【正文】 堵塞運(yùn)輸通道，損壞設(shè)備。 （ 2）保證放落煤的運(yùn)輸空間。能否把煤放下、放好，是緩傾斜中硬厚煤層開采最突出的問題，也是放頂煤液壓支架選型的關(guān)鍵。 1. 對(duì)緩傾斜中硬煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 緩傾斜條件下的放頂煤工作面約占綜放工作面總數(shù)的 70％ 以上，而且地質(zhì)條件差別 大，所以架型選擇余地大?！堞痢?5176。顯而易見，要采用放頂煤綜采，其中重要的一項(xiàng)工作是正確選擇放頂煤液壓支架的架型。 放頂煤液壓支架的安全性及適應(yīng)性要求 采用放頂煤綜采的 4 個(gè) 重要條件是：地質(zhì)條件適應(yīng)性，液壓支架選型的正確性，采放工藝的合理性和工作面管理的嚴(yán)格性。北京開采所在研究各種支架特點(diǎn)和使用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上研制出一種反向四連桿低位放頂煤液壓支架，其結(jié)構(gòu)更加合理，用途更加廣泛 。針對(duì)中位放頂煤液壓支架存在的問題，我國(guó)又研制出低位放頂煤液壓支架，其結(jié)構(gòu)如圖 。這種支架比單輸送機(jī)高位放頂煤液壓支架有所改進(jìn)，有兩部輸送機(jī)，放煤與割煤可以平行作業(yè)，提高了效率，放煤口比高位放頂煤支架有所降低。由于其放煤口高、放煤口小、存在頂煤損失大、放煤與采煤機(jī)割煤不能平行作業(yè)、效率低等缺點(diǎn)，已基本淘汰。 1987 年平頂山礦務(wù)局引進(jìn)了匈牙利 VHP732 型放頂煤支架，該支架在緩傾斜工作面試驗(yàn)，最高月產(chǎn)達(dá) 萬 t，獲得了成功。 我國(guó)放頂煤液壓支架發(fā)展從低位放頂煤液壓支架的研制開始，經(jīng)歷了高位、中位，現(xiàn)在又回到低位。經(jīng)過我國(guó)煤炭科技工作者的努力，研制成功了數(shù)十種放頂煤液壓支架。 1984 年在沈陽礦務(wù)局蒲河礦投入試驗(yàn)，開始取得了較好的效果，后來因支架的穩(wěn)定性差，工作面發(fā)火中止了試驗(yàn)。機(jī)采煤炭與放落煤炭均采 用單輸送機(jī)運(yùn)輸，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果。“天窗”式放頂煤液壓支架重量較大，支架整體穩(wěn)定性好，放頂煤輸送機(jī)置于支架底座之上，便于推移和放頂煤。這兩類支架都配有雙輸送機(jī)運(yùn)煤，滾筒采煤機(jī)采煤，然后由掩護(hù)梁上的窗口或插板放出頂煤。第二臺(tái)輸送機(jī)放置在支架后部底座上，結(jié)構(gòu)如圖 。掩護(hù)梁無四連桿機(jī)構(gòu)，而直接與支架底座的尾端相鉸接。FB2130S 型放頂煤液壓支架為四柱支撐掩護(hù)式，掩護(hù)梁上設(shè)有落煤窗口，由液壓千斤頂控制其開關(guān)，落煤窗口內(nèi)裝有一個(gè)用于控制的攪動(dòng)桿，有助于破碎大塊煤，并有助于頂煤冒落操作。 MB1728S 放頂煤液壓支架為四柱掩護(hù)式，掩護(hù)梁通過液壓千斤頂控制進(jìn)行伸縮，便于頂煤冒落裝煤。第二臺(tái)輸送機(jī)安置在支架后部底座上 ， 結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 “ 香蕉 ” 型放頂煤液壓支架 自 70 年代開始，法國(guó)、前西德、英國(guó)等國(guó)家陸續(xù)成功研制成功了 “ 開天窗 ” 的支撐掩護(hù)式或帶插板的支撐式放頂 煤液壓支架。該支架為四柱式，尾梁呈 “ 香蕉 ” 型，其擺動(dòng)角度由千斤頂控制，配有兩臺(tái)輸送機(jī)，第二臺(tái)輸送機(jī)安置于尾梁后部的底板上。該放頂煤工作面為預(yù)先開采頂層煤鋪設(shè)人工假頂，然后再采底煤。煤厚為 9～ 12m，煤層傾角 5176。近年來，綜采放頂煤技術(shù)在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的普及，綜采放頂煤正成為一種高產(chǎn)高效的采煤方法。 中國(guó) **大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 1 緒論 放頂煤支架架型的發(fā)展與演變 放頂煤支架是隨著放頂煤開采方法應(yīng)用而生的，綜合機(jī)械化開采應(yīng)用到放頂煤開采工作面后，使放頂煤開采技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。由于工作面由液壓支架實(shí)現(xiàn)可靠、快速的支護(hù)，采用采煤機(jī)或刨煤機(jī)采煤，放頂煤作業(yè)在安全可靠的工作條件下進(jìn)行，從而使工作面產(chǎn)量有明顯提高。 1957 年，前蘇聯(lián)研制出 KTY 型單輸送機(jī)掩護(hù)式放頂煤液壓支架，并在庫茲巴斯煤田的托姆烏辛斯克礦使用，開采該礦的 2 號(hào) 和 4～ 5 號(hào)煤層。～18176。 