中位放頂煤液壓支架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)題目：ZFS1600/12/26型液壓支架的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)專題題目：ZFS1600/12/26型液壓支架掩護(hù)梁設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：1.設(shè)計(jì)要求：完成液壓支架總體方案確定及設(shè)計(jì)主要零部件設(shè)計(jì)完成設(shè)計(jì)圖紙（折合0＃）3～4張2.主要工作參數(shù)：設(shè)計(jì)題目：ZFS1600/12/26頂板條件：Ⅱ級1類工作阻力：1600N推溜力：100kN拉架力：150kN底板比壓：1.0Mpa泵站壓力：32Mpa煤層傾角：15o院長簽字：指導(dǎo)教師簽字：摘要液壓支架是綜采工作面支護(hù)設(shè)備，它的主要作用是支護(hù)采場頂板，維護(hù)安全作業(yè)空間，推移工作面采運(yùn)設(shè)備。液壓支架的種類有很多，但其基本功能是相同的。根據(jù)液壓支架各部件的功能和作用，其組成可分為4個(gè)部分：⑴承載結(jié)構(gòu)件，如：頂梁，掩護(hù)梁，底座，連桿，尾梁等。起主要功能是承受和傳遞頂板和垮落巖石的載荷。⑵液壓油缸，包括立柱和各類千斤頂。其主要功能是實(shí)現(xiàn)支架的各種動(dòng)作，產(chǎn)生液壓動(dòng)力。⑶控制元部件，包括液壓系統(tǒng)操縱閥，單向閥，安全閥等各類閥，以及管路，液壓，電控元件。其主要功能是操作控制支架各液壓油缸動(dòng)作及保證所需的工作特性。⑷輔助裝置，如推移裝置，護(hù)幫裝置，伸縮梁裝置，活動(dòng)側(cè)護(hù)板，防倒防滑裝置，連接件，噴霧裝置等。這些裝置是為實(shí)現(xiàn)支架的某些動(dòng)作或功能所必須的裝置。關(guān)鍵詞：液壓支架，支護(hù)設(shè)備，掩護(hù)梁，操縱閥

AbstractHydraulicsupportisasynthesescoalcuttingworkingfacesupportfacility，itsprimaryfunctionissupportingcoalcuttingtoptray，attendancingsafeoperationspace，processingworkingfacecoalcuttingtransportationdevice.There'smanykindsofhydraulicsupport，butthesefundamentalfunctionisthesame.Accordingtothefunctionandeffectionofeachpartialhydraulicsupport，there's4partsasfollows:(1)Supportstructuresection,suchasheadpiece、coveringgirder、underframe、pitman、tailboom.Burdenofreceiving、transferingtoptrayandrockyplaysanimportantroleinit.(2)Hydraulicram，itincludecrutchandmanyjack.Itsprimaryfunctionisrealizingdifferentkindsofmovementofbracketandproducinghydraulicpower.⑶Controlsection，itincludeshydraulicscontrolvalve、non-returnvalve、reliefvalveandsoon.There'salsopipeline，hydraulicpressure，electriccontrolelement.Itsprimaryfunctioniscontrolbracketeachhydraulicrammovementandensuringrequireddouble-shiftworkcharacteristic.(4)Auxiliarydevice,suchasprocessdevice、protectdevice、flexgirderdevice、activitysiderack、preventfallandnon-skiddevice、junctionpiece、spraysystem.Thesedeviceareobligatoryoneswhichcanrealizethecertainmovementorfunctionofbracket.Keywords：hydraulicsupport，supportfacility，coveringgirder，controlvalve.

前言放頂煤采煤方法，就是在開采煤層的底部，或在特厚煤層中部位置，布置采煤工作面，利用工作面礦山壓力的作用或輔以爆破等方法，竟頂煤破碎并促使其垮落，而后將垮落的頂煤有工作面后方或工作面支架前方放出。放頂煤采煤方法在很早以前就用于開采厚煤層。如我過以前使用過的高落式采煤法，就屬于這種采煤方法。在當(dāng)時(shí)，放頂煤開采是不正規(guī)的，完全手工式的，而且煤炭損失特別大，長期以來受到嚴(yán)格限制。隨著煤層開采技術(shù)的發(fā)展，特別是煤礦支護(hù)設(shè)備的發(fā)展，放頂煤采煤法已經(jīng)發(fā)展成為一種正規(guī)的采煤方法。放頂煤開采方法的應(yīng)用條件，也由開采殘留煤柱、極不穩(wěn)定的特厚煤層，發(fā)展到穩(wěn)定的各種傾斜煤層的常規(guī)工作面，特別是賦存穩(wěn)定的長壁工作面的開采。放頂煤開采方法按工作面的巷道不止方式可分為：緩傾斜、傾斜特厚煤層預(yù)采分煤層（鋪網(wǎng)或不鋪網(wǎng)）放頂煤開采法；緩傾斜、傾斜特厚煤層頂采中間層放頂煤采煤方法：緩傾斜、傾斜特厚煤層一次采全厚放頂煤采煤法；急傾斜特厚煤層水平分段放頂煤采煤法。按放頂煤工作面的回采工藝方式可分為：炮采放頂煤開采；普通機(jī)械化放頂煤開采；綜合機(jī)械化放頂煤開采。中位放頂煤液壓支架是當(dāng)前我國應(yīng)用數(shù)量較多，分布面較廣的綜放支護(hù)設(shè)備。中位放預(yù)煤液壓支架已不僅是一種單純維護(hù)工作面空間的文護(hù)設(shè)備，還是一種依靠礦山壓力破碎煤體，具有放煤功能的綜采設(shè)備。中位放頂煤液壓支架按其結(jié)構(gòu)型式可分為兩類：單鉸點(diǎn)中位放頂煤支架和四連桿中位放頂煤支架。在畢業(yè)前借助設(shè)計(jì)這次很難得的機(jī)會(huì)，在老師耐心的指導(dǎo)下，利用自己在大學(xué)所學(xué)的書本知識和實(shí)習(xí)結(jié)合，對中位放頂煤液壓支架的掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)和受力分析設(shè)計(jì)和計(jì)算。由于時(shí)間倉促和本人水平有限，在設(shè)計(jì)過程中會(huì)有缺點(diǎn)和不合理的地方，懇請老師給予寶貴的意見，并給予批評和指正。目錄1.放頂煤開采概述1.1我國厚煤層分布與賦存狀況91.2國外放頂煤開采發(fā)展歷史141.3國外放頂煤液壓支架161.4放頂煤綜采技術(shù)的優(yōu)越性252.中位放頂煤液壓支架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1液壓支架的工作原理272.2液壓支架的主要技術(shù)特征與工作參數(shù)292.3液壓支架總體方案設(shè)計(jì)303.中位放頂煤液壓支架架體部分的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1鉸接式頂梁掩護(hù)支架453.2放頂煤液壓支架結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算與校核504.設(shè)計(jì)液壓元件及系統(tǒng)4.1擬定支架液壓系統(tǒng)635.中位放頂煤液壓支架的使用與維護(hù)73后記751.放頂煤開采概述1.1我國厚煤層分布與賦存狀況我國煤炭資源十分豐富，1985年全國另計(jì)探明煤炭總儲量為7822億tl其中厚煤層的儲量占首位，接近總儲量一半。根據(jù)1988年我國統(tǒng)配煤礦統(tǒng)計(jì)，原煤產(chǎn)量按薄、中厚及厚煤層的比重分別為10．40％、43．97％及45．63％；若以可采儲量統(tǒng)計(jì)，則分別為17．36％、37．84％及44．80％。我國厚煤層賦存幾乎遍及全國，其中以東北及西北地區(qū)尤為豐富，15個(gè)省46個(gè)礦務(wù)場賦存有5m以上的持厚煤層，儲量超過100億t，但地質(zhì)條件比較復(fù)雜。厚煤層可來儲量所占比重員高的省及自治區(qū)為甘肅(93．96％)，新疆(70．N％)及寧夏(65．06%)。在山西、河南、河北、山東及陜西省，3．5—8m厚煤層的儲量也占很大比重。