第九章液压支护设备

四、特种液压支架：为满足某些特殊要求而发展起来的液压 支架，在结构形式上仍属于上述三种基本架型中的一种。
1.放顶煤液压支架：用于特厚煤层采用冒落开采时的支护顶 板和放顶煤。
ZF7500/18/35全电液控制系统放顶煤液压支架
2.铺网支架：特厚煤层以采用分层开采时既能支护 顶板又能自动铺网的液压支架。一般是在掩护式 支架上增加铺网机构而成。
ZYP3200/17/37掩护式铺网支架
3.三软支架：指适应三软煤层的支架。三软煤层是煤质软 （易片帮）、顶板软（破碎、不稳定）、底板软（易陷底） 的煤层。要求选用掩护型架型，可带压移架，护帮和护顶 可靠，加大底座触地面积。
贵州盘江ZF2800-15-24“三软”放顶煤支架
4.端头支架：工作面与上下顺槽连接处用的支护设备。 要求其不仅能有效支撑顶板，而且能与各种设备配套。 分主架和副架两部分。移架时，副架撑顶，移主架； 然后主架撑顶移副架。
3）滑移顶梁支架：安全性和劳动强度介于单体液 压支柱和液压支架之间，用于普采工作面。使用 较少。
二、回采工作面顶板的组成及分类
（一）组成：
1.伪顶：直接位于煤层上方，是极易垮落的一层岩 石。厚度一般为0.3-0.5米，常随采随落。有些煤 层不出现伪顶。伪顶对支护设备一般无影响。
2.直接顶：位于伪顶或直接位于煤层上方的一层或 几层岩层，厚度一般不大，不很坚硬。常随回柱 或移架而冒落。
3）稳定顶板即完整顶板：不易发生局部冒落。
4）坚硬顶板：极难冒落。
2.老顶分类：按周期来压分类。周期来压越不明显，作用于 支架上的载荷就越小，而且稳定。反之，载荷就大，且有 冲击。
Ⅰ级顶板：周期来压不明显； Ⅱ级顶板：周期来压明显； Ⅲ级顶板：周期来压强烈； Ⅳ级顶板：周期来压极强烈
三、液压支架的组成及工作原理 1.组成：立柱、顶梁、掩护梁、前后连杆、底座、 操纵阀、千斤顶、推移装置等。
1.结构特点：①有一较宽的掩 护梁；②底座、前后连杆、 掩护梁形成两个四连杆机 构；③顶梁较短；④立柱 少（2根）且倾斜布置；⑤ 有侧护板。
2.性能特点：①支撑力较小， 切顶性较差；②掩护性好； ③能承受较大的水平推力； ④不易破碎顶板，可带压 移架，反复支撑少；⑤作 业空间和通风断面小。
3.适用范围：顶板不稳定或中 等稳定，老顶周期性来压 不明显、瓦斯含量小的破 碎顶板。
适用于：除遇水膨胀底板、软底板和无泵站以外 的所有场合。
2.外注式单体液压支柱的主要元件 1）三用阀 包括： ①单向阀：闭锁液体 ②安全阀：防过载 ③卸载阀：卸载降柱
2）注液枪：接入三用阀的进液阀筒（单向阀），将泵站的 高压液体注入单向阀，液体进入下腔，进行升柱。
外注式单体液压支柱
二、滑移顶梁支架：机械化程度介于单体液压支柱 和液压支架之间，适用于不上综采的地方煤矿的 缓倾斜中厚煤层一次性采全高或厚煤层放顶煤工 作面。结构简单，重量轻，造价便宜。
BRW400-31/5乳化液泵站
二、泵站液压系统
• 对泵站液压系统的要求： 1.设自动卸载阀，保证及时供液及时卸载。
泵组一直工作，当工作面不用或少用乳化液 时，泵出的高压液卸载回乳化液箱，不再送工作 面。
2.设手动卸载阀，以实现泵的空载起动。 3.设单向阀，防止停泵时液体倒流。 4.设蓄能器，吸收泵的流量脉动和系统的液压冲击。 5.设乳化液配比装置，保证乳化液的合理配比。
ZZFT6400/20/30S型端头支架
9.2 液压支架的主要部件及结构 一、液压缸
液压支架中的液压缸主要分为两类：立柱和千斤顶。
（一）立柱：用于承受顶板载荷，调节支撑高度的液压缸 称为立柱。按其伸缩级数分为单伸缩立柱和双伸缩立柱。
立柱的结构形式：
1）单伸缩立柱：单伸缩立柱分为带机械加长杆和不带机械 加长杆两种。
机；以刮板输送机为支点拉动液压支架前移。
3.液压支架的工作原理： 1）四个基本动作：升柱、降柱、推溜、移架 2）工作原理：
4.立柱的工作阶段及特性曲线
1）工作阶段：立柱的一个完整的工作循环可分为四 个阶段：
①初撑增阻阶段：从顶梁接触顶板开始，到立柱下 腔压力达到泵站压力为止。
支撑力：立柱：
fc
1 4
• 工作阻力(KN) Yield load
9900
• 支护强度(MPa) Support density 0.85-0.94
• 底座比压(MPa) Floor pressure
2.27
• 推移步距(mm) Travel
960
• 立柱缸径、型式 Support leg type
φ280单伸缩
ZZ4000/17/35K支撑掩护式支架
固定活塞式
浮动活塞式
活塞杆的作用力等于腔内压力与作用面积之积。即
F=ps
固定活塞式：
活塞杆向外的推力F推＝ps塞 活塞杆向内的拉力F拉＝ps环，可见 F推＞F拉 浮动活塞式：
