液壓支架介紹

液壓支架介紹技術(shù)中心支護研究所郭寶玉目錄一、液壓支架概述二、液壓支架型式、型號、參數(shù)、組成局部三、我公司主要支架產(chǎn)品四、液壓支架工作原理五、綜采工作面六、結(jié)構(gòu)件七、液壓支架市場概況一、液壓支架概述1947年英國首先制造出自移式液壓支架，并在1953年裝備了世界上第一個自移式液壓支架工作面進行試驗。中國煤礦從20世紀70年代初，開始研制和使用自移式液壓支架,到1981年，全國已有近200個工作面裝備了這種支架。綜合機械化采煤是煤礦開采技術(shù)現(xiàn)代化的重要標志。液壓支架是綜采設(shè)備的重要組成局部。它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區(qū)，維護平安作業(yè)空間，防止矸石進入回采工作面和推進采運設(shè)備。它與采煤機配套使用，實現(xiàn)采煤綜合機械化，解決機械化采煤工作中頂板管理落后于采煤工作的矛盾，進一步改善和提高采煤和運輸設(shè)備的效能，減輕煤礦工人的勞動強度，最大限度保障煤礦工人的生命平安。近年來，我國液壓支架的研制工作開展很快，從根本上依靠進口，開展到自行設(shè)計、自行制造，而且品種繁多、功能齊全、質(zhì)量可靠。液壓支架重量和初期投資費用占整套綜采設(shè)備的60%—70%。ZF8600/18/35D電液控制液壓支架二、液壓支架型式、型號、參數(shù)、組成局部1、液壓支架型式1〕液壓支架按其結(jié)構(gòu)特點和與圍巖的作用關(guān)系一般分為三大類，即支撐式、掩護式、支撐掩護式。支撐式：

掩護式：支撐掩護式：2〕按其適用煤層傾角分為兩類，即一般工作面支架、大傾角支架。大傾角液壓支架：支架最大高度小于等于3.2m，使用傾角為35°-55°；或最大高度3.2m以上4.5m以下，使用傾角20°-40°的液壓支架。大傾角液壓支架相比一般工作面液壓支架，增加防倒裝置、防滑裝置、底調(diào)裝置，防支架傾倒、防支架下滑、防輸送機下滑。3〕按適用采高分為三類，即薄煤層支架、中厚煤層支架、大采高支架。薄煤層支架：工作高度小于1.3m的支架。大采高支架：最大高度大于或等于3.8m，用于一次采全高的液壓支架。4〕按適用采煤方法分為四類，即一次采全高支架、放頂煤支架、鋪網(wǎng)支架、充填支架。5〕按在工作面中的位置分為三類，即工作面支架、過渡支架〔排頭支架〕、端頭支架。工作面支架就是通常所說的中間架、中部支架。過渡支架位于中部支架與端頭支架之間，為輸送機機頭、機尾提供較大作業(yè)空間。端頭支架是綜采工作面端頭部位特殊設(shè)計的一種支架，安裝在工作面上下拐頭處的巷道內(nèi)，為上下拐頭提供頂板維護，推移裝載機。6〕按支架穩(wěn)定機構(gòu)分為五類，即正四連桿機構(gòu)支架、單鉸點機構(gòu)支架、反四連桿機構(gòu)支架、單擺桿式支架、機械限位支架。7〕按支架控制方式分為三類，即本架控制、鄰架控制、成組控制。8〕按控制原理分為三類，即液壓直接控制支架、液壓先導控制支架、電液控制支架。2、液壓支架型號支架型號的組成和排列方式：設(shè)計修改序號補充特征代號主參數(shù)第二特征代號第一特征代號產(chǎn)品類型代號產(chǎn)品類型代號：說明產(chǎn)品類別，用漢語拼音字母Z表示；第一特征代號：說明支架的架型結(jié)構(gòu)或特殊用途；常見的有以下幾個：Y表示掩護式支架；Z表示支撐掩護式支架；F表示放頂煤支架；G表示過渡支架；第二特征代號：跟第一特征代號配合使用，用漢語拼音字母表示；主參數(shù)：依次用支架工作阻力、最小高度和最大高度3個參數(shù)，用阿拉伯數(shù)字表示；參數(shù)之間用“/〞分開；參數(shù)量綱分別為kN和dm；補充特征代號：進一步描述支架的結(jié)構(gòu)特點或控制方式；例如：D表示電液支架，H表示反四連桿結(jié)構(gòu)；設(shè)計修改序號：用字母A、B、C、······，依次表示；支架型號例如：ZFG9600/25/35DZ：表示支架；F：表示放頂煤；G：表示過渡支架；9600/25/35：表示支架工作阻力為9600kN，最低高度2.5m，最大高度3.5m；D：表示電液控制；3、液壓支架參數(shù)1〕工作阻力：支架立柱平安閥調(diào)定的開啟壓力，單位kN。