第二章__液壓支護(hù)設(shè)備課件

1、第二章第二章 液壓支護(hù)設(shè)備液壓支護(hù)設(shè)備1、液壓支架使用現(xiàn)狀、液壓支架使用現(xiàn)狀 液壓支架的設(shè)計(jì)、制造和使用，從1854年英國研制成功了液壓支架發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)基本成熟，它已經(jīng)形成了能適應(yīng)各種不問煤礦地質(zhì)條件的各類液壓支架。 從液壓支架的形式來看有支撐式支架發(fā)展到掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架；從支架的質(zhì)量來看，有輕型液壓支架、中型液壓支架和重型液壓支架；從支撐高度來看，有薄煤層液壓支架、中厚煤層液壓文架和厚煤層液壓支架，其中厚煤層液壓支架又分厚煤層一次采全高液壓支架、厚煤層分層開采液壓支架和放頂煤液壓支架；從用途來看，有端頭液壓支架相中間液壓支架。所以從液壓支架的現(xiàn)狀來看，液壓支架已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)完整

2、的液壓支架體系。從液壓支架的設(shè)計(jì)來看，由過去的手工設(shè)計(jì)發(fā)展到全部計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)。總之，隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，液壓支架設(shè)汁、制造和使用，將越來越完善、安全、可靠。新型液壓支架普遍具有微型電機(jī)或電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電液控新型液壓支架普遍具有微型電機(jī)或電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電液控制閥，推移千斤頂裝有位移傳感器，采煤機(jī)裝有紅外線制閥，推移千斤頂裝有位移傳感器，采煤機(jī)裝有紅外線傳感裝置，立柱缸徑超過傳感裝置，立柱缸徑超過400mm。為減少割煤時(shí)間，一。為減少割煤時(shí)間，一般采用般采用081m的截深。支架還采用屈服強(qiáng)度的截深。支架還采用屈服強(qiáng)度800一一1000MPa的鋼板，既有較高的強(qiáng)度、硬度和韌性，又具的鋼板，既有較高的

3、強(qiáng)度、硬度和韌性，又具有良好的冷焊性能。隨著長壁工作面長度的不斷增加，有良好的冷焊性能。隨著長壁工作面長度的不斷增加，為適應(yīng)快速移架的需要，國外還廣泛采用高壓大流量乳為適應(yīng)快速移架的需要，國外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站，其額定壓力為化液泵站，其額定壓力為4050MPa，額定流量，額定流量400一一500Lmin，可實(shí)現(xiàn)工作面成組或成排快速移架，移架，可實(shí)現(xiàn)工作面成組或成排快速移架，移架速度達(dá)到速度達(dá)到68s架。架。美國是世界上最先進(jìn)的采煤國家，早在1990年就已采用額定壓力50MPa、額定流量478l/min。的乳化液泵站，以實(shí)現(xiàn)支架快速推進(jìn)，移架速度達(dá)68s架。美國的高產(chǎn)高效工作面采用兩

4、柱掩護(hù)式液壓支架，使用壽命8一lo年，可用率高達(dá)95一98。支架平均工作阻力6470kN(最大為9800kN)，支架寬度普遍增大，中心距達(dá)到175m，并向2m發(fā)展，增大架寬有利于減少工作面架數(shù)、縮短移架時(shí)間、增加有效工作時(shí)間和提高單產(chǎn)。如洛斯公司20英里礦在250m招80m長壁綜采工作曲用工作阻力為28565kN電液控制兩柱掩護(hù)式液壓支架，1997年6月產(chǎn)商品煤9043萬t，成為世界上首次月產(chǎn)商品煤近百萬噸的工作面。1995年9月，廢鹿礦用工作阻力為8900kN電流控制的兩柱掩護(hù)式液壓支架，月產(chǎn)煤達(dá)到6011萬t。美國綜采工作面最高日產(chǎn)超7萬t、最高工效1336t工。2、液壓支架的用途 在機(jī)械

5、化采煤工作面，為防止頂板冒落，維持一定空間，保證工人安全和各項(xiàng)作的正常進(jìn)行，必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。 液壓支架是以高壓液體作為動(dòng)力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的支護(hù)和控制頂板的設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。 液壓支架具有文護(hù)性能好、強(qiáng)度大、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。 三機(jī)配套：液壓支架與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)組成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對(duì)增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動(dòng)和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。因此，液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠的實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的主要設(shè)備之一。3、液壓支架在工作面的工作情況、液

