【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 WKM400、 BZZB、KD280 和 FX440 等。這些液壓支架由于受到多種因素的限制，雖然使用效果不佳，幾乎全被淘汰，但為后來(lái)研制和開(kāi)發(fā)更好的架型提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 1974中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 年和 1979 年，我國(guó)先后從英國(guó)、原聯(lián)邦德國(guó)、波蘭三國(guó)的五大公司進(jìn)口了 48套和 100 套綜采設(shè)備。國(guó)外先進(jìn)支架的引進(jìn)，促進(jìn)了國(guó)產(chǎn)液壓支架設(shè)計(jì)和制造水平的 明顯提高。到 1983 年末，全國(guó)在籍的各類(lèi)支架共 31990 架。其中，國(guó)產(chǎn)支架 64 套，其性能質(zhì)量和使用效果都是早期支架所不能比擬的。從 70 年代至今，光煤炭科學(xué)研究總院北京開(kāi)采所共研制出 30 余種不同結(jié)構(gòu)型式的液壓支架。架型包括：支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式，還有特殊采煤工藝用液壓支架，如放頂煤支架，水砂填充支架及端頭支架等。其中， 20 多種支架已通過(guò)鑒定，五種支架獲獎(jiǎng)。 總之，我國(guó)液壓支架是從 50 年代末開(kāi)始著手研制，經(jīng)歷可研制試驗(yàn)、引進(jìn)、仿制和改進(jìn)創(chuàng)新等階段，直到現(xiàn)在的獨(dú)立設(shè)計(jì)階段。目前，除液壓支架電液控制和支架計(jì)算 機(jī)輔助設(shè)計(jì)與繪圖方面落后于國(guó)外，其他方面均以達(dá)到國(guó)外同期水平。 放頂煤綜采近年來(lái)在我國(guó)得到迅速的發(fā)展。放頂煤綜采技術(shù)的推廣使用，擴(kuò)大了綜合機(jī)械化開(kāi)采的使用范圍，簡(jiǎn)化了礦井的采掘系統(tǒng)和生產(chǎn)組織，大幅度地提高了綜采工作面的勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)量，降低了煤炭的生產(chǎn)成本，在煤礦生產(chǎn)上取得了顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。 放頂煤采煤方法的發(fā)展 放頂煤采煤方法，就是在開(kāi)采煤層的底部，或在特厚煤層中部位置，布置采煤工作面，利用工作面礦山壓力的作用或輔以爆破等方法，將頂煤破碎并促使其垮落 ，而后將垮落的頂煤由工作面后方或工作面支架前方放出。放頂煤采煤方法在很早以前就用于開(kāi)采厚煤層。如我國(guó)以前使用過(guò)的高落式采煤法就屬于這種采煤方法。在當(dāng)時(shí)，放頂煤開(kāi)采是不正規(guī)的，完全手工式的，而且煤炭損失特別大，長(zhǎng)期以來(lái)受到嚴(yán)格限制。還有倉(cāng)儲(chǔ)式采煤法、倉(cāng)房式采煤法也都屬于早期的放頂煤開(kāi)采方法。隨著煤炭開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，特別是煤礦支護(hù)設(shè)備的發(fā)展，放頂煤采煤法已經(jīng)發(fā)展成為一種正規(guī)的采煤方法。 放頂煤開(kāi)采方法的應(yīng)用條件，也由開(kāi)采殘留煤柱、極不穩(wěn)定的特厚煤層，發(fā)展到穩(wěn)定的各種傾斜煤層的常規(guī)工作面，特別是賦存穩(wěn)定的長(zhǎng)臂工作 面的開(kāi)采。放頂煤開(kāi)采方法按工作面的巷道布置方式可分為：緩傾斜、傾斜特厚煤層中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 預(yù)采頂分層煤（鋪網(wǎng)或不鋪網(wǎng)）放頂煤開(kāi)采法；緩傾斜、傾斜特厚煤層預(yù)采中間層放頂煤采煤方法；緩傾斜、傾斜特厚煤層一次采全厚放頂煤采煤法；急傾斜特厚煤層水平分段放頂煤采煤法。按放頂煤工作面的回采工藝方式可分為：炮采放頂煤開(kāi)采；普通機(jī)械化放頂煤開(kāi)采；綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采。 