1.1.1緩傾斜厚煤層整層垮落一次采全高綜采。近年來，國內(nèi)外采用大采高支架(結(jié)構(gòu)高度大于3．5m)、利用整層垮落一次采全高方法開采緩傾斜厚煤層(采高在3．5—5m之間)取得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。我國大采高支架己研制l0余種架型，可分為兩柱掩護(hù)式和四柱支撐掩護(hù)式兩類；支架結(jié)構(gòu)高度為3．8、4．2、4．5、4．7及5．0米；支架阻力從800、2000、2400、3200、3600、4000、4800、5200、5600至l0000kN／架。從支架使用效果看可分為三種情況：（1）架型與煤層賦存條件適應(yīng)，使用效果較好的有德國6320—23／45型，BY320—23／45和BY360—25／50型掩護(hù)支架，并在開灤范各莊礦、林南倉礦及邢臺東龐礦，均實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)百萬噸。（2）實(shí)際采高在3．5m左右，末完全顯示出大采高特點(diǎn)的有QY320—20／38型、ZY400—18／38型及BY480—22／42型支架，在徐州龐莊礦70l采煤工作面、兗州興隆莊礦5301采煤工作面和西山官地礦1830l采煤工作固使用，前兩種分別達(dá)到工作面月產(chǎn)66139t和69568t。（3）因架型或參數(shù)與煤層賦存條件不適應(yīng)，試驗(yàn)效果不佳的有銅川局李家塔礦使用的Jz—1型掩護(hù)支架和金華山礦使用的Yz—I、II型掩護(hù)支架，以及開灤范各莊礦試用的BYZ型掩護(hù)支架。大采高支架不僅在中國，在原蘇聯(lián)、德國、波蘭、法國、捷克和斯洛伐克等國多數(shù)使用效果較好，然而，也還存在不少問題，主要是：（1）架型或參數(shù)與煤層賦存條件不適應(yīng)，尤其表現(xiàn)在支架工作阻力偏低，造成支架變形，損壞嚴(yán)重，乃至被迫停產(chǎn)。（2）支架穩(wěn)定性差，造成支架傾倒。這主要是由于支架高寬比過大，加之零、部件間隙過大，當(dāng)使用在傾角大于12。左右的煤層時(shí)，形成支架頂梁組件向支架頂、底面垂直線的傾斜下方嚴(yán)重偏移，受載后使支架零、部件損壞、甚至傾倒。（3）掩護(hù)梁易開裂，四連桿變形。造成這種損壞的主要原因是，底座與頂梁發(fā)生水平錯(cuò)動(dòng)并產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形造成的。（4）兩柱式掩護(hù)支架的平衡千斤頂易損壞。主要原因是當(dāng)掩護(hù)梁與頂梁間夾角過大，使平衡千斤頂活塞桿全部伸出形成剛性受力時(shí)，造成導(dǎo)向套被拉出缸口或結(jié)構(gòu)件耳子拉裂、銷軸變形。（5）煤壁易片幫，工作而與巷道交接處的端頭三角煤礦難以維護(hù)。由此可見，要使大采高支架在緩斜厚煤層整層一次采全高達(dá)到高產(chǎn)、高效、降低成本、節(jié)約費(fèi)用的目的，就必須解決好上述存在的問題，做到充分了解煤層的賦存條件，合理選擇支架工作阻力及主要技術(shù)參數(shù)；優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證足夠的安全系數(shù)，認(rèn)真加強(qiáng)管理和維護(hù)，“選好配套設(shè)備才能獲得良好的使用效果。1.1.2放頂煤綜合機(jī)械化開采放頂煤綜合機(jī)械化開采的實(shí)質(zhì)是：在開采煤層的底部(沿底扳或在煤層中某一高度范圍的底部)布置綜采工作面，除用正常的三機(jī)(采煤機(jī)、輸送機(jī)及液壓支架)采煤外，還利用礦山壓力或輔以人工松動(dòng)方法使工作面上方的頂煤破碎，并隨工作面推進(jìn)而在前方或后方放出并回收，這樣的采煤法稱為放頂煤綜采。我國在緩斜中硬厚煤層、三硬(頂板堅(jiān)硬，底板堅(jiān)硬、煤質(zhì)硬f=4)厚煤層，三軟(底板抗壓強(qiáng)度＜0．8MPa，頂煤及煤質(zhì)松軟f=0．3一0．6)厚煤層；傾斜厚煤層(約37。)及急斜斜厚煤層水平分段綜采等均取得較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，并在采煤工藝和放頂煤液壓支架裝備水平上有新的突破。1．緩斜中硬厚煤層放頂煤綜采該類綜采放頂煤工作面是我國放頂煤工作面最多、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果最好的一類，截止到1992年底共裝備了30多個(gè)。這類煤層硬度f＝1．2—3，煤層開采厚度在5—20m，工作面長度為38—200m，主要分布在東北地區(qū)、山西和山東等省。由于各工作面地質(zhì)條件相差較大，以及使用的先后不同，加之設(shè)備選型、組織管理技術(shù)水平等原因，取得效果也大不相同。如早在1984年研制的綜采放頂煤液壓支架(FY400／14／28型)及放煤工藝在沈陽局蒲河礦緩斜特厚煤層中試驗(yàn)時(shí)，開始效果尚好，后因支架穩(wěn)定性差，四連桿強(qiáng)度不足而損壞嚴(yán)重，加之設(shè)備配套等問題，支架不能前移，造成煤層發(fā)火中止了試驗(yàn)，但人們已看到達(dá)種放頂煤綜采技術(shù)的前景。1987年平頂山礦務(wù)局一礦引進(jìn)了匈牙利vHP。732型高位插底式放頂煤液壓文架，并進(jìn)行了試驗(yàn)。該煤層厚8．2m、傾角9。，工作面長87一120m，煤層硬度f＝l一1．8，采高2．8m，放煤高5．4m，試采3年采完2個(gè)工作面，平均月產(chǎn)44206t，最高月產(chǎn)55000t，回采率79．6％，平均工效25．5t／工，獲得了初步成功。在對王莊礦插底式單輸送機(jī)放頂煤液壓支架進(jìn)行較大改進(jìn)后，一種新型不插底單輸送機(jī)放頂煤液壓支架在潭村礦投入使用，采用單輪間隔均勻放煤，丙采一放，1991年工作面產(chǎn)量l82萬t。1992年又裝備了“四個(gè)一”，即一礦、一面、一條原煤運(yùn)輸線、日產(chǎn)煤l萬t，工作面年產(chǎn)原煤達(dá)230萬t，創(chuàng)國內(nèi)外放頂煤綜采最高紹錄。同時(shí)該局王莊礦還創(chuàng)造了低位放頂煤支架綜采面月產(chǎn)27萬t的國內(nèi)最高紹錄。2．緩斜硬厚煤層放頂煤綜采對于煤質(zhì)硬度大于3的厚煤層能否采用放頂煤開采，在1990年以前一般均認(rèn)為是“禁區(qū)”，但在硬煤層中，若層節(jié)理發(fā)育并呈脆性的煤層可否采用放頂煤綜采，經(jīng)對放頂煤礦壓理論分析后，開始認(rèn)為選用高阻力支架和注水軟化頂煤等措施后，還是可以試驗(yàn)的。于是，首先在晉城礦務(wù)局鳳凰山礦進(jìn)行丁試軋并采用了zFs5200／17／32型強(qiáng)力放頂煤支架，盡管工作面多次遇到無炭拄，使支架不能正常運(yùn)行，但也曾出現(xiàn)日產(chǎn)7000t的好水平。3．留斜軟厚煤層放頂煤綜采我國軟厚煤層的賦存分布較為廣泛，儲量豐富，如東北的遼源、西北的烏魯木齊、淮南、淮北，山西軒崗及河南鄭州礦務(wù)局等。其煤層厚度一般為5—20M，，除前兩周為急斜煤層外，其他均為緩斜。目前一般以f＜l的煤稱為軟煤。在軟厚煤層中采用放頂煤綜采的有利條件是，可以不考慮頂煤能否破碎的問題，但實(shí)踐表明，由于煤的強(qiáng)度極低，當(dāng)支架梁端支撐力不足以及支架封閉性能不良時(shí)，會(huì)造成頂煤的破斷角前傾，礦山壓力向煤壁方向轉(zhuǎn)移，形成前方頂煤破碎、目落，煤壁片幫，使支架頂梁上方冒空不能接頂，造成支架難于前移；同時(shí)軟煤層的底板常是抗壓強(qiáng)度小于1．0MPa的軟底，又會(huì)出現(xiàn)支架底座前端壓入而使支架前傾，因而常有放頂煤開采“怕軟不怕硬”的說法。經(jīng)過近幾年廣大煤礦企業(yè)包括煤機(jī)廠科技人員及工人的共同努力，已較為成功地解決了這一難題。4．傾斜厚煤層放頂煤綜采在傾斜厚煤層實(shí)現(xiàn)放頂煤綜采是國內(nèi)外來煤工藝改革的一大難題，因?yàn)樗粌H要解決頂煤冒落，而且要解決工作面設(shè)備的正常推進(jìn)，包括支架、輸送機(jī)和采煤機(jī)的下滑及支架防倒、采煤機(jī)的爬坡、端頭的錨固及維護(hù)等問題。在傾角小于15。的緩斜工作面中一般不需考慮上述問題，而急斜工作面通常在特厚煤層中采用水平分段綜采放頂煤開采，其工作面呈近水平狀態(tài)，也無問題可言。因此，傾斜煤層綜來放頂煤開采乃是國內(nèi)一大攻關(guān)項(xiàng)目。石炭井礦務(wù)局與鄭州煤機(jī)廠共同開發(fā)、研制的成套綜放支架(低位放頂煤液壓支架、過渡支架及端頭支架)在烏蘭礦532l工作面使用，從1992年l1月5日至1993年2月28日正常運(yùn)行后，通過了寧夏科委的鑒定，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，填補(bǔ)丁我國的空白。