2〕高度：支架最低、最高高度、工作高度，單位m。3〕寬度：最小寬度、最大寬度，單位mm。4〕中心距：相鄰兩臺支架中心線之間的距離。5〕初撐力：支架立柱通過泵壓而給予頂板的主動支撐力,較大的初撐力能使支架較快到達工作阻力,減小頂板下沉量,防止頂板早期離層破碎。6〕底板比壓：支架底座對單位面積底板上所造成的壓力，單位MPa。7〕支護強度：支架對單位面積頂板提供的工作阻力，單位MPa。8〕泵站壓力：工作面乳化液泵所提供的額定工作壓力，一般用31.5MPa。9〕操縱方式：本架、鄰架、成組。10〕重量：支架總重。11〕立柱缸徑：立柱缸筒內(nèi)徑，單位mm。例：ZF8600/18/35D電液控制液壓支架主要參數(shù)高度：1800~3500mm中心距：1500mm寬度：1430～1600mm初撐力：6964kN〔P=31.5MPa〕工作阻力：8600kN〔P=38.9Pa〕支護強度：1.14~1.16MPa底板前端比壓：0.83~1.90MPa適應(yīng)煤層傾角：≤15°泵站壓力：31.5MPa操作方式：電液控制截深：600mm前后部輸送機中心距：5750mm支架重量：26550Kg4、液壓支架組成局部根據(jù)支架各部件的功能和作用，其組成可分為5個局部，即承載結(jié)構(gòu)件、液壓油缸、液壓系統(tǒng)、銷軸、輔助裝置。1〕承載結(jié)構(gòu)件：主要功能是承受和傳遞頂板和垮落巖石的載荷，如頂梁、掩護梁、連桿、尾梁、底座等。結(jié)構(gòu)件是由鋼板、鋼管、鑄件等焊接而成的框架結(jié)構(gòu)，鋼板材料主要有16Mn、Q460、Q550、Q690等。鋼管材料為27SiMn，鑄件材質(zhì)一般為ZG27SiMn。2)液壓油缸：包括立柱和各類千斤頂，主要功能是實現(xiàn)支架的各種動作，產(chǎn)生液壓動力。目前國內(nèi)油缸應(yīng)用范圍：Φ63-Φ500mm3〕液壓系統(tǒng)：包括操縱閥、單向閥、平安閥、截止閥、噴水閥等各種液壓控制元件，以及管路、電控等輔助元件，主要功能是操作控制支架各液壓油缸動作及保證所需的各種特性。高壓膠管主要有三層鋼絲編織軟管、四層鋼絲纏繞軟管。4〕銷軸：用于連接各承載結(jié)構(gòu)件或液壓件。銷軸材料主要有：40Cr、30CrMnTi等。5〕輔助裝置：如推移裝置、護幫裝置、防倒防滑裝置、噴霧裝置等，是為實現(xiàn)支架的某些動作或功能所必須的裝置。下面針對支架結(jié)構(gòu)件、油缸、液壓系統(tǒng)具體介紹?！?〕頂梁頂梁直接與頂板接觸，支撐頂板，是支架的主要承載部件之一，其主要作用包括：⑴承接頂板巖石及煤的載荷；⑵反復支撐頂煤，可比照較堅硬的頂煤起破碎作用；⑶為回采工作面提供足夠的平安空間。頂梁的結(jié)構(gòu)一般分為整體式和分體式〔即頂梁加前梁及伸縮梁〕。如耿村礦ZF8600/18/35D放頂煤支架頂梁為分體式結(jié)構(gòu)，帶有前梁及伸縮梁，并帶有可挑平的護幫板，可以有效地支護機道上方的頂板，防止工作面片幫、冒頂。液壓支架頂梁采用鋼板拼焊箱形變斷面結(jié)構(gòu)，四條主筋形成了整個頂梁的主體。頂梁一側(cè)上平面低一個板厚，用于安裝活動側(cè)護板?？刂祈斄夯顒觽?cè)護板的千斤頂和彈簧套筒，均設(shè)在頂梁體內(nèi)?！?