第二章__液压支护设备

1、第二章第二章 液压支护设备液压支护设备1、液压支架使用现状、液压支架使用现状 液压支架的设计、制造和使用，从1854年英国研制成功了液压支架发展到现在，已经基本成熟，它已经形成了能适应各种不问煤矿地质条件的各类液压支架。 从液压支架的形式来看有支撑式支架发展到掩护式支架和支撑掩护式支架；从支架的质量来看，有轻型液压支架、中型液压支架和重型液压支架；从支撑高度来看，有薄煤层液压支架、中厚煤层液压文架和厚煤层液压支架，其中厚煤层液压支架又分厚煤层一次采全高液压支架、厚煤层分层开采液压支架和放顶煤液压支架；从用途来看，有端头液压支架相中间液压支架。所以从液压支架的现状来看，液压支架已经发展到一个完整

2、的液压支架体系。从液压支架的设计来看，由过去的手工设计发展到全部计算机程序设计。总之，随着时代的发展和进步，液压支架设汁、制造和使用，将越来越完善、安全、可靠。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀，推移千斤顶装有位移传感器，采煤机装有红外线制阀，推移千斤顶装有位移传感器，采煤机装有红外线传感装置，立柱缸径超过传感装置，立柱缸径超过400mm。为减少割煤时间，一。为减少割煤时间，一般采用般采用081m的截深。支架还采用屈服强度的截深。支架还采用屈服强度800一一1000MPa的钢板，既有较高的强度、硬度和韧性，又具的钢板，既有较高的

3、强度、硬度和韧性，又具有良好的冷焊性能。随着长壁工作面长度的不断增加，有良好的冷焊性能。随着长壁工作面长度的不断增加，为适应快速移架的需要，国外还广泛采用高压大流量乳为适应快速移架的需要，国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站，其额定压力为化液泵站，其额定压力为4050MPa，额定流量，额定流量400一一500Lmin，可实现工作面成组或成排快速移架，移架，可实现工作面成组或成排快速移架，移架速度达到速度达到68s架。架。美国是世界上最先进的采煤国家，早在1990年就已采用额定压力50MPa、额定流量478l/min。的乳化液泵站，以实现支架快速推进，移架速度达68s架。美国的高产高效工作面采用两

4、柱掩护式液压支架，使用寿命8一lo年，可用率高达95一98。支架平均工作阻力6470kN(最大为9800kN)，支架宽度普遍增大，中心距达到175m，并向2m发展，增大架宽有利于减少工作面架数、缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。如洛斯公司20英里矿在250m招80m长壁综采工作曲用工作阻力为28565kN电液控制两柱掩护式液压支架，1997年6月产商品煤9043万t，成为世界上首次月产商品煤近百万吨的工作面。1995年9月，废鹿矿用工作阻力为8900kN电流控制的两柱掩护式液压支架，月产煤达到6011万t。美国综采工作面最高日产超7万t、最高工效1336t工。2、液压支架的用途 在机械

5、化采煤工作面，为防止顶板冒落，维持一定空间，保证工人安全和各项作的正常进行，必须对顶板进行支护。 液压支架是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。 液压支架具有文护性能好、强度大、移架速度快、安全可靠等优点。 三机配套：液压支架与可弯曲输送机和采煤机组成综合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施。因此，液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠的实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备之一。3、液压支架在工作面的工作情况、液

6、压支架在工作面的工作情况 液压支架布置在综采工作面中。为了液压支架布置在综采工作面中。为了及时文护，采用先移架后推溜的工作方及时文护，采用先移架后推溜的工作方式。一个循环包括降柱、移架、升柱、式。一个循环包括降柱、移架、升柱、报溜报溜4个动作。个动作。4、液压支架的动作原理及特性曲线 液压支架在工作过程中，必须具备升、降、推、移4个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。5、液压支架的工作原理四个基本动作：升、降、推、移。（1）升架（2）推移运输机（推溜）（3）降架（4）移架注意：在实际生产中，液压支架的四个基本动作的顺序，应根据回采工艺的具体工序来确