1)工作面概況。烏蘭礦三層煤為該礦主來煤層，平均煤厚6．79m，傾角17。一37。，煤質(zhì)硬度系數(shù)f＝0．6一1．2，工作面長44．5m，走向長166．6m。煤塵具有爆炸危險(xiǎn)，指數(shù)為32％，煤自燃發(fā)火期18個(gè)月，宜接頂為泥質(zhì)粉砂巖，老頂為淺灰色中厚層狀細(xì)砂巖，平均厚度為7．21m。工作面主要設(shè)備zFsB3200／16／28型低位放頂煤支架29架ZFG3400／20／30型過渡支架4架zTE8900／20／30型端頭支架2架MXP—240型采煤機(jī)l臺SGD—630／l10型前部輸送機(jī)l臺SGD—630／110型后部輸送機(jī)l臺SZZ—730/110型轉(zhuǎn)載機(jī)l臺SGW-44型膠帶輸送機(jī)l臺。2)回采工藝。經(jīng)該局、礦生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出“二刀一放，單輪順序放煤，四個(gè)由下而上”的新工藝方法?！岸兑环拧奔捶琶翰骄酁閮纱谓馗畈骄嘀?．2m，這樣可保證放煤結(jié)束后，上方及后方的矸石同時(shí)到達(dá)放煤口，實(shí)現(xiàn)最大限度地回收頂煤。一般放煤步距與頂煤厚度有關(guān)，厚度大則步距也應(yīng)加大，否則將使頂煤丟入采空區(qū)，降低回收率?！皢屋嗧樞蚍琶骸边@是由大傾角煤層的放煤規(guī)律所決定的。因放煤漏斗向傾斜上方發(fā)育，且放煤口之間形成的脊背煤也向上偏斜，這種放煤順序可保證上覆頂煤依次回收，否則將會(huì)由于上下放煤漏斗相交見矸而過早關(guān)閉放煤口，降低煤炭回收率?！八膫€(gè)由下而上”即割煤、移架、推溜及放煤均由下向上進(jìn)行，這樣可以保證下方支架對上側(cè)支架的支撐定位和移架導(dǎo)向。由于工作面呈偽斜布置(5。一7。)，這樣不僅可使巳發(fā)生的支架上竄或下滑及時(shí)調(diào)整，確保輸送機(jī)不下滑，而且端頭支架起到錨固作用，支架不會(huì)出現(xiàn)倒架。3)幾種主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析(1)提高了資源回收率。工作面回采率達(dá)84．9％，采區(qū)回采率達(dá)77．7％。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，故頂煤工作面煤炭損失主要包括：①初采損失，即由于頂板末初次垮落暫不放煤的損失，約占3％一6％；⑧末采損失，一般離停采線約8—12m開始不再放頂煤而鋪設(shè)金屬頂網(wǎng)，以便于回撤設(shè)備，這部分煤損約占2％一6％；②放煤口高度損失，因放煤口窩底板有一定高度，造成部分煤炭移架后損失，一般占3％一4％(中位放煤可達(dá)6％一12％)；④放煤工藝不合理引起頂煤垮菠不規(guī)則造成的損失。由以上各項(xiàng)可見，工作面愈長（120—150m)，相對煤損愈小，回采率增高。烏蘭礦原分層鋪網(wǎng)開采時(shí)四個(gè)區(qū)段的回采率僅58％一64％，平均為61％，其煤損較放頂煤開采時(shí)高出16．4％。(2)提高了產(chǎn)量和工效。532l試驗(yàn)工作面從1992年11月6日投產(chǎn)至1993年2月，前2個(gè)月主要試驗(yàn)設(shè)備的配套和性能，2月份最高日產(chǎn)達(dá)12881，15天完成16369t，工效提高到19．44t／工。(3)安全可靠、經(jīng)濟(jì)效益好。根據(jù)對以前開采的三層煤統(tǒng)計(jì)，百萬噸死亡率為3.18人，而該傾斜煤層采用綜放開采四個(gè)月未發(fā)生過輕傷以上事故，支架防倒防滑功能及支護(hù)頂板的全封閉(前探梁也具備側(cè)護(hù)板)性能可靠。綜放比分層開采，噸煤增收14．74元，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。為了擴(kuò)大使用范圍，充分發(fā)揮綜放設(shè)備和管理效朗，該局又增訂了45臺液壓支架，準(zhǔn)備在面長120m的三層煤投入使用。5．急斜特厚煤層水平分段放頂煤綜采由于煤田地質(zhì)構(gòu)造時(shí)原因，我國急斜特厚煤層多數(shù)傾角大于55’綜上所述，放頂煤綜采十幾年來在我國得到了迅速的發(fā)展。放頂煤綜采技術(shù)的推廣使用，托寬了綜合機(jī)械化開采厚煤居的使用范圍，簡化了礦井的采掘系統(tǒng)和生產(chǎn)組織，在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)量，降低煤炭生產(chǎn)成本，保證安全生產(chǎn)等方面均取得了比較顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。當(dāng)然，放頂煤綜采也存在一些急待解決的問題。主要是，(1)煤塵大，比分層開采高出l一3倍，甚至更高；(2)回來率偏低，一般在80％左右，(3)自然發(fā)火問題尚未得到很好的解決；(4)對高瓦斯礦井，瓦斯涌出量大，有局部積聚的危險(xiǎn)；(5)液壓支架的系列化和功能的完善，特別是過渡支架和端頭支架的配套性、適應(yīng)性、可靠性尚需進(jìn)一步發(fā)展；(；)頂煤冒落規(guī)律及頂煤冒落對掩護(hù)梁的沖擊載荷的理論計(jì)算和實(shí)際顯現(xiàn)也需要進(jìn)一步的觀察與研究等。這一切都需要科研、制造、生產(chǎn)各部門通力合作，不斷創(chuàng)新總結(jié)經(jīng)驗(yàn)以便把我國厚煤層放頂煤開采技術(shù)與放頂煤液壓支架提高到世界最高水平。1.2國外放頂煤開采發(fā)展歷史放頂煤開采方法很久以前就用于符厚煤層開采。早在100多年創(chuàng)，法國、西斑牙和南斯拉夫等困就已應(yīng)用放頂煤開采。在當(dāng)時(shí)，只是作為復(fù)雜地質(zhì)條件下的一種特殊采煤方法。目前，法國仍然部分采用房注式和倉儲式采煤方法。本世紀(jì)的40年代末和50年代初，法國、南斯泣夫等國開始應(yīng)用長壁和短壁工作面放頂煤開采，工作面文護(hù)使用單體金屬文校和金屬頂梁，采用刮板輸送機(jī)運(yùn)送煤炭，工作面為爆破落煤。最初，為了更好地控制工作面頂板，留有頂煤護(hù)頂，回采時(shí)回收部分頂煤，以減少煤炭損失。在取得成功和積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展成為回采特厚煤層的一種主要開采方法。同時(shí)指出，特別適用于不規(guī)則將厚煤層的開采。這種采用金屆摩擦支柱及金屬頂梁支護(hù)的炮采放頂煤開采法如圖1—2b1所示。當(dāng)煤層厚度大于9m時(shí)，一般采用2個(gè)長壁分層開采工作面，一個(gè)在上部先采頂分層，讓頂煤垮落破碎，然后由下分層工作面回收頂煤。其開采方法如圖l·2·2所示。當(dāng)煤層為6—9m時(shí)，只采用一個(gè)回來工作面沿煤層底部開采，同時(shí)在架后回收頂煤。其主要工藝過程為：先推進(jìn)工作面，爾后進(jìn)行支柱和前移頂梁，最后讓頂煤充分培落并在架后進(jìn)行回收。其工藝過程如圖l—2—3所示。·隨著采煤機(jī)械化程度的提高，放頂煤開采工作面的機(jī)械化也不斷取得進(jìn)步。在工作面煤炭運(yùn)輸方面，起初只用一臺輸送機(jī)出煤，回收6t頂煤通過人工裝入輸送機(jī)運(yùn)走，放煤與采煤工作不能同時(shí)進(jìn)行，產(chǎn)量低，如圖l—3—3所示。為了提高產(chǎn)量，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度和提高效率，放頂煤工作面發(fā)展為采用兩臺輸送機(jī)出煤，分別運(yùn)送工作面采镕的煤炭及放落的頂煤，采煤與放煤可以平行作業(yè)，工作面產(chǎn)量有了提高，如圖l‘2—4所示。盡管在單體液壓支柱支護(hù)的放頂煤工作面采用了前、后兩部輸送機(jī)運(yùn)送煤炭，但工作面的支護(hù)工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度大且不安全，采煤以炮采、風(fēng)鎬為主。整個(gè)工作面的機(jī)械化程度低，工作面的生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)量低。將綜合機(jī)械化開采運(yùn)用到放頂煤開采工作面后，放頂煤開采技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。由于工作面由液壓支架實(shí)行可靠、快速的支護(hù)，采用采煤機(jī)或刨煤機(jī)采煤，放頂煤工作在安全、可靠的支架下進(jìn)行，從而使工作面產(chǎn)量有明顯的提高。放頂煤綜采工作面一般均用采煤機(jī)斜切進(jìn)刀。法國的此類工作面已使用正面截割式采煤機(jī)，采高：．0一2．5m，可避免預(yù)開缺口，如圖l—2—7所示。