〕掩護梁掩護梁上部與頂梁鉸接，下部與前后連桿相連，經(jīng)前后連桿與底座連為一個整體，后部與尾梁鉸接，是支架的主要連接和掩護部件，其主要作用包括：(1)承受頂板給予的水平分力和側(cè)向力，增加支架的抗扭性能。(2)掩護梁與前后連桿、底座形成四連桿機構(gòu)，保證梁端距變化不大。(3)阻擋后部頂煤及矸石前竄，維護工作空間。另外，由于掩護梁承受的彎矩和扭矩較大，工作狀況惡劣，所以掩護梁必須具有足夠的強度和剛度。支架的掩護梁為整體箱形變斷面結(jié)構(gòu)，用鋼板拼焊而成，為保證掩護梁有足夠的強度，在它與頂梁、前后連桿連接部位都焊有加強板，在相應(yīng)的危險斷面和危險焊縫處也都有加強板?！?〕連桿一般分為前連桿、后連桿，每臺支架通常有兩個前連桿，一個后連桿。前、后連桿上下分別與掩護梁與底座鉸接，共同形成四連桿機構(gòu)，其主要作用包括：⑴使支架在調(diào)高范圍內(nèi)，頂梁前端與煤壁的距離〔梁端距〕變化盡可能小，更好地支護頂板；⑵承受頂板的水平分力和側(cè)向力，使立柱不受側(cè)向力。前、后連桿的結(jié)構(gòu)形式可以是整體式，也可以是分體式。耿村ZF8600/18/35D電液支架前連桿為分體式雙連桿，后連桿為整體單連桿，均為鋼板焊結(jié)的箱形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不但有很強的抗拉抗壓性能，而且有一定的抗扭能力。〔4〕尾梁尾梁上部與掩護梁鉸接，由兩個尾梁千斤頂支撐，支架前移以后，垮落的頂煤及頂板直接作用在尾梁上，尾梁是支架掩護后部和實現(xiàn)放頂煤的關(guān)鍵部件，其主要作用包括：⑴支撐松動的頂煤及頂板巖石，維護良好的工作空間；⑵為插板提供支點，為實現(xiàn)放頂煤創(chuàng)造條件；⑶尾梁的上下擺動可以控制后部放煤。由于尾梁要承受頂煤及頂板巖石的沖擊，所以要有足夠的剛度和強度。尾梁采用整體箱形變斷面結(jié)構(gòu)，用鋼板拼焊而成，兩側(cè)留有尾梁千斤頂耳座，中前部留有插板千斤頂耳座，尾梁中部留有裝插板的空間。〔5〕底座底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)定支架的部件，除了滿足一定的剛度和強度外，還要求對底板起伏不平的適應(yīng)能力要強，對底板接觸比壓要小，其主要作用包括：⑴為立柱、液壓控制裝置、推移裝置及其他輔助裝置形成安裝空間；⑵為工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境；⑶具有一定的排矸擋矸作用；⑷保證了支架的穩(wěn)定性。底座的結(jié)構(gòu)形式可分為整體式和分體式，分體式底座由于左右兩局部組成，排矸性能好，對底板起伏不平的適應(yīng)性強，但與底板接觸面積小，對底版比壓較大；整體底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強，穩(wěn)定性好，強度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小，但底座中部排矸性能較差。支架底座由四條主筋形成左右兩個立柱安裝空間，中間通過底板、前端通過過橋、后部通過箱形結(jié)構(gòu)把左右兩局部連為一體，具有很高的強度和剛度?！?〕立柱立柱把頂梁和底座連接起來，承受頂板載荷，是支架的主要承載部件，因此要求立柱要有足夠的強度，工作可靠，使用壽命長。立柱有兩種結(jié)構(gòu)形式，即雙伸縮和單伸縮兩種形式，雙伸縮立柱調(diào)高范圍大，使用方便，但其結(jié)構(gòu)復雜，加工精度高，本錢高，可靠性較差；單伸縮立柱本錢低，可靠性高，但調(diào)高范圍小。帶機械加長段的單伸縮立柱能起到雙伸縮立柱的作用，不僅具有較大的調(diào)高范圍，而且具有本錢低，可靠性高等優(yōu)點，使用時不如雙伸縮立柱方便。