6、壓支架在工作面的工作情況 液壓支架布置在綜采工作面中。為了液壓支架布置在綜采工作面中。為了及時(shí)文護(hù)，采用先移架后推溜的工作方及時(shí)文護(hù)，采用先移架后推溜的工作方式。一個(gè)循環(huán)包括降柱、移架、升柱、式。一個(gè)循環(huán)包括降柱、移架、升柱、報(bào)溜報(bào)溜4個(gè)動(dòng)作。個(gè)動(dòng)作。4、液壓支架的動(dòng)作原理及特性曲線 液壓支架在工作過程中，必須具備升、降、推、移4個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站供給的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來完成的。5、液壓支架的工作原理四個(gè)基本動(dòng)作：升、降、推、移。（1）升架（2）推移運(yùn)輸機(jī)（推溜）（3）降架（4）移架注意：在實(shí)際生產(chǎn)中，液壓支架的四個(gè)基本動(dòng)作的順序，應(yīng)根據(jù)回采工藝的具體工序來確

7、定。液壓支架立柱的工作階段及工作特性曲線液壓支架立柱的工作階段及工作特性曲線1、液壓支架立柱的工作階段（1）初撐增阻階段初撐力：立柱 支架 （2）承載增阻階段工作阻力：立柱 支架 （3）承載恒阻階段（4）降柱移架階段工作特性曲線的意義：增阻性、恒阻性、可縮性。6、液壓支架的種類大多數(shù)按液壓支架與圍巖的相互作用關(guān)系進(jìn)行分類，可分為：支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式。1 1、支撐式液壓支架、支撐式液壓支架a垛式支架；b節(jié)式支架支撐式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)支撐式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：頂梁較長，其長度多在4m左右；立柱多，一般4-6根，且垂直支撐；支架后部設(shè)有復(fù)位裝置。以平衡水平推力和防止軒石竄入支架的工作空間內(nèi)。支撐式

8、支架的支護(hù)性能支撐式支架的支護(hù)性能：支撐力大，且作用點(diǎn)在支架中后部，故切頂性能好；對(duì)頂板重復(fù)支撐的次數(shù)多，容易把本來完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差穩(wěn)定性差；護(hù)軒能力差，軒石易竄入工作空間，支架的工作空間和通風(fēng)斷面大。 支撐式支架使用與直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強(qiáng)烈支撐式支架使用與直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強(qiáng)烈周期來壓，且水平力小的條件。周期來壓，且水平力小的條件。 掩護(hù)式支架掩護(hù)式支架 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有一個(gè)較寬的掩護(hù)梁以擋住采空區(qū)的矸石進(jìn)入作業(yè)空間,其掩護(hù)的梁的上端與頂梁鉸接,下端通過前后連桿與底座連接。底座、前后連桿和掩護(hù)梁形成四連桿機(jī)構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撐力間

9、接作用于頂梁或直接作用于頂梁上。 掩護(hù)式支架的立柱較少，除少數(shù)掩護(hù)式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。這種支架的立柱都為傾斜布置，以增加支架的調(diào)高范圍，支架的兩側(cè)有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，可以把架間密封。通常頂梁較短，一般為3.0mm左右。 掩護(hù)式支架的支護(hù)性能掩護(hù)式支架的支護(hù)性能：支撐力較小，切頂性能差，但由于頂梁短，支撐力集中在靠近煤壁的頂板上，所以支護(hù)強(qiáng)度較大、且均勻，掩護(hù)性好，能承受較大的水平推力，對(duì)頂板反復(fù)支撐的次數(shù)少，能帶壓移架但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。 掩護(hù)式支架適用于頂板不穩(wěn)定或中等掩護(hù)式支架適用于頂板不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定，老頂周期壓力不明顯、瓦斯含量少穩(wěn)定，老頂

