浅谈液压支架初撑力
液压支架初撑力对工作面煤壁片帮的影响分析
第一作者简 介 ： 张福根 ， ，９３年 １ 男 １６ ２月生 ，９ ７年毕业 于 １８
太原工业大学信息工程 系电测专 业 ， 师 ， 工程 山西省 电子 系统 工
程公 司 ， 山西省太原市迎泽区新建路 ｌ ，３０ ２ ０号 ０ ０ ０ ．
Ｓｕ ｙｏ ｔ ａ ｔｄ ｎＡｎｉ ｍｍｉｇＣａ ａ ｉｔ ｆ Ｖ ｒｑ ｅ ｃ ｏ ｗａ ｄｎ ｙ ｔｍ ｊ ｎ ｐ ｂｌｙｏ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙＦ ｒ ｒ ｉｇＳ ｓｅ ｉ Ｔ
于煤矿生产 中的长壁 工作面来 说 ， 尤其是 采高较大 的、 煤层较 软
设增压设备等 。第二 ， 因素 。支架操 作工完全依靠经验决定 人为
是 否停止 升柱 ， 而且供 液时间短 ， 支架难 以达 到额定初 撑力 。 使
的综采工作 面 ， 煤壁片帮现象较 为普遍 ， 的甚 至影响 了煤矿 的 有
摘 要 ：通过 对液 压支架初 撑力不足的原 因分析和 不同初撑 力对工作 面煤壁破坏 的
பைடு நூலகம்
数值模拟 分析 ， 出提 高支架初 撑力可 以有 效减 少工作 面煤壁片帮 ， 指 并提 出 了提 高液
压 支架初 撑 力 的措 施 。
关键词 ： 煤壁 片帮 ； 撑力 ； 初 数值模拟 中图分类号 ：Ｄ ５ ＋ Ｔ ３ ５． ４ 文献标识码 ： Ａ
安全生产 。煤壁片帮是多种因素共同作用的结果 ， 而液压支架的
在 实际生产中 ， 了防止管道破裂 ， 为 管理人 员把泵压设置 得低于 额定压力 ， 这样使得液压支架达不到额定初撑力 。 管理人员 日 常 维 护不足 ， 系统存在 跑 、 滴 、 液压 冒、 漏现象 ， 造成供 液系统 的压
第 ２ 期 ３
收稿 日 ：０ １０ — ４ 期 ２１—６Ｏ
液压支架(柱)初撑力不足的原因分析
般认为液 压 支架 （ ）是 根据 液压传动 原理来 实 现对顶板 的支 撑 ，初撑过 程是 动压 和静压传 递 柱
立 柱初撑力 的大 小 取决 于 泵 站 的额 定压 力 、初 撑 过 程 中管 路 阻力 与 泵 站 额 定 流量 成 正 比
过程
初撑 压力 是泵 站额定 压力 减去 管路 阻力 ｌ ．由此 普遍 把 初撑 力 不 足 的原 因归 纳 为 泵站 额 定 或调 定 压 ４ ｊ
（）进液 阀打开 之后 ，由于压差 的作 用 ，管 内液体 流 向支 柱 ，同 时 压力 降 低 ，压力 Ｐ 转换 成 速 ２
度 ， 即
ｖ ＝ Ｐ／ ｐ （ ａ），
式中， ｎ为管 内压 力波传播 速度 ．这 一过程 以速度 向泵站 方 向传递 ，同肘 由于牯 性 阻 力 的原 因产生
水锤 衰减 ；
液压 支架 （ ）初 撑力 不 足 的原 因分 析 柱
明平 美 ，邓 乐 ，扬 圣 奇
焦 作 工 学 院 机 械 工 程 蔫 ．河 南 焦 作 ４ ４ ０ ） ５ ０ ０
摘要 ：液压 支 架 （ ）初撑 力不足迄 夸 尚未得到根 本 解决 ，过去 分析研 究这一 问题 时，对液 柱 压 支 架 （ ）初 撑 过程供 液 系统 中的 瞬 变现 象重视 不够 而存 在 某些 不足 柱 本文利 用 瞬态流理