支架立柱由缸體、活柱、導向套及各種密封件組成。立柱初撐力通常是指立柱大腔在泵站壓力下的支撐能力。初撐力的大小，直接影響支架的支護性能，合理地選擇支架的初撐力，可以減緩頂板的下沉，對頂板的管理有利。立柱的工作阻力，是指在外載荷作用下，立柱大缸下腔壓力增壓，當壓力超過控制立柱的平安閥調(diào)定壓力時，平安閥泄液，立柱開始卸載，此時立柱所承受的能力即為工作阻力。立柱主要參數(shù)：1、缸徑/柱徑2、液壓行程3、中心距4、工作阻力〔7〕各種用途千斤頂液壓支架千斤頂根本上都是單伸縮雙作用千斤頂。千斤頂主要參數(shù)：1、缸徑/桿徑2、液壓行程3、中心距4、工作阻力a、推移千斤頂推移千斤頂位于底座中間，其作用是推移輸送機和拉移支架，根據(jù)所需要的拉架力大于推溜力的特點，支架推移千斤頂一般采用倒裝，也有正裝差動連接形式。目前集團公司選用支架推移千斤頂行程為700mm。推移千斤頂由缸體、活塞、活塞桿、導向套、密封件等組成。b、尾梁千斤頂尾梁千斤頂位于掩護梁的后部，前端與尾梁相接，后端與掩護梁相連，是支撐尾梁及其外載的關(guān)鍵部件，也是實現(xiàn)放頂煤及維護放煤空間的關(guān)鍵。尾梁千斤頂通常有兩個。尾梁千斤頂主要由缸體、活塞、活塞桿、導向套、密封件等組成。c、側(cè)推千斤頂側(cè)推千斤頂位于頂梁及掩護梁的內(nèi)部，前端通過導向桿與側(cè)護板相連，后端通過銷軸梁體耳座相連。其主要作用是控制側(cè)護板的伸出與收回。側(cè)推千斤頂結(jié)構(gòu)有內(nèi)進液、普通雙作用兩種形式。d、拉后溜千斤頂拉后溜千斤頂位于底座的一側(cè)，后端通過銷軸與底座相連，前端通過圓環(huán)鏈與后部輸送機相接。其主要作用是拉動后部輸送機前移。

e、

插板千斤頂插板千斤頂位于尾梁的內(nèi)部，一端與尾梁相接，另一端與插板相連，是插板伸縮的關(guān)鍵部件，也是實現(xiàn)放頂煤及維護放煤空間的關(guān)鍵。一般有兩個。f、護幫千斤頂護幫千斤頂位于頂梁的前端，一端與頂梁相接，另一端與護幫板相連，是護幫板翻轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件。結(jié)構(gòu)為雙作用結(jié)構(gòu)。g、

前梁千斤頂前梁千斤頂一端同頂梁相接，另一端同前梁相接，其結(jié)構(gòu)為雙作用結(jié)構(gòu)。對前部頂板起支撐作用，能很好的適應(yīng)頂板的變化。通常每臺支架有兩個前梁千斤頂。h、伸縮梁千斤頂伸縮梁千斤頂一端同前梁相接，另一端同伸縮梁相接，是實現(xiàn)伸縮梁伸縮的關(guān)鍵部件。其結(jié)構(gòu)為雙作用結(jié)構(gòu)?！?〕液壓系統(tǒng)液壓動力是設(shè)在順槽的乳化液泵產(chǎn)生的高壓液體，通過支架主進液管路輸送到工作面各支架的操縱閥，操縱閥有多片換向閥組合而成，每片控制一種立柱、千斤頂，經(jīng)操縱閥分配至各立柱和千斤頂而動作，需要閉鎖的加控制閥組〔單向閥、雙向鎖和平安閥〕；回液也經(jīng)過操縱閥回液口，由主回液管路返回乳化液泵站的乳化液箱。液壓支架的工作特點：通過立柱產(chǎn)生的初撐力，給頂板以足夠的支撐力，支撐住頂板，防止頂板過早離層和下沉；隨著頂板壓力的增大，當?shù)竭_平安閥調(diào)定值時，即為額定工作阻力，平安閥開啟泄液，當液壓小于平安閥調(diào)定值時，平安閥關(guān)閉，立柱繼續(xù)承受額定工作阻力。液壓支架用的傳動介質(zhì)，絕大多數(shù)采用水包油型乳化液。液壓系統(tǒng)常用閥：換向閥、液控單向閥、平安閥、平面截止閥、單向鎖、雙向鎖、球形截止閥、交替單向閥、回液斷路閥、噴水閥等。液壓元件有高壓膠管、三通、彎頭、長接頭、堵、O型密封圈、擋圈、U型卡等。