其他國家一股用單滾筒或雙滾筒采煤機(jī)。自70年代開始，法國、前西德、英國等國陸續(xù)研制成功了開天宙的支撐掩護(hù)式或帶伸縮掩護(hù)板的支撐式放頂煤液壓支架。這兩類田1：b汝b1開始米電梁支架故頂煤開采歪孟配有云輸送機(jī)運(yùn)友，靠單滾或雙滾采煤機(jī)采煤，然后從掩護(hù)梁上的窗口放出頂煤。這兩類支架的主要區(qū)別在于：前者將輸送頂煤的輸送機(jī)放支架架底座上，后者則將輸送機(jī)置于煤層底板上，分別適應(yīng)于不同的煤層條件，特別是底板情況。80年代初，匈牙利研制成功單輸送機(jī)前開天窗式放頂煤掩護(hù)支架，機(jī)采煤炭所放落頂煤均用此單輸送機(jī)運(yùn)輸，在實(shí)際使用中，取得了良好效果。由于在放頂煤工作面實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化開采，工作面產(chǎn)量、進(jìn)尺、工效成倍增加，炸藥等材料消耗大為減少，適用的煤層范圍也不斷擴(kuò)大，因此在繼法國、前蘇聯(lián)之后，南斯拉夫、波蘭、捷克、羅馬尼亞、西班牙、印度、泰國、土耳其、中國等也陸續(xù)采用放頂煤1.3國外放頂煤液壓支架放頂煤綜采能否成功還取決于能否針對具體的使用條件進(jìn)行放頂煤液壓支架的合理選型與設(shè)計(jì)。一般說來，它要滿足對頂煤只有良好的支護(hù)效果，同時(shí)還要滿足順利放煤、運(yùn)煤、行人、通風(fēng)、移架和對采煤工作干擾小等一系列要求。國外的放頂煤液壓支架發(fā)展較早。法園60年代初就成批生產(chǎn)放頂煤液壓支架?，F(xiàn)將各主要放頂煤液壓支架生產(chǎn)國家研制、生產(chǎn)、使用的放頂煤支架及其主要特點(diǎn)作一簡要介紹。1.3.1法國放頂煤液壓支架法國主要生產(chǎn)放頂媒液壓支架的為瑪雷爾公司。其生產(chǎn)的第一代放頂煤液壓支架是帶香蕉民架的支撐掩護(hù)式支架。1965年生產(chǎn)200架DFl6x26s型用于法國盧瓦爾煤田，1967年生產(chǎn)85架DFl5x25s型用于法國奧弗涅煤田。91970一1979年10年間共生產(chǎn)了482架凹18x28s型支架，出口到西班牙、捷克和南斯技夫等國。其中主要是甫斯拉夫，占407架。在第一代放頂煤支架的基礎(chǔ)上，瑪雷爾公司又研制了第二代插板式放頂煤液壓支架，主要型號有MSl5x35S型、Msl7×28S和MBl8×29S等型早。M517×28S型于l978一U80年出口到南聽垃夫146架，M618x29S型在法國1980一1981年使用43架，該型支矩如圖l”2—l6所示。該公司還研制了天宙式放頂煤液壓支架，型號為F52lx30s型2978—1983年法國共使用了300架，如圖l—2—17所示。這兩類與支架的技術(shù)特征l—2—4。圖1·2—比法國MB17×28S型支架圖1.3法國FB21×30S型支架圖1。2’4MB17×由于第一代香蕉昆梁式支架存在工人在尾梁處放煤不安全，處理大塊煤困難；頂煤排放無法有效控制等，常造成壓死輸送機(jī)的現(xiàn)象。而且，該支架工作阻力也較低，僅1500kN／架。第二代放頂煤支架在此基礎(chǔ)上作了較大的改進(jìn)，基本避免了這些缺陷。土作阻力增加到3000一4000kN／架。支架間安設(shè)防倒防治千斤頂，使支架可以在傾角30。的工作面使用。擴(kuò)大了支架的使用范圍。1.3.2英國放頂煤液壓支架英國生產(chǎn)放頂煤液壓支架的主要有道梯公司和伽力克公司。英國70年代才開始研制放頂煤液壓支架。由于英國國內(nèi)不采用放頂煤開采，其生產(chǎn)的放頂煤液壓支架主要用于出口。主要用戶是南斯拉夫和西班牙等國的煤礦。英國道梯公司研制的DT400型天窗式放頂煤液壓支架，如圖l—2—18所示，這種支架將放頂空間置于支架前、后連桿之間，支架的穩(wěn)定性較高，前梁可以伸縮，支架的綜合性能較好。這種支架既可用于一次采全高放頂煤開采，也適應(yīng)于預(yù)采頂層的分次放頂煤開采和分段放頂煤開采。道梯400型放頂煤液壓支架的主要技術(shù)特征見表l—2—5歷示。英國生產(chǎn)的另一種插板式放頂煤液壓支架是由伽力克公司1983年為西班牙法斯柯·列尼沙礦制造的。如圖l—2—19所示。該支架在短壁放頂煤工作面使用，取得良好效果。煤炭回收率達(dá)到85％。該支架的主要特點(diǎn)為：放煤門面積大，便于頂煤垮落進(jìn)入后部輸送機(jī)；采用四連桿機(jī)構(gòu)，頂梁對頂板的接觸及支架穩(wěn)定性均較好；后輸送機(jī)置于支架加長底座上，利用工作面輸送機(jī)的移溜千斤頂回液進(jìn)入后部立柱，使后輸送機(jī)相對于支架向后推出，而放煤線位置不變。圖，英國道梯四柱400型天窗式支架圖英國伽利克4/430型支架表1—2—5DT400型放頂煤支架主要技術(shù)特征1.3.3德國放頂煤液壓支架 德國70年代末80年代初開始生產(chǎn)放頂煤液壓支架。主要有咸斯特伐利亞公司和赫姆夏特公司。威斯特伐利亞代表產(chǎn)品有Bs2．2型插板式支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架，如圖1—z—2)所焺。該支架調(diào)高范圍為2—3．3m，裝有四連桿機(jī)構(gòu)，可吸收放頂煤時(shí)產(chǎn)生的水平推力。如果需要打眼放炮松動(dòng)頂煤，支架上備有安裝鉆機(jī)的位置。頂梁上還有小孔，可讓鉆桿通過。這種支架可用于煤層厚度為5—20m的各種放項(xiàng)煤綜采工作面。加長的底座既可讓后部輸送機(jī)置于底扳上，又可在移榴時(shí)將其拉到支架底座上。德國BS2.2型插板式支架德國另一液壓支架制造廠赫姆夏特公司70年代末生產(chǎn)400—18／28型和320—20／30型等放頂煤液壓支架。400—18／28型放頂煤液壓支架用于南斯拉夫煤礦，支架工作團(tuán)力為4000kN，最小高度為1．8m，最大高度為2．8m，可用于10m厚煤層的放頂煤工作面，機(jī)采高度2．5m。放煤插板也是液壓操縱，后輸送機(jī)放在支架底座上。如圖1—2—21所示。320—20／30型放頂煤液壓支架工作阻力為3200kN，支架最小支撐高度為2．om，最高為3．om，掩護(hù)梁上的放煤裝置為一可翻轉(zhuǎn)的放煤梢，利用前輸送機(jī)運(yùn)送頂煤。如圖l—2—22所示。德國赫姆夏特400-18／28型支架德國赫姆夏特320-20/30型支架1.3.4匈牙利放頂煤液壓支架80年代初匈牙利重點(diǎn)研制并成功應(yīng)用了vHP系列支架。該支架在匈牙利推廣使用并出口到我國平頂山礦務(wù)局。vHP系列支架總的特點(diǎn)是高位單輸送機(jī)放頂煤，放煤口面積很大，短伸縮梁對端面頂板有較高的支護(hù)強(qiáng)度，而掩護(hù)梁上有較充分的頂煤垮落空間。以vHP732型支架為例(圖l—2—23)，支架最高可達(dá)3．sm，頂梁支護(hù)強(qiáng)度為800kN／m：，采用4根立柱，2根支在掩護(hù)梁框架上，2根支在放煤槽上，每根立柱工作阻力1000kN，支架工作阻力4000kN。放煤門可向下擺動(dòng)至水平線下34°，起溜煤槽作用，將煤導(dǎo)入工作面輸送機(jī)。匈牙利VHP732型天窗式支架1.3.5前蘇聯(lián)放頂煤液壓支架前蘇聯(lián)研制并投入使用的放頂煤液壓支架主要有KM—8lv型，KM—8lB型KTY型和KAM—lc型。RM—81型放頂煤液壓支架為提腿邁步液壓支架，該支架的移架動(dòng)力在支架的頂梁上。支架掩護(hù)梁有一組千斤頂支撐并可伸縮，放煤插板采用液壓伸縮。支架后部配有專用放頂煤輸送機(jī)。如圖l—2—24所示。KAM—lc型帶截割頂煤裝置的放頂煤液壓支架如圖1—2—25所示。該設(shè)備最大的特點(diǎn)是：文架帶有一個(gè)可在垂直面上下截割的液壓傳動(dòng)刨煤裝置，刨頭后有吊掛掩護(hù)扳。其下部可用輸送機(jī)膠帶做成的專用導(dǎo)槽將垮落頂煤導(dǎo)入后輸送機(jī)。排頭支架上還裝有端面擴(kuò)板，防止側(cè)向稈石和煤進(jìn)入支架。支架掩護(hù)板分兩段，下段為剛性三角形結(jié)構(gòu)，上段可活動(dòng)調(diào)高。這種機(jī)組可采硬煤。圖1-2-24前蘇聯(lián)KM-8lB放頂煤支架圖1-2-25前蘇聯(lián)KAM-1C型放頂煤機(jī)組1-截割頭；2-導(dǎo)向架；3-液壓柱；4-操縱缸1.3.6國外放頂煤端頭支架由于放頂煤長壁工作面端頭支護(hù)空間大、設(shè)備多、工藝配合復(fù)雜，所以端頭支護(hù)的好壞，直接影響到綜放工作面產(chǎn)量、效率和安全狀況。因此發(fā)展綜放工作面端頭的機(jī)械化支護(hù)勢在必行。法國在香蕉式放頂煤支架的基礎(chǔ)上，改造成功了一種AcM型香蕉式端頭支架。如圖l—2—26所示。該支架的文撐高度為1．8—2．8m，質(zhì)量僅4．35t。另外法國還在放頂煤工作面試驗(yàn)了一種履帶式端頭支架。這種支架的頂粱和底座均由履帶構(gòu)成，為掩護(hù)式架型，可以實(shí)現(xiàn)帶壓獨(dú)立行走移架。