力过低 、初撑稳 压 时 问短、供液 压力 损失 严 重 、漏 液 、多人 操 作或 多 架 同 时操 作等
我们 注 意
到 ，这 些结论基 本 上都 是用流体 动静 力学分析 得 到 的 ，对其 中的 流体 瞬变 现 象没 有 引起 足 够 的重视 ， 因而导致 分析 尚不够 充分 ．实际上 在 升柱过 程 中立 柱下 腔内 的压 力是 较低 的 ，与泵站 的额 定压力 几 乎无 关 ；而立柱 接触 顶板 之后 ，管 路 内的 流量将 远 低 于 泵站 额 定 流 量 ，流速 接近 于 零 ，管 路 阻力较 小 在 液压 支 架 （ ）的升柱 初撑过 程 中 ，泵 站 、管路 系统 内压 力 、流量 是不 断变化 的，初撑过程 是 柱 压力 波在 系统 中来 回传递 的过 程 ，应该 利用 瞬态 流理论 来进 行 分析 计 算 ．下 面 以单 体 液压 支柱 为 例 ， 简要叔 述初撑 过程供 液 系统 中的瞬态 流动 ． （ ）向立 柱下腔 供 液之前 ，管路系 统 内乳 化波速 度为 零 ，压 力为 泵站 自动卸 荷阁 调定压力 ； １
08-9-支架选型及原理
支架。
2、支架的底座要适应底板岩石的抗压强度，以 防止支架底座压入地板内。底板软硬程度或强度 大小，决定了底座结构形式和支承面积。底座是 液压支架的主要承载部件，它将顶板压力传至支架的安装
学 习 内 容
第一节 支架安装方法的确定 第二节 安装支架需具备的条件
第三节 支架的工作面安装
第 一 节 支架安装方法的确定
一、综采液压支架安装方法的分类：
1、根据支架的运输和组装方式分为：
整体运输、整体安装；半解体运输、整体安装
解体运输、整体安装； 解体运输、解体安装
整体运输、整体安装：
液压支架在地面整体装车，或从已收尾的工作面整体搬运 至新工作面进行安装。整个作业过程中，不对液压支架的部件进 行拆卸与安装。 适用于辅助运输系统设备先进且机械化程度较高 的矿井。一般要求运架巷道断面大，运输环节简单、方便，作业 空间宽敞等条件。整体运输与整体安装的方式具有安装效率高、 工艺简便、便于组织和管理、设备不易损坏、易保证安装质量等 优点。缺点是所需巷道断面大、运输能力要求高、轨道质量要求 高、装卸支架难度相对较高。需制作仿支架尺寸的模拟车进行运
座中部排矸性能好,但底座面积小,相对底板比压较大,不适用于松软
底板条件;稳定性差,不适宜于大高度、大倾角支架;
2.3、刚性分体式底座：由左右对称的两部分，两者之间在前端
用一刚性过桥连接，后部通过箱形结构过桥连接组成刚性整体。 同时具有分体式底座排矸性能好的优点，虽对底板比压较大，但 若加装辅助提架机构则可用于各种底板条件。
其关系为: P =n×m×Y计算, 式中 P———液压支架支护强度,t/m2; m———采高,2.5m; Y———顶板岩石容重取Y=2.7t/m3; n———不同条件下的倍数:
液压支架工作原理和分类
第一节 液压支架工作原理
一、支架升降
1. 初撑 操纵阀8处于升柱位置，由泵站输送来的高压液体，
经液控单向阀6进入立柱的下腔，同时立柱上腔排液，于 是活柱和顶梁升起，支撑顶板。当顶梁接触顶板，立柱下 腔的压力达到泵站的工作压力后，操纵阀置于中位，液控 单向阀6关闭，从而立柱下腔的液体被封闭，这就是支架 的初撑阶段。支架立柱在达到泵站额定压力时产生的工作 力之和（忽略摩擦力）称为初撑力。
