【導(dǎo)讀】別是采煤工作面的生產(chǎn)技術(shù)面貌發(fā)生了巨大的變化。自1954年英國裝備了世界上。面采煤、運(yùn)輸和支護(hù)三大主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)都是現(xiàn)機(jī)械化。也就是說，采用滾筒式或刨。機(jī)和可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)等運(yùn)煤；自移式液壓支架支護(hù)和管理頂板。配合，組成了綜合機(jī)械化采煤設(shè)備。推移運(yùn)輸機(jī)等一整套工序。液壓支架技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，安全上可靠，當(dāng)前。世界各國都在不斷地提高采煤工作面的綜合機(jī)械化水平。果.實(shí)踐證明，液壓支架具有強(qiáng)度高、支護(hù)性能好、移設(shè)速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，和掘進(jìn)率，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。從采煤工藝看，我國1972年開始裝備綜合機(jī)械化采煤，至1990年已達(dá)到。當(dāng)時(shí)對(duì)厚度在的煤層多采用一次采全高工藝，特別是大采高支架，平均單產(chǎn)可超過3萬噸,最高超過6萬噸，最高月產(chǎn)142211噸。然而，對(duì)于厚度大。于5m的特厚煤層的開采，存在著產(chǎn)量低、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全差等問題，盡管分層開采技術(shù)較為成熟，但其成本高、工序多，影響效率。技術(shù)明顯的降低了成本,提高了采煤效率.

　　

【正文】 后連桿上鉸點(diǎn)的設(shè)計(jì)高度應(yīng)為 ～ lm，以保證放煤口低于直接頂垮落充填高度，同時(shí)把支架后部空間與采空區(qū)完全隔開，防止丟煤、涌矸及采空區(qū)殘煤自燃。 中位放頂煤支架的主要部件包括頂梁、掩護(hù)梁、底座、放煤裝置及推移機(jī)構(gòu)等。 (一 )．頂梁 中位放頂煤支架的頂梁是直接支撐頂煤和間接支撐直接頂及老頂部分載荷的承載部件，除滿足 — 定的剛度與強(qiáng)度外，還要求對(duì)頂板覆蓋率要高，以減少降、移支 架過程中漏煤。由于頂煤易產(chǎn)生裂隙、破碎及垮落，要求頂梁能盡可能適應(yīng)這種河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 變化，具有良好的接頂性能，避免因局部壓力而引起損壞。頂梁的結(jié)構(gòu)型式主要有以下幾種： 1)．鉸接式頂梁 鉸接式頂梁由伸縮前梁、主梁、前梁千斤頂、伸縮梁千斤頂組成，其結(jié)構(gòu)下圖所示，這種頂梁的前梁與主梁是通過銷鈾鉸接而成，它對(duì)頂板有較好的接頂能力。該結(jié)構(gòu)目前在小位放頂煤支架中大量采用，它適合于中硬煤層、 II類中等穩(wěn)定的直接頂下使用。該結(jié)構(gòu)與普通支撐掩護(hù)式支架的頂梁基本相同。在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 (1)頂梁長度。中位放 頂煤支架為防止煤壁片幫及增加支架反復(fù)支撐的次數(shù)，宜采用先移架后推溜的及時(shí)支護(hù)方式，這比滯后支護(hù)方式的頂梁要長一個(gè)移架步距，即 600mm。為防止采煤機(jī)工作時(shí)截割頂梁，在設(shè)計(jì)時(shí)要求最小梁端距在支架的采高范圍內(nèi)為 300mm。 設(shè)計(jì)頂梁長度時(shí)首先考慮局部長度，而后根據(jù)要求確定頂梁總體長度。立柱前的頂梁長度 A可按下式考慮： A=(B 十 C— Dsinα一 E) ? ?1 7 6 0 8 0 0 2 4 1 2 sin 2 .3 1 6 6 0? ? ? ? ? =1800mm 式中 A—— 前立柱上鉸點(diǎn)至梁端長度； B—— 推桿連接點(diǎn)至煤壁距離，參考綜采 設(shè)備配套圖冊(cè)； C—— 前立柱下鉸點(diǎn)至推桿連接點(diǎn)距離； D—— 前立柱長度， α—— 前立柱與鉛垂線的夾角； E—— 梁端距。 頂梁長度； 1800+900+350+120=3170mm； 前梁長： 1200mm； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 伸縮梁長： 800mm. (2)護(hù)幫板 中位放頂煤支架的采高大都控制在 2400— 2600mm，在這種采高范圍內(nèi)因中硬煤層很少出現(xiàn)煤壁片幫，故一般不再設(shè)計(jì)護(hù)幫板。 