放頂煤工作面的機(jī)械化程度與普通的采煤工作面一樣，也經(jīng)過(guò)了緩慢的發(fā)展過(guò)程。其主要體現(xiàn)在落煤、支護(hù)、放頂煤和運(yùn)煤等方式四個(gè)方面。落煤方式由手鎬、風(fēng)鎬、炮采發(fā)展為機(jī)采（采煤機(jī)或刨 煤機(jī)）；支護(hù)方式由木支護(hù)、金屬摩擦支柱、單體液壓支柱、滑移頂梁支架發(fā)展為放頂煤液壓支架；放煤方式由手工落、裝發(fā)展為雙輸送機(jī)?；夭上锏纼?nèi)運(yùn)輸也由運(yùn)量較小的刮板輸送機(jī)發(fā)展為運(yùn)量大、運(yùn)距長(zhǎng)的帶式輸送機(jī)運(yùn)煤；工作面的作業(yè)方式也由采、放輪流作業(yè)，發(fā)展為采、放平行作業(yè)，大大提高了工作面的產(chǎn)量和效率。 下面重點(diǎn)介紹低位放頂煤綜采： 低位放頂煤綜采的顯著特征是支架的放煤口位置低、尺寸大。而且是連續(xù)的，多為插板式，無(wú)脊背煤炭損失，支架的四連桿機(jī)構(gòu)置于支架中間，后輸送機(jī)置于支架拖板上或直接在底板上。低位放頂煤綜采的主要優(yōu)點(diǎn)為放 煤在支架后下方，放煤效果好，煤塵小。后輸送機(jī)外運(yùn)煤炭順利，一般不需清理后方浮煤。支架尾梁還可以擺動(dòng)，以利提高頂煤的回收率。但低位放頂煤支架的穩(wěn)定性差，工作面端頭的維護(hù)較困難。該類(lèi)支架在窯街礦務(wù)局、兗州礦務(wù)局鮑店煤礦均取得高產(chǎn)、高效。低位放頂煤綜采如圖 所示。 放頂煤液壓支架發(fā)展及特點(diǎn) 自 60 年代法國(guó)率先研制節(jié)式放頂煤支架開(kāi)采特厚煤層取得成功以來(lái)， 70年代法國(guó)、英國(guó)、匈牙利、原聯(lián)邦德國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家又先后研制出插板式、開(kāi)天窗式、后開(kāi)門(mén)式放頂煤液壓支架，使特厚煤層采煤工藝有了新的突破，產(chǎn)量與效率不 斷提高。以匈牙利奧伊克礦為例，使用 VHP— 730 型支架，開(kāi)采厚 米煤層，平均月產(chǎn)量達(dá)到 萬(wàn)噸，效率 噸 /工，工作面回收率 91%。 我國(guó)綜采放頂煤開(kāi)采開(kāi)始于 1982 年，是由鄭州煤礦機(jī)械廠、煤炭科學(xué)研究 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 圖 低位雙運(yùn)輸機(jī)放頂煤綜采示意圖 1— 放煤口； 2— 前輸送機(jī)； 3— 后輸送機(jī) 總院北京開(kāi)采所、沈陽(yáng)煤研所共同研制的 FY400－ 14/28 中位放頂煤支架在沈陽(yáng) 局蒲河礦安裝試驗(yàn)； 10 多年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，截止到 1993 年，已經(jīng)在 13個(gè)省的 26 個(gè)礦務(wù)局 59 個(gè)工作面使用，達(dá)到了日產(chǎn)萬(wàn)噸，月產(chǎn) 31 萬(wàn)噸，年產(chǎn)253 萬(wàn)噸的生產(chǎn)水平，成為世界上綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)發(fā)展最快、擁有放頂煤液壓支架數(shù)量最多的國(guó)家。 實(shí)踐證明，在特厚煤層開(kāi)采中，采用放頂煤開(kāi)采較分層開(kāi)采等具有明顯的優(yōu)越性，主要有： （ 1）、煤層掘進(jìn)量小，掘進(jìn)費(fèi)用低、緩和了采掘關(guān)系； （ 2）、減少了搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了綜采面設(shè)備搬遷、安裝的工作量及費(fèi)用； （ 3）、較分層開(kāi)采減少了鋪網(wǎng)工序、材料、工資及巷道維護(hù)費(fèi)用等； （ 4）、對(duì)急斜厚煤層，較普通法開(kāi)采的工作面產(chǎn)量提高 1－ 3倍； （ 5）、提高了煤炭的塊炭率，增加煤炭的售價(jià)； （ 6）、減少了設(shè)備的運(yùn)行 費(fèi)，特別是采煤機(jī)，相對(duì)減少了噸媒設(shè)備折舊費(fèi)或租賃費(fèi)； （ 7）、有利于礦井的集中控制，實(shí)現(xiàn)減面、減人、提高工效的目的； （ 8)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，比一般回采工效提高 2－ 5倍，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，噸媒成本一般降低 8－ 20 元 /噸。 