7、定。液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线1、液压支架立柱的工作阶段（1）初撑增阻阶段初撑力：立柱 支架 （2）承载增阻阶段工作阻力：立柱 支架 （3）承载恒阻阶段（4）降柱移架阶段工作特性曲线的意义：增阻性、恒阻性、可缩性。6、液压支架的种类大多数按液压支架与围岩的相互作用关系进行分类，可分为：支撑式、掩护式和支撑掩护式。1 1、支撑式液压支架、支撑式液压支架a垛式支架；b节式支架支撑式支架的结构特点支撑式支架的结构特点：顶梁较长，其长度多在4m左右；立柱多，一般4-6根，且垂直支撑；支架后部设有复位装置。以平衡水平推力和防止轩石窜入支架的工作空间内。支撑式

8、支架的支护性能支撑式支架的支护性能：支撑力大，且作用点在支架中后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗水平载荷的能力差稳定性差；护轩能力差，轩石易窜入工作空间，支架的工作空间和通风断面大。 支撑式支架使用与直接顶稳定、老顶有明显或强烈支撑式支架使用与直接顶稳定、老顶有明显或强烈周期来压，且水平力小的条件。周期来压，且水平力小的条件。 掩护式支架掩护式支架 结构特点结构特点：有一个较宽的掩护梁以挡住采空区的矸石进入作业空间,其掩护的梁的上端与顶梁铰接,下端通过前后连杆与底座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撑力间

9、接作用于顶梁或直接作用于顶梁上。 掩护式支架的立柱较少，除少数掩护式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。这种支架的立柱都为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封。通常顶梁较短，一般为3.0mm左右。 掩护式支架的支护性能掩护式支架的支护性能：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大、且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。 掩护式支架适用于顶板不稳定或中等掩护式支架适用于顶板不稳定或中等稳定，老顶周期压力不明显、瓦斯含量少稳定，老顶

10、周期压力不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件的破碎顶板条件。 3 3、支撑掩护式支架、支撑掩护式支架 支撑掩护式支架是在吸收了支撑式两种支架优点支撑掩护式支架是在吸收了支撑式两种支架优点的基础上发展起来的一种支架因此，它兼有支撑式的基础上发展起来的一种支架因此，它兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性能，可适应各种顶底和掩护式支架的结构特点和性能，可适应各种顶底板条件。板条件。 支撑掩护式支架的基本结构。顶梁支撑掩护式支架的基本结构。顶梁1 1由前梁与主由前梁与主梁构成，四根立柱支撑在顶梁和立柱之间，掩护梁梁构成，四根立柱支撑在顶梁和立柱之间，掩护梁的上端与顶梁铰接，下端用连杆与底座相连。的上端与顶

11、梁铰接，下端用连杆与底座相连。 支架的支架的优点优点：支撑力大，切顶性能强，防护：支撑力大，切顶性能强，防护性能好，通风断面大，稳定性好，应用范围广。性能好，通风断面大，稳定性好，应用范围广。 缺点缺点：结构复杂，成本较高。：结构复杂，成本较高。 支撑掩护式支架的立柱均为两排，立柱可前倾或后支撑掩护式支架的立柱均为两排，立柱可前倾或后倾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，两排立柱都倾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，两排立柱都直接支撑在顶梁上，个别情况下，也有后排立柱支撑在直接支撑在顶梁上，个别情况下，也有后排立柱支撑在顶梁上。顶梁上。 液压支架的选用液压支架的选用 一、架型的选择正确选择支

12、架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。在具体选择架型时，首先要考虑煤耗层的顶板条件表（就是根据国内外液压支架的使用经验，提出了各种顶板条件下适用的架型。它是选择支架架型的主要依据）。选择架型时，还要考虑下列因素：1煤层厚度煤层厚度不但直接影响到支架的高度和工作阻力，而且还影响到支架的稳定性。当煤层厚度大于2.52.8m（软煤取下限，硬煤取上限）时，应选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。当煤层厚度变化较大时，应选用调高范围大的支架。 2煤层倾角 煤层倾角主要影响支架的稳定性，倾角大时易发生倾倒、下滑等现象。当煤层倾角