ZF8600/18/35D電液支架液壓原理圖FHS125/31.5Z操縱閥FHS200/31.5Z操縱閥球形截止閥單向鎖平安閥雙向鎖液控單向閥回液斷路閥四通球形截止閥底閥特別警告:1)拆卸液壓元件、膠管前，應(yīng)將泵站及截止閥關(guān)閉，并確保液壓元件內(nèi)部無壓力，以免高壓液體噴出傷人。2)支架用的各種閥類，以及各種液壓缸，均不允許在井下進行拆檢和調(diào)整，假設(shè)有故障時，需有專人負責用質(zhì)量合格、相同型號、規(guī)格的閥件或液壓缸進行整體更換，而且應(yīng)確保所更換的液壓元件具有有效期內(nèi)的平安標志證書。3〕操作液壓支架須有專人指揮，嚴禁私自隨意操作；護幫板、插板、側(cè)護板旁嚴禁站人。三、我公司主要支架產(chǎn)品一、主要產(chǎn)品型號1、ZF2800/16/24放頂煤液壓支架2、ZF2800/14.5/23輕型放頂煤液壓支架3、ZFG3600/17/27過渡支架4、ZZ4000/16/37掩護式液壓支架5、ZZG4200/16/37過渡支架6、ZY2800/07/16掩護式支架7、ZY3400/15/32掩護式支架8、ZF5500/18/28放頂煤液壓支架9、ZFG5600/21/30過渡支架10、ZZ5500/18/38掩護式支架11、ZF6400/17.5/28放頂煤液壓支架12、ZF7000/18/28放頂煤液壓支架13、ZFG7200/21/30過渡支架14、ZF4400/16/25放頂煤液壓支架15、ZFG5000/18/28過渡支架16、ZF5200/17/32放頂煤液壓支架17、ZY3200/14/28掩護式支架18、ZYG3200/14/28過渡支架19、ZF4800/17.5/28放頂煤液壓支架20、ZFT14400/19/30前后置式端頭支架21、ZF8600/18/35D電液支架22、ZFG9600/25/35D電液過渡支架23、ZFG8000/23/35過渡支架新疆屯南煤業(yè)ZY3200/14/28掩護式液壓支架山西李子坪礦ZY3400/15/32掩護式液壓支架ZF5500/18/28放頂煤液壓支架躍進礦ZZ5500/18/38掩護式液壓支架ZF6400/17.5/28放頂煤液壓支架義海ZF4800/17.5/28放頂煤液壓支架新疆ZF5200/17/32放頂煤液壓支架ZF4400/16/25放頂煤液壓支架二、主要業(yè)績1、集團公司方面1〕ZF4400/16/25放頂煤液壓支架、ZFG5000/18/28過渡支架：主要應(yīng)用在東部礦井，新安礦3套，義安礦3套，新義礦2套。2〕ZF6400/17.5/28放頂煤液壓支架、ZF7000/18/28放頂煤液壓支架、ZFG7200/21/30過渡支架：主要應(yīng)用在中部礦井，千秋礦、耿村礦、常村礦、躍進礦。2、外銷方面1〕山西烏泥溝煤礦：ZZ4000/16/37掩護式液壓支架、ZZG4200/16/37過渡支架；2〕山西李子坪煤礦：ZY3400/15/32掩護式支架3〕山西靈石金莊煤礦：ZY2800/07/16掩護式支架四、液壓支架工作原理兩個根本動作：升降、推移。利用乳化液泵站提供的高壓乳化液體，通過立柱、推移千斤頂來完成各種動作。一、升降：指液壓支架升起支撐頂板到下降脫離頂板整個工作過程。分為四個工作階段,分別是：初撐階段、增阻階段、恒阻階段、降架階段。1、初撐階段：立柱下腔供液，活柱上升，支架到達初撐力。立柱初撐力：Pzc=πD2/4*Pb*10-3支架初撐力：Pjc=Pzc*n*η支護效率主要取決于立柱的傾斜程度，當立柱直立時，支護效率為1。支架的初撐力取決于泵站工作壓力、立柱數(shù)目、立柱缸徑以及立柱的傾斜程度。2、增阻階段支架到達初撐力以后，隨著頂板的緩慢下沉，封閉在立柱下腔的工作液體壓力緩慢升高，立柱的推力即支架對頂板的支撐力也隨之增大，直到立柱下腔壓力到達立柱平安閥調(diào)定的壓力為止，這一過程稱為支架的增阻階段。