中位放顶煤液压支架总体结构设计

设计题目：ZFS1600/12/26型液压支架的设计设计专题题目：ZFS1600/12/26型液压支架掩护梁设计设计主要内容和要求：1.设计要求：完成液压支架总体方案确定及设计主要零部件设计完成设计图纸（折合0＃）3～4张2.主要工作参数：设计题目：ZFS1600/12/26顶板条件：Ⅱ级1类工作阻力：1600N推溜力：100kN拉架力：150kN底板比压：1.0Mpa泵站压力：32Mpa煤层倾角： 15º院长签字：指导教师签字：摘要液压支架是综采工作面支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。

液压支架的种类有很多，但其基本功能是相同的。

根据液压支架各部件的功能和作用，其组成可分为4个部分：⑴承载结构件，如：顶梁，掩护梁，底座，连杆，尾梁等。

起主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。

⑵液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。

其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。

⑶控制元部件，包括液压系统操纵阀，单向阀，安全阀等各类阀，以及管路，液压，电控元件。

其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作特性。

⑷辅助装置，如推移装置，护帮装置，伸缩梁装置，活动侧护板，防倒防滑装置，连接件，喷雾装置等。

这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必须的装置。

关键词：液压支架，支护设备，掩护梁，操纵阀AbstractHydraulic support is a syntheses coal cutting working face support facility，its primary function is supporting coal cutting top tray，attendancing safe operation space，processing working face coal cutting transportation device. There's many kinds of hydraulic support，but these fundamental function is the same. According to the function and effection of each partial hydraulic support，there's 4 parts as follows:(1)Support structure section, such as headpiece、covering girder、 underframe、pitman、tail boom. Burden of receiving、transfering top tray and rocky plays an important role in it.(2)Hydraulic ram，it include crutch and many jack.Its primary function is realizing different kinds of movement of bracket and producing hydraulic power.⑶Control section，it includes hydraulics control valve、non-return valve、relief valve and so on.There's also pipeline，hydraulic pressure，electric control element.Its primary function is control bracket each hydraulic ram movement and ensuring required double-shift work characteristic.(4)Auxiliary device, such as process device、 protect device、flex girder device、activity side rack、prevent fall and non-skid device、junction piece、spray system.These device are obligatory ones which can realize the certain movement or function of bracket. Keywords：hydraulic support，support facility，covering girder，control valve.前言放顶煤采煤方法，就是在开采煤层的底部，或在特厚煤层中部位置，布置采煤工作面，利用工作面矿山压力的作用或辅以爆破等方法，竟顶煤破碎并促使其垮落，而后将垮落的顶煤有工作面后方或工作面支架前方放出。

放顶煤采煤方法在很早以前就用于开采厚煤层。

如我过以前使用过的高落式采煤法，就属于这种采煤方法。

在当时，放顶煤开采是不正规的，完全手工式的，而且煤炭损失特别大，长期以来受到严格限制。

随着煤层开采技术的发展，特别是煤矿支护设备的发展，放顶煤采煤法已经发展成为一种正规的采煤方法。

放顶煤开采方法的应用条件，也由开采残留煤柱、极不稳定的特厚煤层，发展到稳定的各种倾斜煤层的常规工作面，特别是赋存稳定的长壁工作面的开采。

放顶煤开采方法按工作面的巷道不止方式可分为：缓倾斜、倾斜特厚煤层预采分煤层（铺网或不铺网）放顶煤开采法；缓倾斜、倾斜特厚煤层顶采中间层放顶煤采煤方法：缓倾斜、倾斜特厚煤层一次采全厚放顶煤采煤法；急倾斜特厚煤层水平分段放顶煤采煤法。

按放顶煤工作面的回采工艺方式可分为：炮采放顶煤开采；普通机械化放顶煤开采；综合机械化放顶煤开采。

中位放顶煤液压支架是当前我国应用数量较多，分布面较广的综放支护设备。

中位放预煤液压支架已不仅是一种单纯维护工作面空间的文护设备，还是一种依靠矿山压力破碎煤体，具有放煤功能的综采设备。

中位放顶煤液压支架按其结构型式可分为两类：单铰点中位放顶煤支架和四连杆中位放顶煤支架。

在毕业前借助设计这次很难得的机会，在老师耐心的指导下，利用自己在大学所学的书本知识和实习结合，对中位放顶煤液压支架的掩护梁的结构和受力分析设计和计算。

由于时间仓促和本人水平有限，在设计过程中会有缺点和不合理的地方，恳请老师给予宝贵的意见，并给予批评和指正。

目录1.放顶煤开采概述1.1我国厚煤层分布与赋存状况 91.2国外放顶煤开采发展历史 141.3国外放顶煤液压支架 161.4放顶煤综采技术的优越性 252.中位放顶煤液压支架总体结构设计2.1液压支架的工作原理 272.2液压支架的主要技术特征与工作参数 292.3液压支架总体方案设计 303.中位放顶煤液压支架架体部分的设计计算3.1铰接式顶梁掩护支架 453.2放顶煤液压支架结构件的强度计算与校核 504.设计液压元件及系统4.1拟定支架液压系统 635.中位放顶煤液压支架的使用与维护73后记751.放顶煤开采概述1.1我国厚煤层分布与赋存状况我国煤炭资源十分丰富，1985年全国另计探明煤炭总储量为7822亿tl其中厚煤层的储量占首位，接近总储量一半。