10、周期壓力不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件的破碎頂板條件。 3 3、支撐掩護(hù)式支架、支撐掩護(hù)式支架 支撐掩護(hù)式支架是在吸收了支撐式兩種支架優(yōu)點(diǎn)支撐掩護(hù)式支架是在吸收了支撐式兩種支架優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種支架因此，它兼有支撐式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種支架因此，它兼有支撐式和掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，可適應(yīng)各種頂?shù)缀脱谧o(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，可適應(yīng)各種頂?shù)装鍡l件。板條件。 支撐掩護(hù)式支架的基本結(jié)構(gòu)。頂梁支撐掩護(hù)式支架的基本結(jié)構(gòu)。頂梁1 1由前梁與主由前梁與主梁構(gòu)成，四根立柱支撐在頂梁和立柱之間，掩護(hù)梁梁構(gòu)成，四根立柱支撐在頂梁和立柱之間，掩護(hù)梁的上端與頂梁鉸接，下端用連桿與底座相連。的上端與頂

11、梁鉸接，下端用連桿與底座相連。 支架的支架的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：支撐力大，切頂性能強(qiáng)，防護(hù)：支撐力大，切頂性能強(qiáng)，防護(hù)性能好，通風(fēng)斷面大，穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣。性能好，通風(fēng)斷面大，穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。 支撐掩護(hù)式支架的立柱均為兩排，立柱可前傾或后支撐掩護(hù)式支架的立柱均為兩排，立柱可前傾或后傾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，兩排立柱都傾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，兩排立柱都直接支撐在頂梁上，個(gè)別情況下，也有后排立柱支撐在直接支撐在頂梁上，個(gè)別情況下，也有后排立柱支撐在頂梁上。頂梁上。 液壓支架的選用液壓支架的選用 一、架型的選擇正確選擇支

12、架的架型，對(duì)于提高綜采工作面的產(chǎn)量和效率，充分發(fā)揮綜采設(shè)計(jì)的效能，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一個(gè)很重要的因素。在具體選擇架型時(shí)，首先要考慮煤耗層的頂板條件表（就是根據(jù)國內(nèi)外液壓支架的使用經(jīng)驗(yàn)，提出了各種頂板條件下適用的架型。它是選擇支架架型的主要依據(jù)）。選擇架型時(shí)，還要考慮下列因素：1煤層厚度煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。當(dāng)煤層厚度大于2.52.8m（軟煤取下限，硬煤取上限）時(shí)，應(yīng)選用抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。當(dāng)煤層厚度變化較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。 2煤層傾角 煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性，傾角大時(shí)易發(fā)生傾倒、下滑等現(xiàn)象。當(dāng)煤層傾角

13、大于1015時(shí)，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過18時(shí)，應(yīng)同時(shí)具有防滑防倒裝置。3底板性質(zhì) 底板隨支架的全部載荷，對(duì)支架的底座影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架底座的結(jié)構(gòu)和支承面積。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對(duì)底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許比壓（對(duì)于砂巖底板，允許比壓為1.962.16Mpa，軟底板為0.98Mpa左右）。 4瓦斯涌出量 對(duì)于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿足通風(fēng)的要求，選型時(shí)要進(jìn)行驗(yàn)算。5地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時(shí)間分別在58和20min以下時(shí)，暫不宜采用液壓支架。6設(shè)備成本 在滿足要求的前提下，應(yīng)選用價(jià)格便宜的支架。

14、此外，對(duì)于特定的開采要求，應(yīng)選用特種支架。 三、液壓支架的基本參數(shù)1、初撐力Pc2、工作阻力P3、支護(hù)強(qiáng)度q式中 A支護(hù)面積，其計(jì)算值為（支架長度+梁端距）（支架寬度+架間距）32104npDPbC32104npDPa310FPq4、支架高度H（1）最小高度HminegsmHminmin)300200(maxmax mH式中 mmin 煤層最小開采厚度； s液壓支架后排立柱處的下沉量； g浮煤、浮矸厚度； e移架時(shí)液壓支架的最小回縮量。（2）最大高度Hmax（3）調(diào)高比5、平均接觸比壓液壓支架的結(jié)構(gòu)液壓支架的結(jié)構(gòu) 液壓支架一般由架體、工作機(jī)構(gòu)、液控系統(tǒng)及輔助裝置四部分組成。 架體主要包括：頂梁