二、掩护式支架
掩护式支架是以单排立柱为主要支撑部件并带有掩护 梁的液压支架。一般用于直接顶中等稳定以下，顶板周期 来压不强烈的采煤工作面。
根据立柱布置和支架结构特点，掩护式支架分为支掩 掩护式支架、支顶掩护式支架和支顶支掩掩护式支架三种。
支掩掩护式支架有四连杆稳定机构，两根立柱支撑在掩 护梁上，短顶梁及掩护梁铰接，有平衡千斤顶。分为插底 式（底座插入刮板输送机中部槽下）支架和不插底式支架 两类。立柱通过掩护梁对顶板进行间接支撑，支撑效率低， 顶梁短，控顶距小；多数在顶梁与掩护梁之间设有平衡千 斤顶，少数支架只设机械限位装置；顶梁后部与掩护梁构 成的“三角带”易卡进矸石，影响顶梁摆动，故一般在顶 梁后端挂有挡板，作业空间狭窄，通风面积小；插底式支 架配用专门的下部带托架的输送机，支架底座前部较长， 伸入输送机下部，对底板比压小，是不稳定顶板和软底板 工作面的主要架型。不插腿式支架配套通用型刮板输送机， 底座前端对底板比压大。
复位机构设置在底座箱中，通过橡胶或复位千斤顶扶定 立柱缸体，同时允许缸体轴向微量窜动。当顶梁受到水平 推力时，立柱出现倾斜，复位机构在立柱倾斜力作用下发 生变形，使立柱对顶板的水平推力有一定抵抗能力。当降 架后，立柱随橡胶或复位千斤顶作用而正位，保证立柱在 升架时能以正常状态撑紧顶板。支架前移由推移千斤顶实 现。
综采工作面初撑力管理制度
综采工作面初撑力管理制度加强液压支架和单体柱初撑力管理,是防止综采工作面发生顶板事故的有效措施。
结合我矿综采工作面现场情况，特制定综采工作面初撑力管理规定如下：一、液压系统及支架现场管理考核办法：1、泵站压力必须达30MPa以上，每降低1MPa处罚500元；泵站压力表完好、指示正确，否则处罚500元/次；2、乳化液浓度达3%-5%，一次不达标处罚500元；必须配备完好糖量仪，无糖量仪处罚500元，糖量仪不完好，处罚200元；3、液压系统完好不窜液、漏液，否则处罚100元/处；4、漏液、破管、吹密封必须当班处理，自落柱、油缸必须有效支护或进行监护，否则处罚100元/处；各生产班对工作面液压系统有检查记录，检修班有液压系统检修记录；无记录处罚100元/次；生产班移交问题必须处理，否则处罚100元/条；5、队组必须有初撑力管理制度，每班对当日所架设单体柱、支架初撑力进行检查并且对不合格柱进行记录和考核；无记录或记录不全，处罚100元/次，对不合格项目未落实责任进行考核，处罚100元/次；管理制度中要明确对自落单体柱及自落支架的管理，包括巡查、汇报和处理等情况的落实和考核；6、工作面智能压力表达支架总数10%以上，少一块处罚2000元，不能正确显示，处罚500元/块；普通压力表每架两块，少一块或损坏处罚200元；7、液压支架前柱初撑力达24MPa以上，达标率达95%以上；前梁初撑力达24MPa以上，达标率达95%以上。
前柱初撑力达标率在85%~90%，处罚50元/架；前柱初撑力达标率在85%以下，处罚100元/架；前梁初撑力达标率在90%~95%，处罚50元/架；前柱初撑力达标率在85%以下，处罚100元/架；支架前梁或立柱出现自落，处罚200元/处；二、单体柱现场管理考核办法：1、在综采工作面两巷打设的单体柱出现压弯、损坏，按照原价进行罚款处罚；单体柱出现压死、贴帮，当月内重复出现问题进行逐次累加考核。