3)外伸縮式 (手套式 )前梁 為套在梁體外的半封閉殼體，靠兩根工字形結(jié)構(gòu)件導(dǎo)向及承載，并配以伸縮梁千斤頂構(gòu)成手套式伸縮梁 (圖 2— 8— 11)。 前粱的總體長度要控制在 一 ，伸縮梁行程一般需達(dá)到采煤機(jī)滾筒截深600 一 800mm，以便在采煤機(jī)過后及時(shí)護(hù)頂，以防冒頂。 工作寬度為 的液壓支架，前梁寬度不要超過 1350mm，這是為了防止工作面支架歪斜引起移架過程小前梁咬架，使支架不能正常推移。 在放頂煤前梁設(shè)計(jì)中要注意前梁與主梁體上平面間要形成高約 30mm的臺(tái)階，使前梁低、主梁高。這樣可在支架處于工作狀態(tài)時(shí)伸縮粱能順利伸出。 前梁與主梁由銷軸餃接，并通過前梁千斤頂支承，設(shè)計(jì)時(shí)要求前梁能 上萬擺動(dòng)15176。 ，保證與頂板有良好接觸，維護(hù)好機(jī)道上方頂煤，從而保證正常作業(yè)。 另外，在前梁下部要設(shè)計(jì)起吊耳子，供維修工作面設(shè)備用。 4)伸縮梁與前梁千斤頂。伸縮梁千斤頂不承受靜載荷，主要是克服摩擦力使伸縮梁能順利伸出和縮回。要求推力達(dá)到 180kN，拉力達(dá)到 100kN。 前梁千斤頂要根據(jù)前梁的工作阻力來設(shè)計(jì)。中硬煤層中位放頂煤支架的梁端力要控制在 100— 180kN 范圍內(nèi)。受力情況加圖 2— 8— 12 所示。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 由于前梁千斤頂不是水平放置，由 GgNn?可得 41cos GgP n??? 4 1cosGgP n ?? ? 20 19 1( ) cosGgll ?? ? ? ?1 0 0 1 2 0 03 3 0 1 2 0 c o s 2 .1?? ?? 572kN? 式中 G—— 設(shè)計(jì)結(jié)定的梁端力，設(shè)為 100kN； g—— 梁端到前梁較點(diǎn)距離， mm； N—— 前梁千斤頂要滿足的工作阻力； n—— 前梁千斤頂對(duì) O 點(diǎn)的力臂， mm。 所以前梁千斤頂?shù)墓ぷ髯枇?572K。 . 5)側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式。頂梁側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式如下圖所示。通常使用于放頂煤支架的有兩種類型：一種側(cè)護(hù)板是雙側(cè)可調(diào)式，即使用時(shí)固定一側(cè)，另一側(cè)則為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。另一種為單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板，可根據(jù)要求將一側(cè)側(cè)護(hù)板與頂梁體制成一體，而另一側(cè)則為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。對(duì)于中心距為 的支架，要求側(cè)護(hù)板收攏后的寬度要小于 1450mm。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 頂梁側(cè)護(hù)板的側(cè)向?qū)挾?，要按支架移架時(shí)的升降高度來確定，即 ：考慮當(dāng)本架工作、鄰架降、移時(shí)，應(yīng)保證相鄰兩架間側(cè)護(hù)板不脫離接觸。側(cè)護(hù)板要前窄后寬，這樣既保證人行、通風(fēng)斷面又滿足側(cè)護(hù)板的工作要求。 頂粱側(cè)護(hù)板和掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板在搭接、鉸接處，除考慮動(dòng)作靈活可靠外，應(yīng)盡量減小搭接縫隙，以提高密封性能。 6)．整體剛性頂梁 整體剛性頂梁可使用長側(cè)護(hù)板防止漏頂煤，它常用于中位支頂支掩式液壓支架。上圖 a 為內(nèi)伸縮式 (抽屈式 )整體頂梁，圖 b 為外伸縮式 (手套式 )整體頂粱。支頂支掩式放頂煤液壓支架的頂梁。它具有普通掩護(hù)式支架的特點(diǎn)，其頂梁長度較短，因此，減少了對(duì)頂煤的反復(fù)支撐次數(shù)， 并有極好的接頂能力，尤其對(duì)于煤體強(qiáng)度 f＜ l，直接頂裂隙發(fā)育的三軟煤層，支架受載的合力作用位置靠前的條件下采用這種類型的頂梁，能減少對(duì)頂煤的反復(fù)支撐次數(shù)，維護(hù)梁端頂煤完整，提高支架梁端的支撐能力。 所以中位支頂支掩式放頂煤液壓支架適用于 I 類不穩(wěn)定頂板的三軟煤層。 另外在設(shè)計(jì)中還要注意以下問題： 1)伸縮梁。