液压支架在综采工作面中的应用

６
煤炭科技
２００６ 年第 １ 期
当采煤机经过一架支架，要有 ４ 架支架在不同的位 置完成不同的动作。①当采煤机趋近第 ｋ 架支架 时，为了让采煤机通过并顺利采煤，应操纵护帮液 压缸 ２，收回护帮机构 １；②操纵第（ｋ－ ｌ）架的前梁 液压缸 ３，将前梁 １１ 伸出，进行超前支护；③操纵 第（ｋ－ ｍ）架的推移液压缸 ８，将刮板输送机 ９ 推移 一个步距；④操纵第（ｋ－ ｒ）架，同时完成降下支柱， 将支架向前推进一个步距，再升起支柱，重新达到 初撑力。整个工作面的全部液压支架均需随着采煤 机的移动按顺序完成上述 ４ 个操作，以保证采煤机 往返运动连续采煤。
身推进、防止煤壁垮落、超前支护、防止相邻支架之间漏落矸石，以及防止支架下滑等功能。详
细介绍了液压支架的结构、工作原理及特点，及其在综采工作面中的应用，还介绍了液压支架
乳化液泵站的工作原理。根据潘一煤矿综采投产以来所用液压支架的特点及煤矿特殊地质要
求，分析了液压支架在使用中存在的问题，并提出了支架液压系统的研究方向。
制安装过程、使用效果及注意事项。该装置结构简单，便于操作，使用方便，成本较低，能提高掘
进迎头 １０ ｍ 范围内支架的稳定性，在韩桥煤矿 ３０８ 及其他工作面试用推广后，取得了良好的
社会效益和经济效益，促进了煤矿的安全生产。
关键词：炮掘架棚巷道；整体加固器；操作应用；稳定性
中图分类号：ＴＤ３５３
文献标识码：Ｂ
４ 支架液压系统的研究方向
１—— —乳 化 泵；２—— —蓄 能 器；３———自 动 卸 荷 阀；４— ——手 动 卸 荷 阀； ５— — —安全阀；６———前梁液压缸；７———护帮液压缸；８— ——后柱液压 缸；９— ——前柱液压缸；１０、１１— ——手动换向阀；１２— ——推 移 液 压 缸 ；
Ｗｕ Ｙｉ－ ｓｈｕｎ
（Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ ２３２００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ａｒｅ ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｃｏａｌ ｆａｃｅ ｏｆ ｆｕｌｌｙ － ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｗｉｎｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ．Ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ ｒｏｏｆ， ｃｈａｎｇｅ ｔｏ ｃｏｎｖｅｙｅｒ，ｓｅｌｆ － ｄｒｉｖｉｎｇ，ｈｏｌｄ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｗａｌｌ ｆｒｏｍ ｆａｌｌｉｎｇ， ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ ｏｆ ｌｅａｄ， ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｗａｓｔｅ ｆｒｏｍ ｆａｌｌｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｓ，ａｎｄ ｋｅｅｐｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｒｏｍ ｆａｌｌｉｎｇ ｅｔｃ．Ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｕｐｐｏｒｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏａｌ ｆａｃｅ． Ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｐｕｍｐ ｓｔａｔｉｏｎ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｏｆ Ｐａｎ ｆｒｏｍ ｐｕｔｔｉｎｇ ｉｎｔｏ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｇｅｏｌｏｇｙ ｒｅｑｕｅｓｔ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｚｅｓ ｅｘｉｓｔｅｎｔ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｕｓａｇｅ ｏｆ ｔｈｅｍ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｕｐｐｏｒｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｕｐｐｏｒｔｓT ｆｕｌｌｙ－ ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｗｉｎｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙT ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
２ 液压支架的液压系统及其特点
２． １ 支架的液压系统 图 ２ 为液压支架的液压系统图。６ 为前梁液压
缸。７ 为护帮液压杠。后柱液压缸 ８、前柱液压缸 ９ 分别由手动换向阀 １０、１１ 控制升降。１２ 为推移液 压缸。１３ 为液控单向阀。１４ 为起安全作用的溢流 阀。当工作面煤层倾角 α＞１５°时，应当用防滑液压 缸 １５ 将全部支架依次连接起来，经常进行调整以 防止其下滑。各液压缸的动作靠手动换向阀控制。