液压支架的工作原理_液压支架工作原理详解
液压支架的工作原理_液压支架工作原理详解液压支架的工作原理_液压支架工作原理详解液压支架工作原理说明一、液压支架的基本形式:1. 支撑式液压支架：顶梁较长一般超过4M左右，立柱垂直于底座，有较强的支撑力。
2. 掩护式液压支架：顶梁较短一般超过3.5M左右，带有掩护梁，分隔采空区和作业空间，立柱倾斜分布，作业空间和通风断面较大。
3. 支撑掩护式液压支架：有上述两种支架的优点，采用四连杆机构，能更好的承受顶板水平分力和扭转分力，有较强的支撑和切顶作用，但价格较贵。
二、液压支架的型号及规格：1.掩护式支架：2．放顶煤支架：3.履带行走式支架：4.过渡支架：三、液压支架的结构：顶梁、掩护梁、前连杆、后连杆、底座、推杆、单侧护装置、立柱、各种千斤顶、液压系统、支架设置销轴等连接机构。
1-护帮装置；2-顶梁；3-推杆；4-底座；5-立柱；6-操纵装置；7-顶梁活动侧护板；8-推移千斤顶；9-掩护梁活动侧护板；10-平衡千斤顶；11-掩护梁；12-前连杆；13-后连杆1.侧护板的作用：侧护板的作用：消除相邻支架的架间间隙，防止冒落矸石进入支护空间；作为支架移架过程中的导向板；防止支架落后倾倒；调整支架的间距2.顶梁：顶梁是用于支护、控制、管理工作面上方的顶板，顶板的压力通过顶梁传递到两根立柱上。
为了更好地支护煤壁上方刚暴露出的顶板，顶梁前端上翘，顶梁为双侧活动侧护板。
3.伸缩梁伸缩梁是由钢板拼焊成的整体结构，它的主要作用是超前支护。
当采煤机采过后，没有移架前伸缩梁伸出，护住顶板，可实现及时支护；当煤壁出现片帮时，伸缩梁可伸入煤壁线以内，及时维护顶板，避免引发冒顶。
ZY10000/27/56D 型液压支架顶梁结构图3.掩护梁：顶板来压后，经顶梁和掩护梁连接销轴，把来压传递到掩护梁上，再通过掩护梁传递到连杆以及底座上。
再传递过程中掩护梁承受扭矩、弯矩的作用。
而且还受到顶板冒落矸石的冲击。
因此要求掩护梁有足够的强度与刚度。
浅谈综采工作面液压支架的应用
（ 上接第 ２ ８ ６页 ） ４ 结语
【 参考文献 】
［ １ ］ 王华 ． 居住社区 中的“ 邻里交往” 与“ 空间环境” 分 析［ Ｊ ］ ． 建筑知识， ２ ０ ０ ４ （ ３ ） ： ４ ６ —
目 前． 我国居住 区空间环境 的设计 以追求视觉景 观为单一主要 目 ４８ ． 标． 对 于促进交往 的户外环境设计研 究多停 留于理念及对 国外研究的 ［ ２ ］ 潘宜 ， 洪亮． 居住建筑［ Ｍ 】 ． 武汉： 武汉工业 大学出版社， １ ９ ９ ９ ．
究 在 实 践 中 不 断 发 展 完 善 。 ｅ
［ 责任编辑 ： 王迎迎 ］ （ 上接第 ２ ８ ７页 ） 面的使用性能 填补高速公路的网状裂纹 。一次性 填 仅仅需要养护技术人员有着高超 的技术水平 ． 还需要他们具有极 强的 补车辙、 铺装路 面 ， 改善路面的使用性能。 微表处技术应用 领域不 断扩 工作责任心 。此外 ， 公路 的养护需要 因地 制宜 ， 结合 实际情况进行养 大． 从而能切实应 用与轻度车辙 的修补 ． 在高 速路面上形 成较厚 的铺 层． 填充不规则路面。 同时还 可作 为路面 防水使用 的下 封层 ． 加铺在水 泥路 面或是桥 面上 作为抗滑 的磨 耗层等 。正是 由于微表 处技术 的发 【 参考文献】 ［ １ ］ 肖陈． 乳化沥青在公路预防性养护中的应用［ Ｊ ］ ． 科技创新导报， ２ ０ ０ ８ （ ２ ３ ） ． 展． 在高速公路 的路 面养护中得到了广泛的应用。