13、大于1015时，应设防滑和调架装置，当倾角超过18时，应同时具有防滑防倒装置。3底板性质 底板随支架的全部载荷，对支架的底座影响较大，底板的软硬和平整性，基本上决定了支架底座的结构和支承面积。选型时，要验算底座对底板的接触比压，其值要小于底板的允许比压（对于砂岩底板，允许比压为1.962.16Mpa，软底板为0.98Mpa左右）。 4瓦斯涌出量 对于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通风断面应满足通风的要求，选型时要进行验算。5地质构造 地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在58和20min以下时，暂不宜采用液压支架。6设备成本 在满足要求的前提下，应选用价格便宜的支架。

14、此外，对于特定的开采要求，应选用特种支架。 三、液压支架的基本参数1、初撑力Pc2、工作阻力P3、支护强度q式中 A支护面积，其计算值为（支架长度+梁端距）（支架宽度+架间距）32104npDPbC32104npDPa310FPq4、支架高度H（1）最小高度HminegsmHminmin)300200(maxmax mH式中 mmin 煤层最小开采厚度； s液压支架后排立柱处的下沉量； g浮煤、浮矸厚度； e移架时液压支架的最小回缩量。（2）最大高度Hmax（3）调高比5、平均接触比压液压支架的结构液压支架的结构 液压支架一般由架体、工作机构、液控系统及辅助装置四部分组成。 架体主要包括：顶梁

15、、底座、掩护梁和连杆等金属构件。（一）顶梁顶梁是液压支架的主要承载部件之一，支架通过顶梁实现支撑和管理顶板。1、种类 一般可分为两大类：整体式顶梁和分段组合式顶梁。2、结构（二）掩护梁掩护梁是掩护式支架和支撑掩护式支架才安设。其主要功能是隔离采空区、阻止其冒落矸石进入工作面；同时还承受采空区冒落矸石的载荷和老顶来压时的冲击载荷。当顶板不平整或支架倾斜时，掩护梁还将受扭转载荷。1、种类 从侧面形状看（1）直线形 整体性好，强度大。目前这种形式应用最为广泛。（2）折线形 架下安全空间大，但当支架歪斜时架间密封性差，加工工艺差。目前应用较少。2、结构（三）连杆连杆是掩护式和支撑掩护式支架上的部件。它

16、与掩护梁、底座组成四连杆机构，既可承受支架的水平力，又可使顶梁与掩护梁的铰接点在支架调高范围内做近似直线运动，使支架的梁端距基本保持不变，从而提高了支架控制顶板的可靠性。1、连杆对顶梁轨迹的影响2、结构（四）底座底座是液压支架的又一主要承载部件，支架通过底座将顶板的压力传至底板。支架还通过底座与推移机构相连，以实现自身的前移和推移运输机。1、刚性整体式2、刚性分底式二、工作机构工作机构包括立柱和千斤顶。1、立柱（1）单伸缩双作用立柱（2）单伸缩带机械加长杆立柱（3）双伸缩立柱2、千斤顶三、液控系统 液控系统包括操纵阀、控制阀（由液控单向阀和安全阀组成）和辅助阀。四、辅助装置 支架的辅助装置是指

17、不直接承受顶板载荷，但又是实现支架各种动作或功能所不可缺少的机构或组件。（一）推移装置 支架的推移装置是实现支架自身前移和输送机前移的装置。一般由推移千斤顶、推杆或框架等导向传力杆件以及连接头等部件组成。1、无框架式推移装置2、框架式推移装置四、辅助装置 支架的辅助装置是指不直接承受顶板载荷，但又是实现支架各种动作或功能所不可缺少的机构或组件。（二）侧护装置 侧护装置安装在掩护式和支撑掩护式支架的顶梁和掩护梁的侧面。1、作用（1）挡矸（2）导向（3）防倒、调架（三）导向装置（四）防倒防滑装置（五）护帮装置液压支架的安装与使用1 在移架过程中，输送机避免产生后送现象。 当需支架b前移时，活塞杆腔