內(nèi)伸縮式頂梁是以頂梁前部作為殼體，設(shè)計(jì)成抽屜式的伸縮梁體，依靠伸縮梁千斤頂作縱向運(yùn)動(dòng)，可在三軟條件下，當(dāng)支架處于支承狀態(tài)，梁體被頂板壓緊時(shí)，伸縮梁仍能自由伸縮，在特殊情況下還可伸出內(nèi) 伸縮梁，用以鏟平煤頂。在布置伸縮梁千斤頂位置時(shí)，還要使伸縮梁作縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)向上傾斜。 外伸縮式 (手套式 )頂梁，其結(jié)構(gòu)與外伸縮式前梁相同，所不同的是伸縮殼體與頂梁只能在同一平面上，當(dāng)支架處于承載狀態(tài)時(shí)，伸縮梁常常被壓緊，而不能自由伸縮。但它與頂煤接合較好，對(duì)頂煤的封閉性能也優(yōu)于內(nèi)伸縮梁。 、 三軟煤層中支架的端面距一般應(yīng)控制在 200mm，這樣就要求兩種伸縮梁的行程除滿足截深 600mm 外還要加 200mm，即 800mm。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu) 整體剛性頂梁 a 一雙側(cè)可調(diào)式 b— 單側(cè)活動(dòng)式 a 一內(nèi)伸縮 b 一外伸縮 2)護(hù)幫板。適用于三軟條件的中位放項(xiàng)煤支架控制煤壁片幫，但護(hù)幫板控制片幫并不可靠，因此三軟條件放頂煤支架也可不設(shè)護(hù)幫板。而是選取最佳工藝，嚴(yán)格控制采高、進(jìn)刀方式、俯采方式等，防止片幫與冒頂。 3)側(cè)護(hù)板。支頂支掩式放頂煤支架的頂梁側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)與支頂式的相同。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工作面推進(jìn)方向確定側(cè)護(hù)板形式，一般沿工作面傾斜上方為固定側(cè)護(hù)板，下方為活動(dòng)側(cè)護(hù)板?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板通過彈簧筒和側(cè)推千斤頂與梁體連接，以保證活動(dòng)側(cè)護(hù)板靠緊 鄰架的固定側(cè)護(hù)板，解決對(duì)煤頂密封和防倒、調(diào)架。 雙側(cè)可調(diào)式側(cè)護(hù)板可隨工作面推進(jìn)方向變化而進(jìn)行調(diào)整。 整體剛性頂梁宜用于三軟放頂煤工作面，為提高頂煤的密封性能，在設(shè)計(jì)頂梁護(hù)扳長度時(shí)應(yīng)盡量加長側(cè)護(hù)扳長度，提高頂板覆蓋能力，為使支架封得住，移得動(dòng)，一般側(cè)護(hù)板前邊緣離梁端 200 一 250mm 為宜。 4)伸縮梁千斤頂。外伸縮式頂梁主要應(yīng)考慮頂梁在工作承載狀態(tài)時(shí)克服梁體與頂板間的摩擦力，一般要求千斤頂推力不小于 150kN，拉力不小于 l00kN。設(shè)計(jì)內(nèi)伸縮式頂梁，一般選用 2 根千斤頂，因在三軟條件下工作時(shí)常利用內(nèi)伸縮 梁鏟平梁河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 端的頂煤，因而應(yīng)加大干斤頂推力，要求每根千斤項(xiàng)推力達(dá) 240kN，拉力達(dá) 120kN。 (二 )、掩護(hù)梁 中位放頂煤支架的掩護(hù)梁為鋼板焊接的箱式結(jié)構(gòu)。掩護(hù)梁上端與頂梁餃接，下部與前、后連桿或宜接與底座鉸接。支頂支掩式支架在掩護(hù)梁上部焊有立柱柱窩。活動(dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。掩護(hù)梁中間開有放煤口。 由于放煤機(jī)構(gòu)的布置特點(diǎn)，從側(cè)面看掩護(hù)梁，其形狀有直線型、折線型兩種下圖所示。中位放頂煤支架的掩護(hù)梁主要受載于采空區(qū)垮落矸石自重、頂煤垮落的沖擊和上覆巖層的動(dòng)載，其特點(diǎn)是受強(qiáng)大小、方向和作用點(diǎn)變化大 ，除實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)分折外，計(jì)算都是在假定條件下進(jìn)行的，故設(shè)計(jì)掩護(hù)梁時(shí)外載也難以準(zhǔn)確確定。在掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要解決如下問題。 掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)型式 a直線型； b折線型 1)．放煤口位置和尺寸的確定 設(shè)計(jì)綜放液壓支架的合理放煤口位置和尺寸，并選擇相應(yīng)的合理放煤步距，對(duì)提高煤炭回收率有重要意義。