立柱下腔的液體受壓而使其體積減小，以及立柱缸體的彈性膨脹，支架要下降一段距離，下降的距離稱為支架的彈性可縮值，下降的性質(zhì)稱為支架的彈性可縮性。3、恒阻階段立柱下腔壓力超過平安閥調(diào)定壓力后，平安閥動作，立柱下腔少量液體經(jīng)平安閥溢出，壓力隨之減小，當?shù)陀谄桨查y的調(diào)定壓力時，平安閥關(guān)閉，停止溢流，支架恢復到正常工作狀態(tài)。恒阻階段支架對頂板產(chǎn)生的最大支撐力稱為支架的工作阻力。支架的工作阻力取決于平安閥的調(diào)定壓力、立柱數(shù)目、立柱缸徑以及立柱的傾斜程度。所以，平安閥調(diào)定壓力的準確性、動作可靠性，對支架的性能有著重大影響。當工作面某些支架到達工作阻力而下降時，相鄰的未到達工作阻力的支架便成為頂板壓力作用的突出對象，將壓力分擔到相鄰的支架上，使工作面各臺支架受力均勻。4、降架階段降架是指支架頂梁脫離頂板而不再承受頂板壓力。需移架時應(yīng)先降架100-200mm左右。破碎頂板應(yīng)該擦頂移架〔帶壓移架〕，支架只略微下降。二、推移：推移千斤頂兩端分別同支架底座和前部刮板輸送機相連接。動作順序：降架—移架—升架—推溜。為了操作方便和便于記憶，操縱閥組中每片閥應(yīng)帶有動作標記，要嚴格按標記操作，不得誤操作。操作工必須了解支架各元件的性能和作用、熟練準確地按操作規(guī)程進行各種操作。歸納起來，支架操作要作到：快、夠、正、勻、平、緊、嚴、凈?！翱歙暋萍芩俣瓤欤弧皦颞暋埔撇骄鄩?；“正〞——操作正確無誤；“勻〞——平穩(wěn)操作；“平〞——推溜移架要確保三直兩平；“緊〞——及時支護緊跟采煤機；“嚴〞——接頂擋矸嚴實；“凈〞——架前架間浮煤碎矸，及時去除。三直：煤壁、運輸機、支架直；二平：頂平、底平；根本操作程序一般為割煤——拉架——移前輸送機——放頂煤——移后部輸送機，要求跟機及時支護頂板，移架距離滯后采煤機滾筒3~5m，推溜要滯后10~15m。放頂煤時，放煤工要屢次反復操作，只要放煤口見矸后，應(yīng)及時伸出插板，關(guān)閉放煤口。三、支護方式綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。3個工序的不同組合順序，可形成液壓支架的3種支護方式，從而決定工作面“三機〞的不同配套關(guān)系。1、即時支護一般循環(huán)方式為：割煤——移架——推溜。特點是：頂板暴露時間短，梁端距較小，適用于各種頂板條件，是目前應(yīng)用最廣泛的支護方式。2、滯后支護一般循環(huán)方式為：割煤——推溜——移架。特點是：支護滯后時間較長，梁端距大，支架頂梁較短，可用于穩(wěn)定、完整的頂板。3、復合支護一般循環(huán)方式為：割煤——伸伸縮梁——推溜——收伸縮梁——移架。特點是：支護滯后時間短，但增加了反復支撐次數(shù)?？蛇m用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加。五、綜采工作面一、六個概念1、煤層傾角煤層傾角是指煤層與水平面之間所夾的最大銳角。煤層傾角大時，工作面采煤機、輸送機和支架都必須采取防滑、放倒措施。目前，高產(chǎn)、高效工作面傾角大都在10°以下，這是綜采最能發(fā)揮效益的角度，只有傾角大于12°時，采煤機才要安裝防滑裝置；當傾角大于16°時，支架和輸送機需設(shè)置防滑、放倒和調(diào)架裝置；當工作面潮濕時，由于金屬、金屬與底板的摩擦系數(shù)降低，以上需設(shè)置防滑、放倒裝置的傾角要小一些。進水平煤層：5°—8°；緩傾斜煤層：8°—25°；傾斜煤層：25°—45°；急傾斜煤層：＞45°；2、煤層厚度煤層厚度直接影響到采煤機械工作機構(gòu)的最小高度、調(diào)高范圍及裝機功率；對支架來說，不僅影響其結(jié)構(gòu)高度和伸縮比，還影響其支護高度。一般來說，煤層厚度越大，支護強度就要求越高。