关 键 词 ：液压支架；综采；应用
中图分类号：ＴＤ３３５＋． ４
文献标识码：Ａ
采煤工作面是直接开采地下煤层的场所。现代 化采煤方式是采用综合机械化的工作面，其长度 Ｌ 一般为 １００～２００ ｍ。自动式液压支架沿整个工作面 装设，排列成一条可以向垂直于 Ｌ 方向推进的“钢 铁长廊”。在“钢铁长廊”下铺设有刮板输送机，采煤 机骑在输送机上沿 Ｌ 方向往复运动，装有截齿的滚 筒同时作旋转运动，将壁上的煤炭连续地切割下来 （落煤），然后经刮板输送机、转载机和带式输送机 运出采煤工作面。
１３———液控单向阀；１４———溢流阀；１５———防滑液压缸
图 ２ 液压支架的液压系统
当前对支架液压系统研究的 ３ 个方向是： （１） 研制先导控制的电液操纵阀，实现全工作 面支架系统的计算机控制。 （２） 进一步研制适用于高水基高压系统的液压 元件，以提高支架的初撑力和工作阻力。 （３） 研制工作介质为纯水的液压系统及元件［ ２］。
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煤炭科技
Ｎｏ． １ ２００６
ＣＯＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＭＡＧＡＺＩＮＥ
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试验研究
文章编号：１００８－ ３７３１（２００６）０１－ ０００５－ ０３
液压支架在综采工作面中的应用
吴义顺
（安 徽 理 工 大 学 ， 安ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ徽 淮 南 ２３２００１）
摘 要 ：液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备，具有支撑顶板、推移输送机、自
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文章编号：１００８－ ３７３１（２００６）０１－ ０００７－ ０２
韩桥煤矿炮掘架棚巷道加固器的研制与应用
张庭敏
（徐州矿务集团有限公司 韩桥煤矿，江苏 徐州 ２２１０１１）
摘 要：介绍了一种用于炮掘工作面梯形架棚巷道迎头临时支护的整体加固器的结构原理、研
１———护 帮 机 构；２—— —护 帮 液 压 缸；３— ——前 梁 液 压 缸；４———掩护 梁；５—— —后柱液压缸；６———前柱液压缸；７———支架底座；８—— —推
移液压缸；９——刮板输送机；１０—— —顶梁；１１—— —前梁 图 １ 液压支架的结构示意
液压支架手动操作的工作循环：随着采煤机沿 运动方向的位移，液压支架应完成相应的动作。每
液压支架是综采工作面的支护设备，它支护和 控制采煤机落煤以后所暴露的顶板，隔离采空区， 防止矸石进入回采工作面和推进输送机，形成一个 安全可靠的采煤空间。
液压支架具有支撑顶板、推移输送机、自身推 进、防止煤壁垮落（片帮）、实现超前支护，防止相邻 支架之间漏落矸石，以及当煤层倾斜角较大（一般 为 α≥１５°）时防止支架下滑等作用。
２． ２ 支架液压系统的特点 支架液压系统本身很简单，但是由于其工作介
质是含水 ９５％以上的高水基工作液，不能使用通用 的液压元件，因此具有以下特点：
（１）目前国内外绝大多数乳化液泵站都采用 卧式柱塞泵，而 ＩＣＨＹ－ ４ 型乳化液泵站中使用了 ＢＨＰ－ ３２／２０ 型配流径向柱塞泵，效果也不错。
（２）各种液压缸及其零件需要进行表面防锈 蚀处理。
１ 问题的提出
目前煤矿井下炮掘架棚工作面防止放炮崩倒棚 子多采用打撑棍、挡撅、拉杆、锚链捆绑及活动卡式 棚腿联结器等加固措施。活动卡式棚腿联结器由固 定卡、活动卡、连接销、定位楔、锁紧楔、连接板组成， 铸铁制造，工艺复杂，造价较高，比较笨重，不能控制 棚距及棚腿明暗，使用很不方便。迎头掘进过程中
爆破时易出现棚子歪斜、倒棚现象，还经常出现连结 板被崩变形、易断、活动卡丢失等现象，损坏后不易 配制。
（３） 对各种操纵、控制阀的密封性能要求很高。 （４） 在采用液压先导控制的操作系统中，为减 少操作管路，简化系统结构，常用“印刷板”式油路 和多芯软管等元件。 （５）支架 液 压 缸 专 用 的 鼓 形 和 蕾 形 橡 胶 密 封 圈性能良好，工作可靠，寿命长［１］。
３ 液压支架的使用分析
淮南矿业集团自 １９８４ 年潘一煤矿综采投产至 今，已先后使用过 ＺＹ２８、ＱＹ３８、ＢＹ３５、ＰＩＯＭＡ３７、道 梯 ３２、ＺＹ３５Ｂ 型支架。目前仍在使用的有苏南 ３５ 型、苏南 ３８ 型、平阳 ３８ 型支架。从上述支架的使用 效果来看，由于潘一煤矿具有特殊地质要求，其 ８ 槽、１３ 槽均采用了具有大支撑能力，大推溜、拉架 能力，操纵阀性能可靠的苏南 ３８ 型支架。而其他支 架主要存在操纵阀性能差，护帮板摆板机构设计角 度不合理，推移千斤顶能力小等缺点。
１ 液压支架的结构
图 １ 为液压支架的结构示意图。液压支架的支 护功能是通过前柱液压缸 ６ 和后柱液压缸 ５ 将其 前后立柱升起，使顶梁 １０ 顶住顶板，防止工作面的
顶板垮落。顶梁 １０ 和顶板接触之后液压系统压力 增加，达到额定工作压力时液压缸产生的总推力称 为支架的初撑力。随着时间的推移，煤层顶板下沉， 液压系统达到安全阀的调定压力时，前后柱液压缸 产生的总推力称为支架的工作阻力。ＺＺ４００－ １８／３８ 型 液压支架系统压力为 ２８ ＭＰａ，初撑力为 ３ ５１６ ｋＮ，安 全阀调定压力为 ３５ ＭＰａ，工作阻力为 ４ ４００ ｋＮ。