15、、底座、掩護(hù)梁和連桿等金屬構(gòu)件。（一）頂梁頂梁是液壓支架的主要承載部件之一，支架通過頂梁實(shí)現(xiàn)支撐和管理頂板。1、種類 一般可分為兩大類：整體式頂梁和分段組合式頂梁。2、結(jié)構(gòu)（二）掩護(hù)梁掩護(hù)梁是掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架才安設(shè)。其主要功能是隔離采空區(qū)、阻止其冒落矸石進(jìn)入工作面；同時(shí)還承受采空區(qū)冒落矸石的載荷和老頂來壓時(shí)的沖擊載荷。當(dāng)頂板不平整或支架傾斜時(shí)，掩護(hù)梁還將受扭轉(zhuǎn)載荷。1、種類 從側(cè)面形狀看（1）直線形 整體性好，強(qiáng)度大。目前這種形式應(yīng)用最為廣泛。（2）折線形 架下安全空間大，但當(dāng)支架歪斜時(shí)架間密封性差，加工工藝差。目前應(yīng)用較少。2、結(jié)構(gòu)（三）連桿連桿是掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架上的部件。它

16、與掩護(hù)梁、底座組成四連桿機(jī)構(gòu)，既可承受支架的水平力，又可使頂梁與掩護(hù)梁的鉸接點(diǎn)在支架調(diào)高范圍內(nèi)做近似直線運(yùn)動(dòng)，使支架的梁端距基本保持不變，從而提高了支架控制頂板的可靠性。1、連桿對(duì)頂梁軌跡的影響2、結(jié)構(gòu)（四）底座底座是液壓支架的又一主要承載部件，支架通過底座將頂板的壓力傳至底板。支架還通過底座與推移機(jī)構(gòu)相連，以實(shí)現(xiàn)自身的前移和推移運(yùn)輸機(jī)。1、剛性整體式2、剛性分底式二、工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)包括立柱和千斤頂。1、立柱（1）單伸縮雙作用立柱（2）單伸縮帶機(jī)械加長桿立柱（3）雙伸縮立柱2、千斤頂三、液控系統(tǒng) 液控系統(tǒng)包括操縱閥、控制閥（由液控單向閥和安全閥組成）和輔助閥。四、輔助裝置 支架的輔助裝置是指

17、不直接承受頂板載荷，但又是實(shí)現(xiàn)支架各種動(dòng)作或功能所不可缺少的機(jī)構(gòu)或組件。（一）推移裝置 支架的推移裝置是實(shí)現(xiàn)支架自身前移和輸送機(jī)前移的裝置。一般由推移千斤頂、推桿或框架等導(dǎo)向傳力桿件以及連接頭等部件組成。1、無框架式推移裝置2、框架式推移裝置四、輔助裝置 支架的輔助裝置是指不直接承受頂板載荷，但又是實(shí)現(xiàn)支架各種動(dòng)作或功能所不可缺少的機(jī)構(gòu)或組件。（二）側(cè)護(hù)裝置 側(cè)護(hù)裝置安裝在掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)面。1、作用（1）擋矸（2）導(dǎo)向（3）防倒、調(diào)架（三）導(dǎo)向裝置（四）防倒防滑裝置（五）護(hù)幫裝置液壓支架的安裝與使用1 在移架過程中，輸送機(jī)避免產(chǎn)生后送現(xiàn)象。 當(dāng)需支架b前移時(shí)，活塞桿腔

18、進(jìn)液，同時(shí)打開液控單向閥，使活塞腔回液，缸體前移，帶動(dòng)支架前移。由于支架比輸送機(jī)重，為防止輸送機(jī)被拉回，所以在推移千斤頂?shù)囊簤合到y(tǒng)全部由液控單向閥控制，所以當(dāng)支架b前移時(shí)，雖然支架b上的推移千斤頂有把輸送機(jī)拉回的趨勢，但由于其他支架上的推移千斤頂裝置液壓系統(tǒng)上都有液控單向閥，封住了活塞腔，從而鎖住推移千斤頂，所以輸送機(jī)不會(huì)被拉回。2、支架的操作方式：、支架的操作方式： 移架時(shí)采用鄰架操作和本架操作的優(yōu)缺點(diǎn)及移架時(shí)采用鄰架操作和本架操作的優(yōu)缺點(diǎn)及鄰架操作時(shí)人站立地點(diǎn)的選擇鄰架操作時(shí)人站立地點(diǎn)的選擇 在移架時(shí)，如在移架時(shí)，如果采用本架操作，在操作者操作時(shí)，可以看得果采用本架操作，在操作者操作時(shí)，可