薄煤層：厚度小于1.3米；

中厚煤層：厚度在1.3—3.5米；

厚煤層：厚度大于3.5米；3、煤質(zhì)硬度我國目前以普氏系數(shù)f作為反映煤體鞏固程度的指標，普氏系數(shù)是指煤抵抗外來機械作用的能力。煤的硬度與煤化程度有關(guān)，褐煤和焦煤的硬度最小，約2～2.5；無煙煤的硬度最大，接近4。軟煤普氏系數(shù)＜1.5，中硬煤普氏系數(shù)在1.5—3.0之間，硬煤普氏系數(shù)＞3.0。4、頂板穩(wěn)定性頂板的穩(wěn)定性程度直接決定支架的架型及其支護強度，我國將緩傾斜煤層老頂分為4級，直接頂分為4類。老頂分級：Ⅰ級：緩和。具體來說就是，初次來壓步距＜25m，周期來壓步距＜7m。Ⅱ級：明顯。具體來說就是，初次來壓步距25—50m，周期來壓步距7—15m。Ⅲ級：強烈。具體來說就是，初次來壓步距＞50m，周期來壓步距16—25m。Ⅳ級：劇烈。具體來說就是，初次來壓步距＞50m，周期來壓步距＞25m。直接頂分類：1〕不穩(wěn)定：巖層主要由頁巖、砂頁巖組成。2〕中等穩(wěn)定：巖層主要由泥頁巖、砂頁巖組成。3〕穩(wěn)定：巖層主要由砂頁巖、砂巖組成。4〕堅硬：巖層主要由砂巖、礫巖組成。頂板的穩(wěn)定性也對采煤機械的選擇有很大的影響，假設(shè)頂板不穩(wěn)定時，應(yīng)選用機身長度較小、輸送機寬度較窄的淺截深機組，或選用機身較大的機組，但應(yīng)采用每刀約進半個截深的回采工藝。5、底板穩(wěn)定性煤層底板巖石的性質(zhì)對回采工作面支架選型有很大影響，如頂板一樣，已為許多生產(chǎn)實踐所證實。如果煤層底板為松軟炭質(zhì)頁巖，支架就易出現(xiàn)底座一端偏斜壓入底板，使支架難以移動，即使架型相同，支架結(jié)構(gòu)與參數(shù)不同，對軟巖底板的適應(yīng)性也不同。支架選型應(yīng)依據(jù)支架底座的結(jié)構(gòu)型式、合力作用點在底座上的位置以及支架對底板的比壓分布而定。我國緩傾斜煤層底板分5類。底板分類：Ⅰ類：極軟。容許比壓＜3MPa，巖性主要為充填砂、泥巖、軟巖，適應(yīng)支撐掩護式支架。Ⅱ類：松軟。容許比壓3.1—6.6MPa，巖性主要為泥頁巖、煤，適應(yīng)掩護式支架、支撐掩護式支架。Ⅲ類：又分為Ⅲa和Ⅲb兩種。Ⅲa：容許比壓6.6—9.6MPa，巖性主要為中硬煤、薄層狀頁巖，適應(yīng)掩護式支架。Ⅲb：容許比壓9.6—16.1MPa，巖性主要為硬煤、致密頁巖，架型不限。Ⅳ類：中硬。容許比壓16.1—32MPa，巖性主要為致密頁巖、砂質(zhì)頁巖，架型不限。Ⅴ類：堅硬。容許比壓＞32MPa，巖性主要為后層砂質(zhì)頁巖、粉砂巖、砂巖，架型不限。6、煤層瓦斯含量機械化開采工作面產(chǎn)量大，特別是高產(chǎn)高效工作面由于推進速度快，產(chǎn)量高，所以瓦斯涌出量增大，如果選用的液壓支架通風斷面較小，不能保證通過足夠的風量，就必然影響綜采的生產(chǎn)能力。特別是對于高瓦斯礦井問題更為突出。因此，如果圍巖條件允許，就應(yīng)該選擇通風斷面大的支架。瓦斯：煤礦井下的瓦斯主要來自于煤層和煤系地層，它是由腐植型有機物在成煤過程中形成的全部氣體的統(tǒng)稱。其主要成分是甲烷，也稱沼氣，還有二氧化碳、氮氣，此外還有少量的硫化氫、氫氣和一些重烴和稀有氣體等。沼氣是無色、無味、無臭的氣體。比空氣輕，對空氣的比重為0.544，故在井下巷道的上部、頂板冒落地點的頂部和獨頭上山的掘進工作面易于積聚沼氣。沼氣本身無毒性，但不能供呼吸。當空氣中沼氣的濃度較高時，就會相對降低氧的含量，使人窒息。當它在空氣中到達一定濃度時，遇火能燃燒或爆炸。安裝《平安規(guī)程》的規(guī)定，平均日產(chǎn)一噸煤涌出的瓦斯量≤10m3劃為低瓦斯礦井，平均日產(chǎn)一噸煤涌出的瓦斯量＞10m3劃為高瓦斯礦井。瓦斯爆炸界限為5—16%，濃度為9.5%時，爆炸威力最大。二、工作面根本數(shù)據(jù)1、煤層厚度2、工作面傾角3、工作面長度4、采區(qū)走向長度5、頂板條件6、底板條件美國和澳大利亞已經(jīng)規(guī)劃出儲量為1000萬t的采區(qū),這意味著采區(qū)走向長度可達6000—8000m。