活塞杆向外的推力F推＝ps杆 活塞杆向内的拉力F拉＝ps环 可见 F推＜F拉 正好适合推移千斤顶移架力大于推溜力的实际需要。
作业： 1.液压支护设备的作用是什么？ 2.液压支架有哪几种基本架型？ 3.特种液压支架有哪些类型？ 4.支撑式支架在结构和性能上各有何特点？ 5.掩护式支架在结构和性能上各有何特点？ 6.为什么推移千斤顶常采用浮动活塞式结构？ 7.单体液压支柱的三用阀由哪三种阀组合而成？各
有何作用？ 8.乳化液泵站的作用是什么？它由哪几部分组成？ 9.对乳化液泵站有哪些要求？
3.老顶：位于直接顶之上而坚实、节理裂隙和层理 都不发育的整体岩层。能在采空区维持很大悬露 面积而不随直接顶一起垮落，其垮落步距的长短 对支护设备的载荷大小有决定性影响。
（二）分类：
1.直接顶分类：
1）不稳定顶板即破碎顶板：很容易冒落，冒落能基本充满 采空区。
2）中等稳定顶板：强度较高，但有大量节理裂隙，局部较 完整，厚度不大，冒落后不能充满采空区。一般支护设备 前移后随即冒落。
DBT公司生产的掩护式液压支架
(三）支撑掩护式支架
支撑掩护式支架吸收了支撑式和掩护式 支架的优点，兼有两者的结构特点和性能 特点，适用于各种顶板。
优点：支撑力大，切顶性好，防护性强，稳 定性好，通风断面大，应用范围广。
缺点：结构复杂，成本较高。
• 支架高度(M) Support height
2.95-5.0
②多立柱垂直支撑（4 －6根）；③后部设挡 矸装置和复位装置。 2.性能特点：①支撑力大、 切顶性好；②工作空间、 通风断面大；③易压碎 顶板；④抗水平载荷能 力差；⑤护矸能力差。 3.适用范围：直接顶稳定， 老顶有明显或强烈周期 来压，水平推力小的煤 层。
晋城垛式支架ZZ7200/23/38
（二）掩护式液压支架：
工作程序： 1.空载起动：手动卸载
阀接通，启动泵。 2.正常供液运行：单向
阀和交替进液阀起 作用，高压液去工 作面。 3.卸载运行：泵站压力 升到先导阀的调定 压力时，先导阀和 主阀相继开启，回 液降压。 4.安全保护：当系统压 力过载而卸载阀失 灵时，安全阀打开， 泵排出的高压液直 接由安全阀喷出， 减压卸载。
D
2
pd
支架：Fc=nfcη
②承载增阻阶段：从初撑结束开始，到立柱下腔压
力达到压力阀的调定压力为止。
立柱支撑力：
fz
1 4
D
2
pa
③承载恒阻阶段：从安全阀第一次溢流到支架卸载 降柱为止。
④移架阶段：从降柱开始到下一次升柱。
2）特性曲线
四、液压支架的基本架型 （一）支撑式液压支架： 1.结构特点：①顶梁较长；
ZJH型滑移支架
三、切顶支柱：具有放顶和推溜作用，间隔 布置在放顶线单体液压支柱之间。
9.4 乳化液泵站
一、乳化液泵站的功用和组成
1.功用：向工作面上的液压支架和单体液压支柱输送高压乳 化液。一般设在运输巷内，远距离供液。
2.组成：由两个乳化液泵组、一个乳化液箱、一套压力控制 和保护装置构成。
2.各部分作用： 1）立柱：支撑在顶板和底座之间承受顶板载荷、调节
支撑高度。 2）顶梁：直接与顶板接触承受顶板压力，并为立柱及
掩护梁提供连接点。 3）掩护梁：与采空区冒落岩石接触并阻挡其涌入工作
空间，承受冒落岩石的压力和来自顶板的水平推力。 4）前后连杆：与掩护梁及底座一起在支架两侧形成两
个四连杆机构，使支架能承受一定的水平载荷。 5）底座：座落在底板上，将来自顶板的载荷传给底板。 6）操纵阀：控制支架各类液压缸，实现各种动作。 7）各类千斤顶：实现除支架升降外的其他动作。 8）推移装置：以液压千斤顶：用于实现移架、推溜、护帮、侧 护、前梁伸缩等动作的液压缸称为千斤顶。即 液压支架中除立柱以外的所有液压缸统称为千 斤顶。
结构类型：分为柱塞式和活塞式两大类。柱塞式 因只能实现单作用而使用较少，使用最多的是 活塞式。
活塞式中，又可分为①固定活塞式②浮动 活塞式。
浮动活塞式因能实现拉力大于推力而广泛 应用于推移千斤顶上。
《矿山机械》
第九章液压支护设备
9.1 概述
一、液压支护设备的用途及分类
1.作用：对采煤工作面的顶板及冒落的岩石进行支 护。
2.分类：
1）单体液压支柱：安全性较差，劳动强度较大， 用于普采工作面。 20世纪40年代出现。
2）液压支架：安全性好，效率高，劳动强度低， 用于综采工作面。液压支架有向高工作阻力、高 压供液、架型多样化和操作自动化发展的趋势
二、阀类 1.控制阀： 1）液控单向阀：闭锁立柱和千斤顶腔内的液体。
2）安全阀：防止立柱或支架过载。
安全阀
液控单向阀
2.操纵阀：实质上是方向控制阀，起换向作用。
三、顶梁及掩护梁 1.顶梁
2.掩护梁 3.连杆
四、底座
五、导向装置： 为防止移架时 因架间有间距 而发生偏移或 下滑现象而设 的装置。如带 有侧护板，则 可利用侧护板 为导向。