1987年5月匈牙利在北京展出了ovK—lo型放頂煤端頭支架的模型。這種端頭支架為兩架一組，主頂梁長3．83m，活動(dòng)頂梁可伸縮，最長1．9m，最短1．29貝，底座長5．76m．支架的穩(wěn)定性較好。兩架支柴的總質(zhì)量僅4．3t。每架工作阻力5200kN，移架及移溜力為700KN，如圖l—2—27所示。圖法國ACM香蕉式端頭支架圖匈牙利OVK-10型端頭支架1.4放頂煤綜采技術(shù)的優(yōu)越性1.4.1合理的集中化生產(chǎn)由于放頂煤綜采對所放頂煤的厚度沒有嚴(yán)格的要求，核對煤層的變化適應(yīng)性較強(qiáng)。當(dāng)煤層厚度不均勻時(shí)，對放頂煤綜采的影響不大。對于煤層直接頂破碎，有較厚的偽頂或呈大塊碎裂含水巖層實(shí)行放頂煤開采后，可以避開這些難于控頂條件。因此，在特厚煤層中實(shí)施放頂煤綜采，可以擴(kuò)大綜合機(jī)械化開采購使用范圍，提高煤礦的譏械化開采水平。在特厚煤層中實(shí)施放頂煤綜采，在不降低礦井產(chǎn)量的情況下，可以大幅度減少礦井中同時(shí)生產(chǎn)的采區(qū)和工作面的數(shù)量。在煤層條件合適的情況下，一般礦井只有l(wèi)一2個(gè)采區(qū)同時(shí)生產(chǎn)，而采區(qū)只有l(wèi)一2個(gè)區(qū)段同時(shí)生產(chǎn)，區(qū)段只需一個(gè)放頂煤綜采工作面生產(chǎn)并且一次將區(qū)段內(nèi)煤層全厚回采完畢。因此，提高了煤層的生產(chǎn)能力，使礦井生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)人顯大為減少，而且放頂煤與底層綜采相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)工作面生產(chǎn)的高產(chǎn)和高效。放頂煤開采的合理集中化生產(chǎn)，使采煤工作面運(yùn)輸、采區(qū)運(yùn)輸和礦井運(yùn)輸系統(tǒng)更為簡單，更便于管理和充分發(fā)揮運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)備效能，降低煤炭運(yùn)輸成本。放頂煤綜采的合理集中化生產(chǎn)，減少了同時(shí)生產(chǎn)的采區(qū)和工作面的數(shù)量，也就減少了采掘和運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量，可節(jié)省大量的設(shè)備購置費(fèi)。問時(shí)，由于生產(chǎn)能力的提高，使采、掘、運(yùn)等各種設(shè)備得到充分利用，縮短設(shè)備的更新周期，加快礦井沒備的更新改造和技術(shù)進(jìn)步。放頂煤綜采的合理集中化生產(chǎn)，還使礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)大為簡化，降低礦井通風(fēng)阻力，這不僅可使放頂煤開采工作面瓦斯涌出量大，需供風(fēng)量大的要求得到滿足，還可降低礦井通風(fēng)費(fèi)用，縮短厚煤層回采周期，不需多次啟閉采空區(qū)，對防止與避免煤炭自燃比較有利。放頂煤綜采的合理集中化生產(chǎn)的另一個(gè)突出的特點(diǎn)是，雖然工作面能高產(chǎn)高效，但工作面推進(jìn)速度并不需要很快，因而減少工作面的搬遷次數(shù)，并使由于搬面而造成煤炭生產(chǎn)的產(chǎn)量波動(dòng)及輔助工作員大為減少，節(jié)省大量的生產(chǎn)費(fèi)用。1.4.2改善礦井采掘關(guān)系放頂煤綜采的合理集中化生產(chǎn)，極大地緩和了緊張的礦井采掘關(guān)系。由于放頂煤綜采同采的采區(qū)和工作面數(shù)大為減少，礦井開拓煤量和準(zhǔn)備煤量較易滿足。開拓巷道，如巖石大巷、集中運(yùn)輸石門，以及采區(qū)上山、區(qū)段集中巷、主要溜煤眼及聯(lián)絡(luò)巷等準(zhǔn)備巷道的年掘進(jìn)員可大為降低，使萬噸掘進(jìn)率及掘進(jìn)隊(duì)的數(shù)量、人員及機(jī)電設(shè)備也就大為減少。在回采區(qū)段內(nèi)，與具有相同回采煤量的分層綜采相比，放頂煤綜采所需的回采巷道，如上下平巷、開切眼、聯(lián)絡(luò)巷以及相應(yīng)的掘進(jìn)隊(duì)及設(shè)備等也大力減少。1.4.3簡化采區(qū)的巷道布置由于在特厚煤層中進(jìn)行放頂煤綜采，煤層的全厚一次回采完畢，巷道受采動(dòng)影響小，所以巷道的維護(hù)時(shí)間短。因此，采區(qū)內(nèi)各類巷道可以布置在煤層中。例如，改巖石上山為煤層上山，取消區(qū)段集中巖巷，取消各種巖石聯(lián)絡(luò)巷、石門和溜煤眼。對于煤層上山，為便干維護(hù)和防止發(fā)火，可對巷道采取加網(wǎng)噴射混凝土或在巷道頂幫鋪設(shè)混凝土背板。實(shí)行放頂煤綜采，巷道可沿煤層底板布置，使系統(tǒng)十分簡單，而且巷道掘進(jìn)費(fèi)用大為降低。2.中位放頂煤液壓支架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1液壓支架的工作原理液壓支架的基本工作原理如圖。其主要組成部分有頂梁﹑立柱﹑底座﹑推移裝置﹑操縱控制裝置。1、頂梁2、立柱3、底座4、推移千斤頂5、安全閥6、液控單向閥7、8操縱閥9、乳化液泵站10、輸送機(jī)為了實(shí)現(xiàn)液壓支架的主要功用，液壓支架必須具有升（架），推（運(yùn)輸機(jī)），降（架），移（架）四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作都是有乳化液泵站提供的工作乳化液的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)操縱閥各手把處于中立位置時(shí)，乳化液泵站停止向液壓支架供液。當(dāng)閥把手向右則由泵站提供的工作乳化液經(jīng)閥（左位）和液控單向閥進(jìn)入立柱的下腔，同時(shí)立柱上腔經(jīng)閥回液，實(shí)現(xiàn)升架。當(dāng)閥手把向左，則工作乳化液進(jìn)入立柱上腔，并同時(shí)解除液控單向閥的單向性，使立柱下腔回液，實(shí)現(xiàn)降架。閥用來轉(zhuǎn)換通向推移千斤頂?shù)耐罚职严蛴?，工作乳化液進(jìn)入推移千斤頂前腔，后腔回液，這時(shí)，支架在已經(jīng)降架卸載的狀況下，以輸送機(jī)為單點(diǎn)向前移架，手把向左，則工作乳化液進(jìn)入推移千斤頂后腔，前腔回液。這時(shí)，支架已經(jīng)撐緊頂板承載的狀況下以支架為支點(diǎn)將輸送機(jī)推向煤壁。液壓支架的承載過程分為初撐，增阻和恒阻三個(gè)階段，并可通過液壓支架的工作特性曲線來說明。液壓支架的工作特性曲線是指液壓支架在承載過程中支撐力隨時(shí)間的變化關(guān)系。支架在工作液化液作用升架后，從頂梁接觸頂板至立柱下腔壓力到達(dá)泵站工作壓力為定值時(shí)稱為初撐階段，用時(shí)間T。表示。立柱到達(dá)泵站規(guī)定工作阻力時(shí)支架對頂板的支撐力稱為支架的初撐力。對立柱垂直支頂?shù)闹Ъ?，其初撐力為：初撐階段結(jié)束后，立柱下腔閉鎖承載，直至其壓立達(dá)到立柱安全閥調(diào)定壓力為止的撐阻階段用時(shí)間t1表示。支架增阻性能是液控單向閥對立柱下腔的閉鎖來實(shí)現(xiàn)的，而支架對頂板的最大支撐力則是有立柱安全閥的調(diào)定值保證的。立柱下腔到達(dá)安全閥調(diào)定壓力的支撐立稱為支架的工作阻力。讀立柱垂直支頂?shù)闹Ъ?，其工作阻力：支架到達(dá)最大支撐力后，頂板對支架載荷繼續(xù)增加時(shí)，則立柱安全溢流，支架略降而實(shí)現(xiàn)恒阻讓壓的工作特性，此為恒阻階段，用時(shí)間t0表示。支架的恒阻特性不但能防止支架過載起安全保護(hù)作用，而且能防止頂板因支撐力過大而早晚破裂，而且還對相鄰支架有均衡載荷的作用，保證了全工作面支架承載能力的充分發(fā)揮。2.2液壓支架的主要技術(shù)特征與工作參數(shù)2.2.1工作阻力支架的結(jié)構(gòu)尺寸，強(qiáng)度和支撐能力，甚至上取決于工作阻力大小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理地按頂板載荷確定工作阻力，支架具有的工作阻力要大于或等于支架工作時(shí)要承受的頂板載荷，取2800Kn。得D=180mm。式中：n—每架立柱數(shù)D—立柱缸徑Pa—立柱安全閥動(dòng)作壓力，MPa2.2.2支架的初撐力初撐力是指泵站的工作壓力下，支架對頂板的最初支撐能力，初撐力的大小取決于泵站工作壓力，立柱數(shù)和立柱缸徑。最大值由泵站溢流所限定，即：取初撐力式中—泵站工作壓力，公斤/cm2。