根据1988年我国统配煤矿统计，原煤产量按薄、中厚及厚煤层的比重分别为10．40％、43．97％及45．63％；若以可采储量统计，则分别为17．36％、37．84％及44．80％。

我国厚煤层赋存几乎遍及全国，其中以东北及西北地区尤为丰富，15个省46个矿务场赋存有5m以上的持厚煤层，储量超过100亿t，但地质条件比较复杂。

厚煤层可来储量所占比重员高的省及自治区为甘肃(93．96％)，新疆(70．N％)及宁夏(65．06 %)。

在山西、河南、河北、山东及陕西省，3．5—8m厚煤层的储量也占很大比重。

1.1.1缓倾斜厚煤层整层垮落一次采全高综采。

近年来，国内外采用大采高支架(结构高度大于3．5m)、利用整层垮落一次采全高方法开采缓倾斜厚煤层(采高在3．5—5m之间)取得了较好的经济技术效果。

我国大采高支架己研制l0余种架型，可分为两柱掩护式和四柱支撑掩护式两类；支架结构高度为3．8、4．2、4．5、4．7及5．0米；支架阻力从800、2000、2400、3200、3600、4000、4800、5200、5600至l0000kN／架。

从支架使用效果看可分为三种情况：（1）架型与煤层赋存条件适应，使用效果较好的有德国6320—23／45型，BY320—23／45和BY360—25／50型掩护支架，并在开滦范各庄矿、林南仓矿及邢台东庞矿，均实现了年产百万吨。

（2）实际采高在3．5m左右，末完全显示出大采高特点的有QY320—20／38型、ZY400—18／38型及BY480—22／42型支架，在徐州庞庄矿70l采煤工作面、兖州兴隆庄矿5301采煤工作面和西山官地矿1830l采煤工作固使用，前两种分别达到工作面月产66139t和69568t。

（3）因架型或参数与煤层赋存条件不适应，试验效果不佳的有铜川局李家塔矿使用的Jz—1型掩护支架和金华山矿使用的Yz—I、II型掩护支架，以及开滦范各庄矿试用的BYZ型掩护支架。

大采高支架不仅在中国，在原苏联、德国、波兰、法国、捷克和斯洛伐克等国多数使用效果较好，然而，也还存在不少问题，主要是：（1）架型或参数与煤层赋存条件不适应，尤其表现在支架工作阻力偏低，造成支架变形，损坏严重，乃至被迫停产。

（2）支架稳定性差，造成支架倾倒。

这主要是由于支架高宽比过大，加之零、部件间隙过大，当使用在倾角大于12。

左右的煤层时，形成支架顶梁组件向支架顶、底面垂直线的倾斜下方严重偏移，受载后使支架零、部件损坏、甚至倾倒。

（3）掩护梁易开裂，四连杆变形。

造成这种损坏的主要原因是，底座与顶梁发生水平错动并产生扭转变形造成的。

（4）两柱式掩护支架的平衡千斤顶易损坏。

主要原因是当掩护梁与顶梁间夹角过大，使平衡千斤顶活塞杆全部伸出形成刚性受力时，造成导向套被拉出缸口或结构件耳子拉裂、销轴变形。

（5）煤壁易片帮，工作而与巷道交接处的端头三角煤矿难以维护。

由此可见，要使大采高支架在缓斜厚煤层整层一次采全高达到高产、高效、降低成本、节约费用的目的，就必须解决好上述存在的问题，做到充分了解煤层的赋存条件，合理选择支架工作阻力及主要技术参数；优化结构设计，保证足够的安全系数，认真加强管理和维护，“选好配套设备才能获得良好的使用效果。

1.1.2放顶煤综合机械化开采放顶煤综合机械化开采的实质是：在开采煤层的底部(沿底扳或在煤层中某一高度范围的底部)布置综采工作面，除用正常的三机(采煤机、输送机及液压支架)采煤外，还利用矿山压力或辅以人工松动方法使工作面上方的顶煤破碎，并随工作面推进而在前方或后方放出并回收，这样的采煤法称为放顶煤综采。