基于上述原因，我國(guó)放頂媒液壓支架從 1984 年至 1992 年上半年已發(fā)展到42套， 32 個(gè)品種，占世界總數(shù)的 66％。當(dāng)然，放頂煤開(kāi)采也有急待解決的問(wèn)題，主要是： （ 1）、煤塵大，比分層開(kāi)采高出 1－ 3 倍，甚至更高； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) （ 2）、回采率偏低，一般在 80％左右，造成一定的煤炭損失； （ 3）、自然 發(fā)火的問(wèn)題尚未得到很好的解決； （ 4）、對(duì)高瓦斯礦井，瓦斯涌出量大，有局部積聚的危險(xiǎn)。 因此，煤炭工業(yè)部提出要有試點(diǎn)地進(jìn)行，穩(wěn)步發(fā)展的方針。然而有于放頂煤開(kāi)采的優(yōu)點(diǎn)十分突出，并對(duì)存在的問(wèn)題逐步得到解決的同時(shí)，使這一新的特厚煤層的開(kāi)采工藝從東北、西北迅速擴(kuò)展到華北， 1992 年初又推廣到華東四個(gè)礦務(wù)局，并首先在兗州興隆莊礦創(chuàng)出了月產(chǎn) 11 萬(wàn)噸的好成績(jī)（ 1994 年月產(chǎn)已達(dá) 25 萬(wàn)噸），可以預(yù)計(jì)，今后將會(huì)更快地發(fā)展。 下面重點(diǎn)介紹放頂煤液壓支架的特點(diǎn)及適應(yīng)性。 1． 放頂煤液壓支架的分類(lèi) 按與液壓支架配套的輸送機(jī)的臺(tái)數(shù)，放頂 煤液壓支架可分類(lèi)如下： 插底式 單輸送機(jī) 不插底式 放頂煤液壓支架 單鉸接式 開(kāi)天窗式 雙輸送機(jī) 四連桿式 前四連桿式 插板式 后四連桿式 按放煤口位置，放頂煤液壓支架可分類(lèi)如下： 高位（單輸送機(jī)開(kāi)天窗式） 放頂煤 液壓支架 中位（雙輸送機(jī)開(kāi)天窗式） 低位（雙輸送機(jī)插板式） 下面重點(diǎn)介紹低位放頂煤液壓支架的特點(diǎn)及適應(yīng)性： 這是一種雙輸送機(jī)運(yùn)煤，在掩護(hù)梁后部鉸接一個(gè)帶有插板的尾梁、低位放煤的支撐掩護(hù)式支架。這類(lèi)支架有一個(gè)可以上下擺動(dòng)的尾梁（擺動(dòng)幅度在 45176。左右）用以松動(dòng)頂煤，并維持一個(gè)落煤空間。尾梁中間有一個(gè)液壓控制的放煤插板，用以放煤和破碎大塊頂煤，具有連續(xù)的放煤口。其主要特點(diǎn)如下： (1)由于具有連續(xù)的放煤口，放煤效果好，沒(méi)有脊背煤損失，回收率高； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) (2)和其他支架相比，從煤壁到放煤口的距離最長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)頂梁的反復(fù)支撐和在掩護(hù)梁上方的垮落，使頂煤破碎較為充分，對(duì)放煤極為有利； (3)后輸送機(jī)沿底板布置，浮煤容易排出，移架輕快，同時(shí)尾梁插板可以切斷大塊煤，使放煤口不易堵塞； (4)低位放煤使煤塵減少； (5)前四連桿低位放頂煤液壓支架的抗扭及抗偏載能力差，支架的穩(wěn)定性較差； (6)尾梁擺動(dòng)力和向上的擺角較小 ，破煤和松動(dòng)頂煤的能力差。 這類(lèi)支架的原始形式 是 前四連桿式 ，在礦壓較小的急斜水平分段開(kāi)采時(shí)比較適應(yīng)，為使這種支架在緩斜長(zhǎng)臂工作面發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，幾年來(lái)作了如下 的探索： (1)把四連桿的上 連 接位置由頂梁上改在掩護(hù)梁上，使 支 架底部和上部的連接位 置 更接近扭轉(zhuǎn)力矩的作用點(diǎn)，增加了支架強(qiáng)度，減少 了 支架的損壞，形成了 目前在緩斜工作面大量使用的后四 連 桿式低位放頂煤液壓支架 ； (2)大幅度加強(qiáng)前四連桿本身以及它與頂梁、底座的聯(lián)接強(qiáng)度，這種作法增加了支架的重量，有的重達(dá) 