【正文】 。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。 圖 16 FY40014/28 型放頂煤液壓支架 圖 17 高位放頂煤液 壓支架 80 年代末 90 年代初 ，我國研制出中位放頂煤液壓支架，結(jié)構(gòu)如圖 。隨即我國研制成了高位放頂煤液壓支架 ，結(jié)構(gòu)如圖 。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 16。兗州礦務(wù)局東灘煤礦使用國產(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 著我國放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)、制造走在了世界前列。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。 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。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?！疤齑啊笔椒彭斆阂簤褐Ъ苤亓枯^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 14。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。 FB21 30S 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。 MB17 28S 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。英國研制的“開天窗”式放頂煤支架在掩護(hù)梁上開了放頂煤“天窗”，由液壓千斤頂控制開關(guān)，“天窗”附件設(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。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)先開采頂煤鋪設(shè)人工假頂，然后再采底煤。 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、煤厚為 9~12m，煤層傾角 5 186。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。 全套圖紙，加 153893706 放頂煤支架架型的發(fā)展與演變 放頂煤液壓支架是隨著放頂煤開采方法應(yīng)用而生的，綜采化機(jī)械應(yīng)用到放頂煤采煤工作面后，放頂煤開采進(jìn)入一個(gè)新發(fā)展階段。液壓支架能可靠而有效的支撐和控制工作面頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石竄入工作面，保證作業(yè)空間，并且能夠隨著工作面的推進(jìn)而機(jī)械化移動(dòng)，不斷的將采煤機(jī)和輸送機(jī)推向煤壁，從而滿足了工作面高產(chǎn)、高效和安全生產(chǎn)的要求。中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 1 綜述 液壓支架是在摩擦支柱和單體液壓支柱等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的工作面機(jī)械化支護(hù)設(shè)備。它與滾筒采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)及膠帶輸送機(jī)等組成一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)了采、支、運(yùn)等主要工序的綜合機(jī)械化采煤工藝，從而使長壁采煤技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。液壓支架的總重量和初期投資費(fèi)用占工作面整套綜采設(shè)備的 60%~~70%左右，因此液壓支架成了現(xiàn)代采煤技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備之一。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。近年來，綜采放頂煤技術(shù)在我國得到了迅速的發(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。~18 186。 1963 年．法國研制出用于放頂煤開采的支持掩護(hù)式放頂煤液壓支 架，并于 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 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 . 圖 11“香蕉”型放頂煤液壓支架 自 70 年代開始，法國、前西德、英國等國家陸續(xù)成功研發(fā)“開天窗”的支持掩護(hù)式或帶插板的支持掩護(hù)式放頂煤液壓支架。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 12“開天窗”式放頂煤液壓支架 法國針對(duì)“香蕉”尾梁式放頂煤液壓支架存在的問題 MB17 28S、 FB21 30S 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 13 。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。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 圖 13 MB17 28S 放頂煤液壓支架 圖 14 FB21 30S 型放頂煤液壓支架 MB17 28S 和 FB21 30S 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 15。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 圖 15 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首次研制成的放頂煤液壓支架。后來因支架的穩(wěn)定性差，工作面發(fā)火中止了試驗(yàn)。經(jīng)過我國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。 我國放頂煤液壓支架發(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。 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。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。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)，提高中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 了 效率 ，放煤口比高位放頂煤支架有所降低。針對(duì)中位放頂煤 液壓支架存在的問題 。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 18 中位放頂煤液壓支架 圖 19 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。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。≤α≤ 35176。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 ： ⑴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。 ⑵ 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。 ⑷ 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。 ⑷ 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 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，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，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； 這類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采時(shí)比較適應(yīng)，為中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 使這種支架在緩斜長壁工作面發(fā)揮其優(yōu)勢，幾年來作了如下的探索： (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。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。 (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。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。盡管這種架型尚無滿意的效果。 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。 支架的伸縮比 支架的伸縮比是支架的最大結(jié)構(gòu)與最小結(jié)構(gòu)高度值之比 ，即： m inm ax HHm ? ( ) 支架的最大結(jié)構(gòu)高度與最小結(jié)構(gòu)高度之差為支架的調(diào)高范圍。由于支架的使用壽命 要求較長 ，并可能被應(yīng)用在不同的采煤工作面上，所以支架應(yīng)具有較大的伸縮比。一般的范圍是 到 ，煤層較薄 時(shí)應(yīng)選取大值。一般常根據(jù)單位缸長的行程 1K 來確定 ，當(dāng)單位缸長行程 1K 時(shí)可采用單伸 縮。 () 1K —— 單位缸長行程 ； maxL —— 活塞全部伸出時(shí)立柱的總長度， mm； minL —— 活塞全部縮回時(shí)立柱的總長度， mm； minmax LL ? —— 活塞行程， mm。由此 可以得到 1K ： 2 2 0 02 2 0 03 8 0 01 ???K 支柱應(yīng)采用雙伸縮立柱 ,但考慮制造 成本及低位放頂煤液壓支架的工作條件 ,選擇單伸縮 機(jī)械加長立柱。目前國內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用 和 。 而一般支架間距，則按下式計(jì)算： 3b nCBmc ?? ( ) 式中： cb —— 支架間距 (支架中心距 )， mm； mB —— 每架支架頂梁寬度， mm； 3C —— 相鄰支架 (或框架 )頂梁之間的間隙， mm； m in m inm ax1 L LLK ??中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 n—— 每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)； 整體 自移式支架 n=1 整體邁步式支架 n=2 節(jié)式邁步支架 n=支架節(jié)數(shù)。所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 。 底座長度 底座能夠?qū)㈨敯鍓毫鬟f到底板并且能夠穩(wěn)定支架。 一般掩護(hù)式支架的底座長度取 倍的移架步距，一個(gè)移架步距為 ，即底座長度為 ，支撐掩護(hù)式支架的底座長度取 4 倍的移架步距，即底座長度為 。 四連桿機(jī)構(gòu)的作用及幾何作圖法的設(shè)計(jì) 四連桿機(jī)構(gòu)的作用 通過四連桿機(jī)構(gòu)，能使支架頂