2.2.3移架力和推溜力移架阻力與支架結(jié)構(gòu)、重量、煤層厚度及頂板、底板條件等有關(guān)。本架的拉架力為150MPa，推溜力為100MPa2.3液壓支架總體方案設(shè)計(jì)中位放頂煤液壓支架是指放煤口設(shè)在掩護(hù)梁上，并且采用兩部輸送機(jī)且后輸送機(jī)置于支架底座上的液壓支架。2.3.1中位放頂煤液壓支架的分類中位放頂煤液壓支架是當(dāng)前我國應(yīng)用數(shù)量較多，分布面較廣的綜放支護(hù)設(shè)備。中位放頂煤液壓支架已不僅是一種單純維護(hù)工作面空間的支護(hù)設(shè)備，還是一種依靠礦山壓力破碎媒體，具有放煤功能的綜采設(shè)備。中位放頂煤液壓支架按其結(jié)構(gòu)型式可分為兩類：單鉸點(diǎn)中位放頂煤支架這種支架的掩護(hù)梁通過銷軸直接與底座聯(lián)接。目前這類產(chǎn)品主要有：FYS3000／19／28、ZFS4400／16／26、ZFS4000／19／28(A)、ZFS5400／17／26.5、ZFS6000／20／30等。該類中位放頂煤支架在頂煤破碎及放煤過程中，對頂板給予支架的不均衡作用力，單鉸點(diǎn)式支架有較強(qiáng)的抗偏載能力；并且在頂煤運(yùn)動(dòng)過程中采空區(qū)垮落的頂煤與運(yùn)動(dòng)的矸石對支架掩護(hù)梁產(chǎn)生較大的動(dòng)載，單鉸點(diǎn)式支架同樣具有很強(qiáng)的抗水平力能力。單鉸點(diǎn)支架通常稱圓弧形支架，即支架梁端到煤壁的距離隨架高變化呈圓弧曲線運(yùn)動(dòng)。但在放頂煤采煤中，采高變化較小，端面距基本固定在某一范圍，在結(jié)構(gòu)上具有極好的穩(wěn)定性。與四連桿聯(lián)接型式相比，后輸送機(jī)有較大的縱向工作空間和過煤高度。2．四連桿中位放頂煤支架這種中位放頂煤液壓支架與普通支架基本相同，支架掩護(hù)梁與底座采用四連桿聯(lián)接后輸送機(jī)的縱向運(yùn)動(dòng)和放煤空間位于前后連桿之間。目前這類產(chǎn)品主要有：ZFS3000／16.5／26、ZFS4500／16／26、ZFS4000／16／28等。此類支架因前連桿占有一定空間，為滿足后輸送機(jī)的工作要求，使支架的縱向長度較單鉸點(diǎn)支架為長。由于支架使用了四連桿機(jī)構(gòu)使粱端運(yùn)動(dòng)呈雙紐線軌跡。這種中位放頂煤支架，在特殊情況下還可兼作普通支架使用。該支架受力狀態(tài)好，抗扭能力強(qiáng)，尤其對于傾角大于15°小于35°的大傾角工作面，頂板的作用力將使支架受到嚴(yán)重偏載，實(shí)踐證明四連桿機(jī)構(gòu)較單鉸點(diǎn)具有更強(qiáng)的抗扭能力。為此，四連桿型式的放頂煤支架更適合于傾角較大煤層的放頂煤開采。中位放頂煤支架具有受力狀態(tài)好，抗扭能力強(qiáng)，不易倒架，不易損壞且煤塵較小等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處為：(1)后輸送機(jī)置于底座上，擋煤板與架間浮煤易損壞中部槽，人工清理浮煤勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。（2）由于掩護(hù)梁不能擺動(dòng)，僅靠放煤機(jī)構(gòu)對垮落下來的大塊煤進(jìn)行二次破煤的能力欠佳。另外，中位放頂煤支架一般為支撐掩護(hù)式架型，還可按支柱位置不同分類，可分為四柱支頂式支架(4柱支在頂梁上)和四柱支頂支掩式支架(2根前柱支在頂梁上，2根后柱支在掩護(hù)梁上)。早期在我國使用四柱支頂式中位放頂煤支架有很多缺點(diǎn)：如后輸送機(jī)過煤高度小；對于垮落的頂煤進(jìn)行二次破碎的工作機(jī)構(gòu)不可靠；放煤口尺寸小等。后經(jīng)改造、改進(jìn)，如我國研制的ZFS4400／16／26支架，目前在我國已成為一種主要高產(chǎn)架型，受到廣泛歡迎。這類支架一般頂梁較長，因此在移架過程中對頂煤的反復(fù)支撐次數(shù)多，能對頂煤進(jìn)行多次加、卸載，使頂煤內(nèi)部發(fā)生周期性的交變應(yīng)力變化，對促進(jìn)頂煤破碎產(chǎn)生積極作用。這類支架適合于中硬煤層(f＝1.5～3)放頂煤開采。四柱支頂支掩式中位放頂煤支架，縮短了頂梁長度。在移架過程中減少了反復(fù)支撐次數(shù)，頂梁下僅有單排前柱支撐，可使頂梁對頂煤有更好的接頂效果，尤其對于三軟煤層維護(hù)煤壁片幫和梁瑞冒頂，這種支架具有極好的適應(yīng)性能，故適用于較軟煤層(f=0.3～l.5)放頂煤開采。最后還有—種放頂煤支架，這類支架可以歸類于中位掩護(hù)式放頂煤液壓支架。研制出的這種架型已應(yīng)用于三軟煤層上、下巷處當(dāng)過渡支架使用。這種架型的最大特征是縱向尺寸小、重量輕，后輸送機(jī)工作空間極大．便于設(shè)備維修。但受到結(jié)構(gòu)布置空間限制，影響到放煤位置的設(shè)置，無法設(shè)計(jì)理想的二次破煤機(jī)構(gòu)。中位掩護(hù)式放頂煤支架適合于煤質(zhì)軟、節(jié)理發(fā)育、易破碎的放頂煤條件使用。2.3.2中位放頂煤液壓支架的主要結(jié)構(gòu)中位放頂煤液壓支架不僅要支護(hù)頂煤，而且更把后部頂煤放到輸送機(jī)上。中位雙輸送機(jī)放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)必須首先完成下面兩項(xiàng)主要工作內(nèi)容：1)支架高度的確定?，F(xiàn)有中位放頂煤支架的高度一般都在1650～3000mm范圍內(nèi)。選擇該支架的高度，應(yīng)該在保證行人、通過采煤機(jī)和不影響處理頂板事故、不影響通風(fēng)斷面的原則下，盡量將支架最大高度定得低些，以提高穩(wěn)定性，減輕重量。確定的支架最大高度應(yīng)超出實(shí)際采高200mm。同時(shí)支架最大高度降低后可把液壓操縱和控制系統(tǒng)都置于支架頂梁上，使底部空間簡單整潔，便于清理浮煤。當(dāng)煤層中的軟、硬煤分層面(或煤矸分層面)在支架工作高度以上時(shí)，應(yīng)增加支架最大高度，以便支架頂部為硬煤，有利于維護(hù)頂煤和順利放煤。2)支架后輸送機(jī)空間設(shè)計(jì)。雙輸送機(jī)中位放頂煤支架的后部空間是運(yùn)輸頂煤的通道。放頂煤采煤工作面有60％以上的煤要從后輸送機(jī)運(yùn)出，同時(shí)這又是拉移和維護(hù)后輸送機(jī)的空間。在滿足支架構(gòu)件強(qiáng)度的條件下，應(yīng)加大空間尺寸。近年來由于高產(chǎn)、高效大功率采煤機(jī)的應(yīng)用，使?jié)L筒截深已從600mm增為800mm，而后輸送機(jī)為適應(yīng)這種大步距，更要求加大支架的縱向空間。這里“過煤高度”是指放煤時(shí)，后輸送機(jī)垂直中心線上可以通過煤炭的最大高度。過煤高度的確定要考慮落煤塊度的大小及放煤高度，一般要求過煤高度不小于650mm。確定放煤口高度時(shí)，還要根據(jù)采空區(qū)矸石的充填程度。必須使隨采隨垮的直接頂充填高度超過放煤口，否則在移架時(shí)頂煤就要充填放煤口下端的后部空間，造成煤炭損失，降低回采率。支架底座與掩護(hù)梁鉸接點(diǎn)或支架后連桿上鉸點(diǎn)的設(shè)計(jì)高度應(yīng)為0.85～lm，以保證放煤口低于直接頂垮落充填高度，同時(shí)把支架后部空間與采空區(qū)完全隔開，防止丟煤、涌矸及采空區(qū)殘煤自燃。中位放頂煤支架的主要部件包括頂梁、掩護(hù)梁、底座、放煤裝置及推移機(jī)構(gòu)等。2.3.3頂梁中位放頂煤支架的頂梁是直接支撐頂煤和間接支撐直接頂及老頂部分載荷的承載部件，除滿足—定的剛度與強(qiáng)度外，還要求對頂板覆蓋率要高，以減少降、移支架過程中漏煤。由于頂煤易產(chǎn)生裂隙、破碎及垮落，要求頂梁能盡可能適應(yīng)這種變化，具有良好的接頂性能，避免因局部壓力而引起損壞。頂梁的結(jié)構(gòu)型式主要有以下幾種：1．鉸接式頂梁鉸接式頂梁由伸縮前梁、主梁、前梁千斤頂、伸縮梁千斤頂組成，其結(jié)構(gòu)下圖所示，這種頂梁的前梁與主梁是通過銷鈾鉸接而成，它對頂板有較好的接頂能力。該結(jié)構(gòu)目前在小位放頂煤支架中大量采用，它適合于中硬煤層、II類中等穩(wěn)定的直接頂下使用。該結(jié)構(gòu)與普通支撐掩護(hù)式支架的頂梁基本相同。在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。1)頂梁長度。中位放頂煤支架為防止煤壁片幫及增加支架反復(fù)支撐的次數(shù)，宜采用先移架后推溜的及時(shí)支護(hù)方式，這比滯后支護(hù)方式的頂梁要長一個(gè)移架步距，即600mm。為防止采煤機(jī)工作時(shí)截割頂梁，在設(shè)計(jì)時(shí)要求最小梁端距在支架的采高范圍內(nèi)為300mm。設(shè)計(jì)頂梁長度時(shí)首先考慮局部長度，而后根據(jù)要求確定頂梁總體長度。