18、进液，同时打开液控单向阀，使活塞腔回液，缸体前移，带动支架前移。由于支架比输送机重，为防止输送机被拉回，所以在推移千斤顶的液压系统全部由液控单向阀控制，所以当支架b前移时，虽然支架b上的推移千斤顶有把输送机拉回的趋势，但由于其他支架上的推移千斤顶装置液压系统上都有液控单向阀，封住了活塞腔，从而锁住推移千斤顶，所以输送机不会被拉回。2、支架的操作方式：、支架的操作方式： 移架时采用邻架操作和本架操作的优缺点及移架时采用邻架操作和本架操作的优缺点及邻架操作时人站立地点的选择邻架操作时人站立地点的选择 在移架时，如在移架时，如果采用本架操作，在操作者操作时，可以看得果采用本架操作，在操作者操作时，可

19、以看得较清楚，但从顶扳冒顶落下来的岩石，有可能较清楚，但从顶扳冒顶落下来的岩石，有可能落在操作者的身上，不利于安全；如果采用在落在操作者的身上，不利于安全；如果采用在上一架邻架操作，冒落岩石有可能落在本架和上一架邻架操作，冒落岩石有可能落在本架和下架，这样对上一架上的操作者就安全得多了，下架，这样对上一架上的操作者就安全得多了，但视觉要比在本架操作要差一些，在优缺点的但视觉要比在本架操作要差一些，在优缺点的比较之下一般采用在上一架邻架操作。比较之下一般采用在上一架邻架操作。23 23 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架一、单体液压支柱 单体液压支柱具有体积小、支护可靠、使用和

20、维护方便等优点。它既可与金属铰接顶梁配套用于普通机械化采煤工作面支护顶板和综合机械化采煤工作面支护端头，也可作单独点柱或其它临时性支护。 根据供液方式的不同，单体液压支柱可分为内注式和外注式。前者结构复杂，质量大，支撑升柱速度慢，故使用不如后者普遍。（一）DZ型外注式单体液压支柱的结构 图2-37，它实际上是一个单作用液压缸。DZ型外注式单体液压支柱的结构，它实际上是一个单作用液压缸。1、活柱及缸体2、复位弹簧与缸口盖复位弹簧的作用：缸口盖的作用：（1）作为一个盖子与缸体一起形成活塞杆工作腔；（2）靠其内腔中的导向环，防尘圈构成活柱的伸、缩导向装置和防尘装置；（3）在其外表面做有一个环状手持圈

21、构成支柱的手把。3、三用阀它包括单向阀、安全阀和卸载阀三个阀。（二）工作原理 1、初撑增阻阶段 2、承载增阻阶段 3、承载恒阻阶段 4、卸载降柱阶段 (三）注液枪（四）铰接顶梁二、滑移顶梁支架 滑移顶梁支架是一种介于单体液压支柱和液压支架之间的一种液压支护设备。最初用它来代替单体液压支柱和铰接顶梁，以减轻工人的劳动强度，提高架设效率，减少支柱丢失。后来为了简化操作，避免大量乳化液流失，将滑移支架的操作由注液枪控制改为操纵阀集中控制。（一）滑移顶梁支架的类型及结构特点1、单列滑移顶梁支架其顶梁由前、后两根梁或由前、中、后三根梁组成。前后梁及中后梁之间均由弹簧钢板连接。前后梁的伸缩由装在梁体内的移

22、架千斤顶来实现。根据需要，顶梁下面的液压支柱为13根，其控制方式，可用注液枪和卸载手把，也可用组合操纵阀集中控制。2、并列滑移顶梁支架由两列平行顶梁和立柱组成。两个并列的顶梁之间有移架机构，可实现两个梁交替前移。根据需要，每组顶梁下面的立柱为23根。主要用组合操纵阀控制。也可用注液枪和卸载手把操纵。（二）滑移顶梁支架的结构与主要液压元件1、架体结构它主要由前顶梁、后顶梁、前梁立柱、后梁立柱、后掩护支柱、弹簧钢板、水平推移千斤顶和防护板等组成。2、主要液压元件 立柱、水平推移千斤顶、三用阀、缸口阀（注意：其中的卸载阀与三用阀中的卸载阀的差异）、双向阀（三）移架原理1、后柱支撑，提前柱2、后柱支撑，移前梁3、后柱支撑，支撑前柱4、前柱支撑，提后柱5、前柱支撑，移后梁6、前柱支撑，支撑后柱24 24 乳化液泵站乳化液