1963 年，法國(guó)研制出用于放頂煤開采的支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架，并且于 1964 年在布朗齊礦區(qū)試驗(yàn)成功。放落的煤由第二臺(tái)輸送機(jī)運(yùn)輸 ，結(jié)構(gòu)如圖 。英國(guó)研制的 “ 開天窗 ” 式放頂煤液壓支架在掩護(hù)梁上開了放頂煤 “ 天窗 ” ，由液壓千斤頂控制開關(guān)， ―天窗 ‖附近 設(shè) 有攪動(dòng)桿，以便于冒落頂煤，掩護(hù)梁上還有鉆眼孔，供煤硬不落時(shí)打眼放炮。 圖 “開天窗”式放頂煤液壓支架 中國(guó) **大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 法國(guó)針對(duì)“香蕉”尾梁式放頂煤液壓支架存在的問題，先后研制成功 MB1728S、FB2130S 型放頂煤液壓支架。第二臺(tái)輸送機(jī)放置在底板上， 結(jié)構(gòu) 如圖 。掩護(hù)梁上還有圓孔，用以通過此孔將管子伸向采空區(qū)，以便輸送氮或泡沫。在頂梁、掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板及落煤口處裝有若干噴嘴，以便噴水除塵。 圖 MB1728S 放頂煤液壓支架 圖 FB2130S 型放頂煤液壓支架 MB1728S 和 FB2130S 型放頂煤液壓支架分別代表了插板式和“開天窗”式放頂煤液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這兩類支架的主要區(qū)別是：插板式放頂煤液壓支架重量較輕，后部空間大，易于排放大塊煤，而且輸送機(jī)置于煤層底板上，便于維修。 80 年代初 期，匈牙利研制成功單輸送機(jī)前開“天窗”式放頂煤掩護(hù)式支架 ， 其結(jié)構(gòu)如圖 。 中國(guó) **大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 圖 匈牙利 VHP732 型“天窗”式放頂煤液壓支架 1982 年，煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究所與沈陽煤炭研究所共同設(shè)計(jì)，鄭州煤礦機(jī)械廠制造的 FY40014/28 型放頂煤液壓支架是我國(guó)首次研制成的放頂煤液壓支架。雖然沒有取得預(yù)期的效果，但人們看到了這種新型支架的前景，從此拉開了設(shè)計(jì)、研制放頂煤液壓支架的序幕。兗州礦務(wù)局東灘煤礦使用國(guó)產(chǎn)放頂煤液壓支架創(chuàng)造了年產(chǎn) 410 萬 t的高產(chǎn)高效記錄，這標(biāo)志著我國(guó)放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)、制造走在了世界前列 。最初的放頂煤支架采用的是低位放煤，代表架型是 FY40014/28 型放頂煤液壓支架，結(jié)構(gòu)如圖 。隨即我國(guó)研制成了高位放頂煤液壓支架，結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 FY40014/28 型放頂煤液壓支架 中國(guó) **大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 圖 高位放頂煤液壓支架 80 年代末 90 年代初，我國(guó)研制出中位放頂煤液壓支架，結(jié)構(gòu)如圖 。隨著放頂煤實(shí)踐的深入，中位放頂煤支架也暴露出一些突出缺點(diǎn)，主要是放煤口仍然較小，受結(jié)構(gòu)限制，放煤口不能連續(xù)，有背脊損失，采出 率低，后部空間狹小，維修和清理浮煤不方便，底座前端比壓大等。早期的低位放頂煤液壓支架是由鋪網(wǎng)液壓支架演變而來，其基本結(jié)構(gòu)和鋪網(wǎng)支架類似，只是尾梁上加上了插板，用于放煤，低位放頂煤液壓支架是目前使用效果較好的架型。 圖 中位放頂煤液壓支架 中國(guó) **大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 圖 低位小插板放頂煤液壓支架 放頂煤液壓支架的 特點(diǎn)及適應(yīng)性分析 放頂煤液壓支架的分類 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如下： 高位（單輸送機(jī)開天窗式） 放頂煤液壓支架 中位（雙輸送機(jī)開天窗式） 低位（雙輸送機(jī)插板式） 本文重點(diǎn)介紹低位放頂煤液壓支架的特點(diǎn)及適應(yīng)性。其中前兩個(gè)條件是基礎(chǔ)，后者是保證。現(xiàn) 階段我國(guó)已在急傾斜特厚煤層、緩傾斜中硬厚煤層 （ f≤） 、“三軟”厚煤層、傾斜厚煤層（傾角 中國(guó) **大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 20176。）有了一些放頂煤綜采成功的實(shí)例，對(duì)于合理選擇放頂煤液壓支架提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。選型時(shí)一般根據(jù)以下原則： （ 1）必須保證放煤效果。