19、以看得較清楚，但從頂扳冒頂落下來的巖石，有可能較清楚，但從頂扳冒頂落下來的巖石，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；如果采用在上一架鄰架操作，冒落巖石有可能落在本架和上一架鄰架操作，冒落巖石有可能落在本架和下架，這樣對(duì)上一架上的操作者就安全得多了，下架，這樣對(duì)上一架上的操作者就安全得多了，但視覺要比在本架操作要差一些，在優(yōu)缺點(diǎn)的但視覺要比在本架操作要差一些，在優(yōu)缺點(diǎn)的比較之下一般采用在上一架鄰架操作。比較之下一般采用在上一架鄰架操作。23 23 單體液壓支柱與滑移頂梁支架單體液壓支柱與滑移頂梁支架一、單體液壓支柱 單體液壓支柱具有體積小、支護(hù)可靠、使用和

20、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它既可與金屬鉸接頂梁配套用于普通機(jī)械化采煤工作面支護(hù)頂板和綜合機(jī)械化采煤工作面支護(hù)端頭，也可作單獨(dú)點(diǎn)柱或其它臨時(shí)性支護(hù)。 根據(jù)供液方式的不同，單體液壓支柱可分為內(nèi)注式和外注式。前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，支撐升柱速度慢，故使用不如后者普遍。（一）DZ型外注式單體液壓支柱的結(jié)構(gòu) 圖2-37，它實(shí)際上是一個(gè)單作用液壓缸。DZ型外注式單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)，它實(shí)際上是一個(gè)單作用液壓缸。1、活柱及缸體2、復(fù)位彈簧與缸口蓋復(fù)位彈簧的作用：缸口蓋的作用：（1）作為一個(gè)蓋子與缸體一起形成活塞桿工作腔；（2）靠其內(nèi)腔中的導(dǎo)向環(huán)，防塵圈構(gòu)成活柱的伸、縮導(dǎo)向裝置和防塵裝置；（3）在其外表面做有一個(gè)環(huán)狀手持圈

21、構(gòu)成支柱的手把。3、三用閥它包括單向閥、安全閥和卸載閥三個(gè)閥。（二）工作原理 1、初撐增阻階段 2、承載增阻階段 3、承載恒阻階段 4、卸載降柱階段 (三）注液槍（四）鉸接頂梁二、滑移頂梁支架 滑移頂梁支架是一種介于單體液壓支柱和液壓支架之間的一種液壓支護(hù)設(shè)備。最初用它來代替單體液壓支柱和鉸接頂梁，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高架設(shè)效率，減少支柱丟失。后來為了簡化操作，避免大量乳化液流失，將滑移支架的操作由注液槍控制改為操縱閥集中控制。（一）滑移頂梁支架的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、單列滑移頂梁支架其頂梁由前、后兩根梁或由前、中、后三根梁組成。前后梁及中后梁之間均由彈簧鋼板連接。前后梁的伸縮由裝在梁體內(nèi)的移

22、架千斤頂來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)需要，頂梁下面的液壓支柱為13根，其控制方式，可用注液槍和卸載手把，也可用組合操縱閥集中控制。2、并列滑移頂梁支架由兩列平行頂梁和立柱組成。兩個(gè)并列的頂梁之間有移架機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)梁交替前移。根據(jù)需要，每組頂梁下面的立柱為23根。主要用組合操縱閥控制。也可用注液槍和卸載手把操縱。（二）滑移頂梁支架的結(jié)構(gòu)與主要液壓元件1、架體結(jié)構(gòu)它主要由前頂梁、后頂梁、前梁立柱、后梁立柱、后掩護(hù)支柱、彈簧鋼板、水平推移千斤頂和防護(hù)板等組成。2、主要液壓元件 立柱、水平推移千斤頂、三用閥、缸口閥（注意：其中的卸載閥與三用閥中的卸載閥的差異）、雙向閥（三）移架原理1、后柱支撐，提前柱2、后柱支撐，移前梁3、后柱支撐，支撐前柱4、前柱支撐，提后柱5、前柱支撐，移后梁6、前柱支撐，支撐后柱24 24 乳化液泵站乳化液