借鉴 。随着城市化 的进一步发展 ， 相信更多设计人员 与地产 商会 越来 ［ ３ ］ 启明． 住宅建设与人类社 区的可持续发展们． 时代 建筑， １ ９ ９ ７ （ １ ） ： ２ ２ — ２ ５ ． ４ ］ 朱家瑾 ． 居住 区规划设计【 Ｍ ］ ． 北京 ： 中国建筑工业 出版社， ２ ０ ０ ０ ， ９ ， ７ ７ ． 越重视社 区邻里交往 问题 ． 使如何优化空 间环境质量 以促进 交往的研 ［
初撑力对支架工作状态的影响
初撑力对支架工作状态的影响
支架的基本作用有两个：即支和护。
所谓支，是指支架对顶板上位岩层的支撑作用，即主要针对基本顶岩层载荷；所谓护，是指对顶板下位岩层的维护作用，妈主要针对直顶的下位岩层。
在顶板控制中，支撑和维护构成互为条件的两个方面。
若支架没有足够的支撑力，在顶板来压期间就无法维护直接顶下位岩层的稳定；若支架没有良好的护顶作用，支架与顶板的接触条件恶化，支架的初撑力不能充分发挥，仍不能取得好的支护效果。
因此，支撑是顶板控制的前提，维护是顶板控制的保障。
在《缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类》行业标准中，将直接顶按其稳定性分为：不稳定、中等稳定、稳定和非常稳定4类。
根据顶板压力显现强烈程度，将基本顶分为：压力显现不明显、压力显现明显、压力显现强烈、压力显现非常强烈4个级别。
该分类中还给出了顶板分类对液压支架、单体液压支柱的支护强度要求等参考件。
在支护设计中。
护是解决直接顶下位岩层的稳定性问题，即支护密度的量值问题；支是解决顶板（直接顶和基本顶）作用于支架上载荷问题，即支护强度的量值问题。
通常把这种由于基本顶的周期性破断在采煤工作面支护系统中产生明显作用的力学现象称为周期来压。
两次周期来压之间的距离称为周期来压步距。
通常周期来压步距在初次来压步距的40%以下。
基本顶发生初次破断，大面积垮落，使工作面才力增大称为初次来压。
把开切眼煤壁基本顶初次来压时工作面煤壁间距离称为基本顶初次来压步距。
基本顶初次来压步距与顶板岩性、地质条件及开采条件等因素有关，其一般为20-45m。
基本顶从断裂到垮落是一个持续过程，持续距离通常可达4-8m。
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浅谈液压支架初撑力
摘要:针对当前综采工作面液压支架普遍存在初撑力不足的问题,探讨了液压支架初撑力不足的原因及采取的措施和对策,深入分析了应用效果比较明显的液压支架自动增压初撑系统的原理,液压支架自动增压初撑系统能有效地保证液压支架初撑力的要求,从而提高液压支架系统的可靠性,为煤矿安全高效生产带来一定的便利条件。
关键词:液压支架初撑力自动增压初撑系统
初撑力是液压支架的主要技术参数之一,它对有效地管理顶板和保证液压支架的稳定性具有十分重要的意义。
支架对顶板的支撑力,是立柱活塞腔内液体达到管路额定工作压力时的初撑力,称为额定初撑力。