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 綜放工作面頂煤垮落角是頂煤煤體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要標(biāo)志，亦由此反映頂煤的垮落情況。為提 高頂煤回收率，為使每次放煤步距中垮落的頂煤均能流入放煤口，應(yīng)讓頂煤能位于放煤口后邊緣起按煤的自然安息角所作的斜線之前方。這與頂煤垮落角 a、放項(xiàng)高度 M支架放煤口位置有關(guān)，如圖 2— 8— 16 所示。當(dāng)隨采隨垮的直接頂很厚時(shí)，支架放煤口位置須滿足如下關(guān)系； 式中 L1—— 支架切頂線到放煤口后邊緣的水平距離， L2一 — 放煤步距； M’ —— 放煤口高度， ? —— 煤的自然安息角。 在設(shè)計(jì)支架時(shí)，放煤口位置和尺寸的確定非常重要。目 前中位放頂煤支架的放煤口長度為 1000 一 1800mm，而實(shí)際放煤步距是 600— 1800mm。 圖 2 8— 26 放煤口位置圖 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 如果不考慮移架過程松動(dòng)煤體向來空區(qū)的水平位移，在每次放煤將頂煤放凈的必要條件是石 L1? L2，式中 L3為放煤口水平投影長。如果 L2＞ L3，會(huì)丟失部分頂煤，當(dāng) L2＜ L3，又可能混入部分矸石，因此獲得最大頂煤放出量和最小含矸率的合理步距為 L2? L3。因此放煤口長度，可根據(jù)實(shí)際情況，略大或稍小于放煤步距。 放煤口應(yīng)盡量加寬設(shè)計(jì)，中心距為 的支架因受結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求，放煤口寬度大都選 900mm，放煤口越寬越能減少架間放煤的脊背損失。 2)．掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板 掩護(hù)梁側(cè)護(hù)扳的基本結(jié)構(gòu)型式與要求同頂梁則護(hù)扳一樣，可分為雙側(cè)可調(diào)式和單側(cè)活動(dòng)式兩種。 掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的上板，可以高出掩護(hù)梁上平面，并不要求在同一平面，如圖 2— 8— 17 所示。近年來有人提出為減少架間放煤的脊背損失，可將位于放煤口處的側(cè)護(hù)扳上平面根據(jù)煤的安息角制成三 角型式，如圖 2— 8— 17 所示。 (三 )、底座 中位放頂煤支架的底座主要是將頂梁和掩護(hù)梁所受的壓力傳遞到底扳，并對(duì)支架起穩(wěn)固作用的部件。因此，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，對(duì)底座的適應(yīng)性要強(qiáng)；對(duì)底板的接觸比壓要??；立柱布置要合理，要便于行走，無論是四連桿或單鉸式支架，后輸送機(jī)空間的縱向尺寸要滿足支架移動(dòng)步距，再加 150mm 以上的富裕量。 底座的結(jié)構(gòu)型式、通常有兩種類型，如圖 2— 8— 18 所示，圖中 a 底座用于四連桿聯(lián)接的支架； b 底座角于單鉸點(diǎn)聯(lián)結(jié)的支架。 以上兩種都屬于整體式底座，是用鋼板焊成 的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 2。 8— 17 掩護(hù)粱側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu) a 一普通結(jié)構(gòu)； b 一三角型上板結(jié)構(gòu) 圖 2— 8— 18 底座結(jié)構(gòu)型式 a四連桿連接； b單鉸 此外，底座的結(jié)構(gòu)還有下列特點(diǎn)： 。 (1)為增加支架的穩(wěn)定性，底座要盡量加寬，使其寬度比普通支架寬 100m 加左河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 右，同時(shí)要增大左右立柱中心距。 ’ (2)單鉸點(diǎn)連接式底座要將底座尾部制成全封閉的箱體，四連桿式支架要將后連桿制成整體箱式結(jié)構(gòu)，以提高支架的抗偏 載能力，同時(shí)起擋矸作用。 (3)中位放頂煤支架的底座長度，大多在 3200mm 以上，而且推移千斤頂布置在底座中部。為了提高底座的排矸能力，應(yīng)在底座中間后部把底扳打開，形成排矸通道，防止推移機(jī)構(gòu)不能正常推移。 (4)底座與立柱間用鑄鋼球面柱窩接觸，以免立柱受偏載，并用限位板和銷軸限位，防止立柱脫出柱窩。