2)護(hù)幫板中位放頂煤支架的采高大都控制在2400—2600mm，在這種采高范圍內(nèi)因中硬煤層很少出現(xiàn)煤壁片幫，故一般不再設(shè)計(jì)護(hù)幫板。3)外伸縮式(手套式)前梁為套在梁體外的半封閉殼體，靠兩根工字形結(jié)構(gòu)件導(dǎo)向及承載，并配以伸縮梁千斤頂構(gòu)成手套式伸縮梁(圖2—8—11)。前粱的總體長度要控制在1.2一1.4m，伸縮梁行程一般需達(dá)到采煤機(jī)滾筒截深600一800mm，以便在采煤機(jī)過后及時(shí)護(hù)頂，以防冒頂。工作寬度為1.5m的液壓支架，前梁寬度不要超過1350mm，這是為了防止工作面支架歪斜引起移架過程小前梁咬架，使支架不能正常推移。在放頂煤前梁設(shè)計(jì)中要注意前梁與主梁體上平面間要形成高約30mm的臺階，使前梁低、主梁高。這樣可在支架處于工作狀態(tài)時(shí)伸縮粱能順利伸出。前梁與主梁由銷軸餃接，并通過前梁千斤頂支承，設(shè)計(jì)時(shí)要求前梁能上萬擺動(dòng)15°，保證與頂板有良好接觸，維護(hù)好機(jī)道上方頂煤，從而保證正常作業(yè)。另外，在前梁下部要設(shè)計(jì)起吊耳子，供維修工作面設(shè)備用。（4)側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式。頂梁側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式如下圖所示。通常使用于放頂煤支架的有兩種類型：一種側(cè)護(hù)板是雙側(cè)可調(diào)式，即使用時(shí)固定一側(cè)，另一側(cè)則為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。另一種為單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板，可根據(jù)要求將一側(cè)側(cè)護(hù)板與頂梁體制成一體，而另一側(cè)則為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。對于中心距為1.5m的支架，要求側(cè)護(hù)板收攏后的寬度要小于1450mm。頂梁側(cè)護(hù)板的側(cè)向?qū)挾?，要按支架移架時(shí)的升降高度來確定，即：考慮當(dāng)本架工作、鄰架降、移時(shí)，應(yīng)保證相鄰兩架間側(cè)護(hù)板不脫離接觸。側(cè)護(hù)板要前窄后寬，這樣既保證人行、通風(fēng)斷面又滿足側(cè)護(hù)板的工作要求。頂粱側(cè)護(hù)板和掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板在搭接、鉸接處，除考慮動(dòng)作靈活可靠外，應(yīng)盡量減小搭接縫隙，以提高密封性能。2.3.4整體剛性頂梁整體剛性頂梁可使用長側(cè)護(hù)板防止漏頂煤，它常用于中位支頂支掩式液壓支架。上圖a為內(nèi)伸縮式(抽屈式)整體頂梁，圖b為外伸縮式(手套式)整體頂粱。支頂支掩式放頂煤液壓支架的頂梁。它具有普通掩護(hù)式支架的特點(diǎn)，其頂梁長度較短，因此，減少了對頂煤的反復(fù)支撐次數(shù)，并有極好的接頂能力，尤其對于煤體強(qiáng)度f＜l，直接頂裂隙發(fā)育的三軟煤層，支架受載的合力作用位置靠前的條件下采用這種類型的頂梁，能減少對頂煤的反復(fù)支撐次數(shù)，維護(hù)梁端頂煤完整，提高支架梁端的支撐能力。所以中位支頂支掩式放頂煤液壓支架適用于I類不穩(wěn)定頂板的三軟煤層。另外在設(shè)計(jì)中還要注意以下問題：（1)護(hù)幫板。適用于三軟條件的中位放項(xiàng)煤支架控制煤壁片幫，但護(hù)幫板控制片幫并不可靠，因此三軟條件放頂煤支架也可不設(shè)護(hù)幫板。而是選取最佳工藝，嚴(yán)格控制采高、進(jìn)刀方式、俯采方式等，防止片幫與冒頂。（2)側(cè)護(hù)板。支頂支掩式放頂煤支架的頂梁側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)與支頂式的相同。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工作面推進(jìn)方向確定側(cè)護(hù)板形式，一般沿工作面傾斜上方為固定側(cè)護(hù)板，下方為活動(dòng)側(cè)護(hù)板?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板通過彈簧筒和側(cè)推千斤頂與梁體連接，以保證活動(dòng)側(cè)護(hù)板靠緊鄰架的固定側(cè)護(hù)板，解決對煤頂密封和防倒、調(diào)架。雙側(cè)可調(diào)式側(cè)護(hù)板可隨工作面推進(jìn)方向變化而進(jìn)行調(diào)整。整體剛性頂梁宜用于三軟放頂煤工作面，為提高頂煤的密封性能，在設(shè)計(jì)頂梁護(hù)扳長度時(shí)應(yīng)盡量加長側(cè)護(hù)扳長度，提高頂板覆蓋能力，為使支架封得住，移得動(dòng)，一般側(cè)護(hù)板前邊緣離梁端200一250mm為宜。2.3.5掩護(hù)梁中位放頂煤支架的掩護(hù)梁為鋼板焊接的箱式結(jié)構(gòu)。掩護(hù)梁上端與頂梁餃接，下部與前、后連桿或宜接與底座鉸接。支頂支掩式支架在掩護(hù)梁上部焊有立柱柱窩?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。掩護(hù)梁中間開有放煤口。由于放煤機(jī)構(gòu)的布置特點(diǎn)，從側(cè)面看掩護(hù)梁，其形狀有直線型、折線型兩種下圖所示。中位放頂煤支架的掩護(hù)梁主要受載于采空區(qū)垮落矸石自重、頂煤垮落的沖擊和上覆巖層的動(dòng)載，其特點(diǎn)是受強(qiáng)大小、方向和作用點(diǎn)變化大，除實(shí)測統(tǒng)計(jì)分折外，計(jì)算都是在假定條件下進(jìn)行的，故設(shè)計(jì)掩護(hù)梁時(shí)外載也難以準(zhǔn)確確定。在掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要解決如下問題。掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)型式a-直線型；b-折線型1．放煤口位置和尺寸的確定設(shè)計(jì)綜放液壓支架的合理放煤口位置和尺寸，并選擇相應(yīng)的合理放煤步距，對提高煤炭回收率有重要意義。綜放工作面頂煤垮落角是頂煤煤體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要標(biāo)志，亦由此反映頂煤的垮落情況。為提高頂煤回收率，為使每次放煤步距中垮落的頂煤均能流入放煤口，應(yīng)讓頂煤能位于放煤口后邊緣起按煤的自然安息角所作的斜線之前方。這與頂煤垮落角a、放項(xiàng)高度M2、支架放煤口位置有關(guān)，如圖2—8—16所示。當(dāng)隨采隨垮的直接頂很厚時(shí)，支架放煤口位置須滿足如下關(guān)系；式中L1——支架切頂線到放煤口后邊緣的水平距離，L2一—放煤步距；M’——放煤口高度，——煤的自然安息角。在設(shè)計(jì)支架時(shí)，放煤口位置和尺寸的確定非常重要。目前中位放頂煤支架的放煤口長度為1000一1800mm，而實(shí)際放煤步距是600—1800mm。圖2·8—26放煤口位置圖如果不考慮移架過程松動(dòng)煤體向來空區(qū)的水平位移，在每次放煤將頂煤放凈的必要條件是石L1L2，式中L3為放煤口水平投影長。如果L2＞L3，會(huì)丟失部分頂煤，當(dāng)L2＜L3，又可能混入部分矸石，因此獲得最大頂煤放出量和最小含矸率的合理步距為L2L3。因此放煤口長度，可根據(jù)實(shí)際情況，略大或稍小于放煤步距。放煤口應(yīng)盡量加寬設(shè)計(jì)，中心距為1.5m的支架因受結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求，放煤口寬度大都選900mm，放煤口越寬越能減少架間放煤的脊背損失。此地放煤口尺寸還要考慮冒落煤塊情況，塊度越大，塊炭率越高，放煤口如過小，煤就不能順利放入，將影響支架的正常工作。2．掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板掩護(hù)梁側(cè)護(hù)扳的基本結(jié)構(gòu)型式與要求同頂梁則護(hù)扳一樣，可分為雙側(cè)可調(diào)式和單側(cè)活動(dòng)式兩種。掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的上板，可以高出掩護(hù)梁上平面，并不要求在同一平面，如圖2—8—17所示。近年來有人提出為減少架間放煤的脊背損失，可將位于放煤口處的側(cè)護(hù)扳上平面根據(jù)煤的安息角制成三角型式，如圖2—8—17所示。