在生产中,特别是当支护速度低于回采速度时,为提高支护效率,操作工操作速度快,常出现支架的初撑力不足现象,导致直接顶的早期离层与破碎,支架不能通过直接顶传递对老顶取得平衡而失去支撑性能,甚至发生重大恶性事故。
由此可见,使液压支架的实际初撑力达到设计要求是保证采煤工作面正常支护的关键因素,保证液压支架初撑力一直是科研和生产使用中十分关心的问题。
1 液压支架初撑力不足原因分析
调查研究表明,国内多数采煤工作面都存在着初撑力严重不足且分布不均匀的问题,许多支架立柱的实测初撑力仅为14Mpa,而初撑力的设计值一般在30Mpa以上。
导致支架初撑力不足不均的问题的主
要原因如下。
(1)泵站压力较低,主供液管路中有一段较大管径的胶管,受设计要求的限制,其承压能力不很高。
为便于工作面支架的液压系统的管理与维护,在实际使用中,泵站调定压力一般都低于设计要求的压力值。
(2)泵站距工作面较远,工作面较长,管路通径与阀件的流量受到高压的制约,使液压系统中压力损失严重,特别是对于一次布置的集中泵站。
(3)因顶、底板不平及浮煤、浮矸的影响,很难掌握初撑供液时间。
为加快支护速度,初撑的供液时间不可能很长。
(4)多人操作支架或多架同时操作,使支架各立柱供液不均。
(5)部分管接头密封不好,存在漏液现象。
总之,影响初撑力的因素很多,在不同的条件下,可能有不同的因素决定初撑力的大小。
因此,支架初撑后立柱下腔压力很少到达或接近设计要求。
2 采取的措施和效果
为解决初撑力不足不均现象,目前采取的措施和效果分析如下。
(1)增大立柱直径和数目可以增加初撑力,但不能克服初撑力分布不均的问题,并且会到来其它许多不利因素。
(2)增加泵站压力可提高初撑力,但在技术上有困难,不但要求有高压大流量泵站,而且还要耐压更高的高压胶管和阀件,无疑增加了。
(3)采用双供液系统,不仅使国产高压胶管能同时满足大流量和高压力的要求,还能提高初撑力,但供液系统很复杂,不便于液压系统的管理与维护,同时成本也很高。
(4)对支架初撑力进行监测,增长升柱时间,可保证初撑力达到要求,但这种措施投资很大,并增加了工人劳动强度。
(5)在支架立柱上增加初保阀,该阀对提高支架初撑力有一p当支架处于降柱、推溜和移架等工况时,由于供液压力低于增压阀动作的调定压力,故自动增压阀的增压机构不会动作。
当操纵阀处于升柱状态时,主供液管路来的液体一方面经操纵阀向立柱下腔供液,另一方面经截止阀、自动增压阀和单向阀向立柱供液。
在支架的顶梁接近或接触顶板后,即可关闭操纵阀,自动增压初撑系统可自动完成最后的小流量补液和自动增压过程,使立柱下腔的初撑压力达到供液压力的k(K 为增压比:增压机构中大小活塞的面积比)倍,从而可确保支架初撑力达到设计要求。
增压活塞在小流量补液过程中并不动作,而只有在自动增压过程中在作往复运动。
通过改变泵站调定压力,可以满足不同的综采工作面对支架初撑力的要求。
4 结语
自动增压初撑系统能有效地解决煤矿综采工作面中初撑力不足的问题,提高系统可靠性。
对于煤矿采煤工作面的顶板维护和安全生产,提高综采机械化水平及液压支架的利用率有着积极的意义。
参考文献
[1]陶池东.采掘机械(第1版)[M].煤炭工业出版社,1985,10.
[2]寇子明,沈立山.液压支架自动增压初撑系统的研究[J].煤炭科学技术,1995.。