三、三機配套綜采工作面的“三機〞是指采煤機、液壓支架、刮板輸送機,是綜采工作面的主要設(shè)備。其選型首先必須考慮配套關(guān)系,選型正確先進、配套關(guān)系合理是提高綜采工作面生產(chǎn)能力、實現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件。

1、液壓支架的選型原那么

(1)液壓支架的選型，其根本目的是使綜采設(shè)備適應(yīng)礦井和綜采工作面的條件，投產(chǎn)后能做到高產(chǎn)、高效、平安，并為礦井的集中生產(chǎn)、優(yōu)化管理和最正確經(jīng)濟效益提供條件，因此，支架的選型應(yīng)使支護強度與工作面礦壓相適應(yīng)，支架結(jié)構(gòu)型式與煤層賦存條件相適應(yīng)，支護斷面與通風要求相適應(yīng)，液壓支架與采煤機、輸送機等設(shè)備相匹配。就是要確定支架類型(支撐式、掩護式、支撐掩護式)、支護阻力(初撐力和額定工作阻力)、支護強度與底板比壓以及支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)(立柱數(shù)目、最大最小高度、頂梁和底座的尺寸及相對位置等)及閥組性能和操作方式等。

(2)選型依據(jù)是礦井采區(qū)、綜采工作面地質(zhì)說明書。在選型之前,必須將所采工作面的煤層、頂?shù)装寮安蓞^(qū)的地質(zhì)條件全部查清、探明，編出綜采采區(qū)、綜采工作面地質(zhì)說明書。然后依據(jù)不同類級頂板選取架型。最后依據(jù)選型內(nèi)容結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有液壓支架的主要技術(shù)性能直接選定架型及其參數(shù)所對應(yīng)的支架型號。2、綜采工作面設(shè)備配套原那么〔1〕“三機〞生產(chǎn)能力配套綜采工作面“三機〞生產(chǎn)能力必須合理配套，才能充分發(fā)揮各自的潛力，并滿足工作面生產(chǎn)能力的要求。工作面生產(chǎn)能力取決于采煤機落煤能力，而工作面輸送機、液壓支架級平巷轉(zhuǎn)載機、科伸縮帶式輸送機等設(shè)備能力都要大于采煤機的生產(chǎn)能力，通常按富裕20%考慮。要保證工作面高產(chǎn)，工作面輸送機伸縮能力要大于采煤機的落煤能力，液壓支架的移架速度就得大于采煤機的運行速度?！?〕“三機〞性能配套性能配套主要解決各設(shè)備性能間互相協(xié)調(diào)與制約的問題，從而充分發(fā)揮設(shè)備性能，以滿足生產(chǎn)的需要，其主要涉及的內(nèi)容有：采煤機底托架與輸送機槽的匹配；采煤機搖臂與輸送機頭尾的匹配和自開切口的匹配；支架性能與采煤機牽引速度的匹配等。〔3〕“三機〞橫斷面配套尺寸關(guān)系采煤機、刮板輸送機和液壓支架之間的橫斷面配套尺寸如以下圖所示。〔4〕“三機〞壽命配套“三機〞壽命配套是指綜采工作面各單機設(shè)備的大修周期從理論上講應(yīng)該接近。高產(chǎn)、高效要求工作面各種設(shè)備，特別是主要設(shè)備必須處于良好的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果在工作面生產(chǎn)過程中，設(shè)備交替更換進行大修或“帶病〞運轉(zhuǎn)，那么必