保證放煤效果，首先是選擇放煤的形 式，低位放頂煤支架的放煤口是連續(xù)的，而且放煤口面積大，有利于大塊煤放出，無脊背損失，適用于緩傾斜綜放工作面。雙輸送機(jī)放頂煤液壓支架要有足夠的后部運(yùn)輸空間，這對(duì)緩傾斜中硬煤層長(zhǎng)壁放頂煤尤為重要。同時(shí)，空間太小，也影響設(shè)備維修，人員通行和安全。 （ 2）支架各部的密閉性要好，尤其是頂梁端部，防止漏煤、冒頂，切實(shí)保證頂梁的接頂性，避免倒架。 （ 4） 提高支架防倒、防滑性能。因此，高位放頂煤支架不適于“三軟”煤層的放頂煤開采，低位放頂煤支架式較理想的架型。除了頂梁外，應(yīng)注意掩護(hù)梁和尾梁的密封性能。 4． 對(duì)急傾斜特厚煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 急傾斜特厚煤層放頂煤綜采工藝，是指煤層傾角大 于 45176。由于急傾斜特厚煤層礦壓小、工作面短，因此，選擇 的支架應(yīng)具有工作阻力小、體積小、重量輕、推進(jìn)速度快等優(yōu)點(diǎn)。 低位放頂煤液壓支架的特點(diǎn)及適應(yīng)性分析 特點(diǎn) 低位放頂煤支架是一種雙輸送機(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。左右） 用以松動(dòng)頂煤，并維持一個(gè)落煤空間。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 有脊背煤損失，回收率高； (2)和其他支架相比，從煤壁到放煤口的距離最長(zhǎng)，經(jīng)過頂梁的反復(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。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。仔細(xì)研究各類放煤支架，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，只有前四連 桿 式支架具備大幅度擺動(dòng)掩護(hù)梁破煤的條件。 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)局五陽煤 礦 、王莊煤礦和 兗州 礦務(wù)局興隆莊煤礦、鮑店煤礦。如石炭井礦務(wù)局烏蘭礦將這種支架與過渡支架、端頭支架配套使用，在傾角為 24176。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。 本次設(shè)計(jì)給定支架最大高度 3200mm，最小高度 1700 mm。調(diào)高范圍越大，支架適用范圍越廣，但過大的調(diào)高范圍給支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成困難，可靠性降低。在采用雙伸縮立柱時(shí)，垛式支架的伸縮比為 ； 支撐掩護(hù)式支架為 ；掩護(hù)式支架可達(dá) 3。但考慮盡量減輕 重 量采用單伸縮油缸或帶機(jī)械加長(zhǎng)桿來增加調(diào)高范圍。 經(jīng)計(jì)算，該支架的伸縮比 m a x m in 3 .2 1 .7 1 .8 8m H H? ? ?。 中國(guó) **大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 由支架的最大、最小高度，可得活塞的行程為 1500mm；而活塞全部縮回時(shí)立柱的總長(zhǎng)，暫用支架的最小高度 1700mm。 支架間距（支架中心距） 支架中心距一般等于工作面 刮板輸送機(jī) 一節(jié)溜槽 的 長(zhǎng)度。大采高支架為 提 高穩(wěn)定性中心距可采用 ，輕型支架為適應(yīng)中小煤礦工作面快速搬家的要求，中心距可采用 。 支架間距 bc 要根據(jù)支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度及 槽 幫上千斤頂聯(lián)結(jié)塊的位置來確定，我國(guó)刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度為 、 ,千斤頂聯(lián)結(jié)塊位置在溜槽 長(zhǎng)度 的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 或 。 底座長(zhǎng)度 底座起將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)定支架的作用 。 通常掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取 倍的移架步距 （一個(gè)移架步距為 ） ， 即 左右，支撐掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取 4 倍的移架步距，即 左右。 四連桿機(jī)構(gòu)的作用及其幾何作圖法設(shè)計(jì) 四連桿機(jī)構(gòu)的作用 通過四連桿機(jī)構(gòu)，使支架頂梁端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙曲線，從而使支架頂梁前