shì)是向兩柱掩護(hù)式和四柱支撐掩護(hù)式架型發(fā)展，架型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善，設(shè)計(jì)方法更先進(jìn)，參數(shù)向高工作阻力、大中心距(1． 75m、 2m)發(fā)展，結(jié)構(gòu)件材料越來(lái)越多地采用高強(qiáng)度鋼材，例 如屈服極限 69MPa以上的鋼板，支架的壽命和可靠性要求大大提高，有些公司要求支架的耐久性試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)達(dá) 5000次。支架的壽命達(dá) 14年以上。 液壓支架技術(shù)另一重大突破是控制系統(tǒng)，應(yīng)用電液控制技術(shù)，采用電磁 (或微電機(jī) )控制的先導(dǎo)閥．先進(jìn)可靠的壓力和位移傳感器，靈活自由編程的微處理機(jī)技術(shù)，紅外遙感技術(shù)等現(xiàn)代科技成果，使液壓支架的動(dòng)作自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行，移架速度大大提高，支架循環(huán)時(shí)間達(dá)到 6— 8入配合采煤機(jī)的煤巖識(shí)別系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)工作面自動(dòng)控制。 我國(guó)自 1973年開(kāi)始大規(guī)模 引進(jìn)德國(guó)、英國(guó)等國(guó)家的綜采設(shè)備，經(jīng)歷了消化、吸收和改進(jìn)提高的過(guò)程。到目前已形成了較完整的設(shè)計(jì)、制造和科研體系。先后研制試驗(yàn)成功經(jīng)濟(jì)型綜采成套設(shè)備；薄煤層、中厚煤層和大采高綜采成套設(shè)備，特厚煤層分層機(jī)械化鋪網(wǎng)液壓支架系列及成套設(shè)備和工藝；放頂煤液壓支架系列及成套設(shè)備和工藝。 1995 年全國(guó)共有 243 個(gè)綜采工工作面，統(tǒng)配煤礦綜合機(jī)械化程度達(dá)到 %．工作面平均工效 25． 077t／工，全國(guó)有 65 個(gè)年產(chǎn)百萬(wàn)噸以上的綜采隊(duì)，其中 9個(gè)隊(duì)年產(chǎn)達(dá)到 200萬(wàn) t以上， 2個(gè)隊(duì)年產(chǎn)達(dá)到 300萬(wàn) t以上，兗州南屯煤礦綜二隊(duì) 1995 年年產(chǎn)達(dá)到 315 萬(wàn) t，最高月產(chǎn) 34． 7萬(wàn) t，創(chuàng)出我國(guó)高產(chǎn)高效的最好紀(jì)錄 一、高產(chǎn)高效礦井建設(shè)取得重大成績(jī) 我國(guó)從 1993年開(kāi)始組織高產(chǎn)高效礦井建設(shè)，到 1995年已建成 56個(gè)高產(chǎn)高效礦井。在產(chǎn)量增加％的基礎(chǔ)上，平均工效達(dá)到 ／工，提高 ／工。工作面平均個(gè)數(shù)由 149個(gè)減到107，減少原煤生產(chǎn)人員 7萬(wàn)人，實(shí)現(xiàn)了一井一面或一井兩面的生產(chǎn)模式，向集約化生產(chǎn)邁出可喜的一步。 高產(chǎn)高效工作面裝備，因地制宜采取