20t 以上，但設(shè)計(jì)時(shí)容易實(shí)現(xiàn)加大后部運(yùn)輸空間和增加破煤能力 ； (3)增大后部空間和尾梁向上擺動(dòng)的力，使其在較硬煤層中使用時(shí)也可讓頂煤順利放落和運(yùn)出，如 ZFPS5200/17/32 型支架尾梁端部向上擺動(dòng)力可達(dá)到500kN，使用效果良好 ； (4)后四連桿前連桿設(shè)計(jì)為 Y型，后連桿設(shè)計(jì)為 I型，增大了支架的 前、 后人行道的寬度并加大了后部的人員工作與維護(hù)空間 ； (5)把后輸送機(jī)千斤頂耳座與底座的聯(lián)接改為活聯(lián)接，改善了運(yùn)輸狀況。在后輸送機(jī)與千斤頂之間增加了結(jié)構(gòu)件推桿，以避免后輸送機(jī)與千斤頂活塞桿彎曲并防止輸送機(jī)和支架下滑。 前四連桿式支架和后四連桿式支架相比，前四連桿式支架穩(wěn)定性及抗扭性較差，但其后部空間較大，且重量也輕。 前四連桿式支架在急斜水平分段放頂煤綜采中取得成功，如對(duì)四連桿及有關(guān)聯(lián)接件再進(jìn) 一步增加強(qiáng)度，成為定型設(shè)備，可以不考慮在急斜條件下使用后四 連 桿式支架。 緩斜中硬難放煤層在選型時(shí)考慮到低位放頂煤液壓支架的強(qiáng)度低，又無(wú)成功的實(shí)例，往往選用中位放頂煤液壓支架，但受到放煤口的限制，實(shí)際上也未能很好解決其放煤?jiǎn)栴}。仔細(xì)研究各類(lèi)放煤支架，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，只有前四連 桿 式中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 支架具備大幅度擺動(dòng)掩護(hù)梁破煤的條件。有的低位放頂煤液壓支架采取強(qiáng)化四連桿及聯(lián)接銷(xiāo) 軸 ，把擺動(dòng)掩護(hù)梁的千斤頂一端布置在底座上，而不是布置在頂梁上，盡管這種架型尚無(wú)滿(mǎn)意的效果，但這種探索無(wú)疑是很有意義的。 后四連桿式支架在煤層硬度系數(shù) f＝ 2 左右， 層節(jié)理比較發(fā)育的緩斜厚煤層中使用取得很大成功，如在潞安礦務(wù)局五陽(yáng)煤 礦 、王莊煤礦和 兗州 礦務(wù)局興隆莊煤礦、鮑店煤礦。這種架型與設(shè)計(jì)先進(jìn)的過(guò)渡支架配合 使用 ，創(chuàng)出了新水 平 ，被廣泛推廣使用。如石炭井礦務(wù)局烏蘭礦將這種支架與過(guò)渡支架、端頭支架配套使用，在傾角為 24176。 的 工 作面上取得了成功。由此表明了后四連桿式放頂煤液壓支架在緩斜中硬煤層和傾斜厚煤層中均有良好的適應(yīng)性 和 使用前景。 根據(jù)各部件的功能 ，液壓支架的組成可歸納為五個(gè)部分見(jiàn)表 。 綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤 、移 架和推溜。 3 個(gè)工序的不同組合順序，可形成液壓支架的 3 種支護(hù)方式，從而決定工作面 “三機(jī) ”的不同配套關(guān)系。具體的循環(huán)方式見(jiàn)表 。 液壓支架在工作過(guò)程中 ，不僅要可靠的支撐頂板，維護(hù)一定的安全工作空間，而且要隨工作面的推進(jìn)，進(jìn)行移架和推移輸送機(jī)。因此，支架要實(shí)現(xiàn)升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站供給的高壓液體，通過(guò)工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)完成的，如圖 所示 表 液壓支架組成表 序 號(hào) 部 件 功 能 舉 例 1 承載結(jié)構(gòu)件 承受并傳遞頂板載荷作用的結(jié)構(gòu)件 頂梁 、掩護(hù)梁、底座、連桿 2 動(dòng)力油缸 用液體作介質(zhì)可以主動(dòng)產(chǎn)生作用 立柱、各類(lèi)千斤頂 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 力，實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作的油缸 3 控制元部件 操縱、控制支架各個(gè)動(dòng)力油缸動(dòng)作及保證所需工作特性的液壓（