2.3.6底座中位放頂煤支架的底座主要是將頂梁和掩護(hù)梁所受的壓力傳遞到底扳，并對支架起穩(wěn)固作用的部件。因此，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，對底座的適應(yīng)性要強(qiáng)；對底板的接觸比壓要??；立柱布置要合理，要便于行走，無論是四連桿或單鉸式支架，后輸送機(jī)空間的縱向尺寸要滿足支架移動(dòng)步距，再加150mm以上的富裕量。底座的結(jié)構(gòu)型式、通常有兩種類型，如圖2—8—18所示，圖中a底座用于四連桿聯(lián)接的支架；b底座角于單鉸點(diǎn)聯(lián)結(jié)的支架。以上兩種都屬于整體式底座，是用鋼板焊成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小。圖2。8—17掩護(hù)粱側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)a一普通結(jié)構(gòu)；b一三角型上板結(jié)構(gòu)圖2—8—18底座結(jié)構(gòu)型式a-四連桿連接；b-單鉸此外，底座的結(jié)構(gòu)還有下列特點(diǎn)：。(1)為增加支架的穩(wěn)定性，底座要盡量加寬，使其寬度比普通支架寬100m加左右，同時(shí)要增大左右立柱中心距。’(2)單鉸點(diǎn)連接式底座要將底座尾部制成全封閉的箱體，四連桿式支架要將后連桿制成整體箱式結(jié)構(gòu)，以提高支架的抗偏載能力，同時(shí)起擋矸作用。(3)中位放頂煤支架的底座長度，大多在3200mm以上，而且推移千斤頂布置在底座中部。為了提高底座的排矸能力，應(yīng)在底座中間后部把底扳打開，形成排矸通道，防止推移機(jī)構(gòu)不能正常推移。(4)底座與立柱間用鑄鋼球面柱窩接觸，以免立柱受偏載，并用限位板和銷軸限位，防止立柱脫出柱窩。(5)底座前端做成滑撬形，以減少移架阻力，避免移架時(shí)底座啃底。2.3.7放煤機(jī)構(gòu)放煤機(jī)構(gòu)是設(shè)計(jì)中位放頂煤支架的關(guān)鍵，它不但能自由地控制放煤，而且對頂煤為中硬時(shí)，當(dāng)頂煤尚未進(jìn)入放媒口前具有主動(dòng)破煤的能力。在設(shè)計(jì)放煤機(jī)構(gòu)時(shí)，其選型主要根據(jù)煤的層、節(jié)理發(fā)育情況和煤炭硬度，一般對于f＞2的中硬煤層可選擺動(dòng)式機(jī)構(gòu)，對于f＜2的屆碎、軟煤層可選插扳式或折頁式機(jī)構(gòu)。1)擺動(dòng)式放煤機(jī)構(gòu)(圖2—8—19)。由放煤千斤頂、小插扳千斤頂、放煤擺動(dòng)扳、小插板組成。在整個(gè)設(shè)計(jì)構(gòu)思上，是把雙輸送機(jī)開天窗式的放煤口，高位放煤的放煤槽和帶有伸縮括扳的擺動(dòng)尾梁合為一體，使其成為兼有三種基本類型優(yōu)點(diǎn)的新型放煤機(jī)構(gòu)。放煤機(jī)構(gòu)的主體是擺動(dòng)式放煤扳，上有三條刀狀破煤齒，其截面形狀為頂角30、下寬80mm、高120mm的等腰三角形，內(nèi)部設(shè)有v型導(dǎo)軌用以安裝小插板。軌長＞700mm、厚約220mm、寬度可按放煤口寬900mm的單邊留5—6mm間隙考慮。放煤擺動(dòng)扳上端鉸接在掩護(hù)梁放煤口上沿，在中下部由兩個(gè)一端固定在底座上的放煤千斤頂推拉，使放煤擺動(dòng)板在支架工作高度為2500mm，掩護(hù)梁與水平面夾角約30時(shí)，向上擺動(dòng)可超出掩護(hù)梁并與掩護(hù)梁成45，向下擺動(dòng)可與掩護(hù)梁交角大于45。用于破碎頂煤和打開整個(gè)窗口。在放煤擺動(dòng)板體內(nèi)裝有可伸縮的小插板，兩側(cè)設(shè)置v型導(dǎo)軌，板寬820mm，厚約160mm，前端設(shè)有用插煤的齒條，齒條下部有耳子與兩個(gè)插板千斤頂聯(lián)接。當(dāng)插板伸出時(shí)，可破碎卡在窗口的塊煤，最大切斷力250kN。小插板行程大于600mm，用于啟閉局部窗口。擺動(dòng)式放煤機(jī)構(gòu)在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，小插板伸出，搭在放煤口前沿。放煤時(shí)，由液壓控制系統(tǒng)先收縮小插板，以免損壞插板，然后擺動(dòng)放煤機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)放煤機(jī)構(gòu)的成敗在于應(yīng)使機(jī)構(gòu)有足夠的破碎力。為了提高其破碎能力，應(yīng)把放煤千斤頂下端鉸接在底座上。這樣一方面可使千斤頂推拉放煤擺動(dòng)板，比鉸接在頂梁上的有效破碎力大，推力應(yīng)達(dá)到500kN：另一方面有利于在不同支護(hù)高度時(shí)調(diào)整放煤機(jī)構(gòu)的破煤和擺動(dòng)角度。2)插板式放煤機(jī)構(gòu)（圖2—8—20)。由插板千斤頂、滑道、放煤插板組成。其類似自由開關(guān)的閘門，用以控制垮落的頂煤。由于插板與放煤口配合間隙較小，關(guān)閉時(shí)插板和粱體搭接，故密封性能很好，適用于煤炭硬度f＜l的三軟煤層用。圖2-8-I9擺動(dòng)式放煤機(jī)構(gòu)1-放煤千斤頂；2-小插板千斤頂；3-放煤擺動(dòng)板；4-小插板該放煤機(jī)構(gòu)的滑道，設(shè)在掩護(hù)梁放煤口內(nèi)側(cè)，上滑道為焊接成型，為了便于安裝插板，下滑道由螺栓固定。放煤口寬要達(dá)到900mm，長600mm以上。在放煤口內(nèi)設(shè)置可自由開閉的插板，板寬約900mm，厚80mm，在其前端下部設(shè)有連接兩根插板千斤頂?shù)亩?，千斤頂一端鉸接在掩護(hù)梁上，一端鉸接在插板前部，其伸出時(shí)推力要達(dá)到250kN。圖2—8—20插板式放煤機(jī)構(gòu)1-插板千斤頂；2-滑道；3-放煤插板圖2—8—21折頁式放煤機(jī)構(gòu)1-折頁千斤頂；2-放煤折頁板3)折頁式(又稱門式)放煤機(jī)構(gòu)(圖2—8—21)。由折頁板和折頁千斤頂構(gòu)成。由兩扇可轉(zhuǎn)動(dòng)的折頁門開啟、關(guān)閉來控制放煤。由于受結(jié)構(gòu)限制，折頁門在放煤位置時(shí)很難達(dá)到垂直掩護(hù)梁的位置，影響放煤面積，而且因折頁門鉸接處留有較大縫隙，密封性能差，故現(xiàn)在已很少采用這種放煤機(jī)構(gòu)。折頁式放煤機(jī)構(gòu)設(shè)置在掩護(hù)梁上的放煤口內(nèi)，由四個(gè)千斤頂分別控制兩扇折頁門，有些還沒有千斤頂帶動(dòng)的攪動(dòng)桿。由于結(jié)構(gòu)要求該種放煤機(jī)構(gòu)不能使放煤口開得很大，也限制了其被廣泛采用。2.3.8噴霧陷塵放頂煤工藝主要有割煤、移架和放落頂煤。放煤量一般占產(chǎn)量的60％一70％，由于頂煤位置高，受礦山壓力作用的頂煤破碎后垮落下來，與普通綜采相比增加了新的煤塵源，放煤口位置愈高、煤塵愈大。如果煤層含水低、煤質(zhì)軟、粉煤多，煤塵也會(huì)增大。陽泉一礦15號煤層含水2％，采用綜采放頂煤工藝，放煤口后5m處曾測得粉塵濃度為3020mg／cm;比金屬網(wǎng)分層綜采高出一倍。但綜放的粉塵嚴(yán)重處僅在局部小范圍內(nèi)，只要采取一定措施，解決好防塵技術(shù)，綜放工藝是可以推行的。(1)在綜采放頂煤工作面進(jìn)、回風(fēng)巷各設(shè)兩條管路。一條供采煤機(jī)噴霧，一條供支架及進(jìn)、回風(fēng)巷膠帶輸送機(jī)尾噴霧。為了提高水質(zhì)在管路上要設(shè)過濾器，防止堵噴嘴。工作面要配置噴霧泵，供水壓力2．5—5MPa。(2)在支架前梁下部靠兩側(cè)設(shè)兩條噴霧管，管長約1m，每根管固定安裝5—6個(gè)噴嘴，配合采煤機(jī)本身噴霧，在割煤時(shí)降低采煤機(jī)附近的煤塵。另外，也降低了降架移架過程中產(chǎn)生的煤塵。圖2-8-22液壓原理圖1-短柱；2-伸縮梁千斤頂；3-頂梁側(cè)護(hù)千斤頂；4-掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板千斤頂；5-防倒千斤頂；6-小插板千斤頂；7-放煤千斤頂；8-前立柱；9-后立柱；10-后運(yùn)輸機(jī)千斤頂；11-推移千斤頂；12-調(diào)架千斤頂；13-防滑千斤頂。(2)在放煤口兩側(cè)安裝兩條噴霧管，管上安裝5—6個(gè)噴嘴，用以在放煤時(shí)噴霧滅塵。為了便于操作除能單獨(dú)控制外，近來已用液壓聯(lián)動(dòng)控制噴霧，即只要放煤機(jī)構(gòu)不關(guān)閉，噴霧系統(tǒng)就一直工作。(4)實(shí)行煤體預(yù)注水濕潤煤層，減少煤塵，提高噴霧壓力，并在水中添加化學(xué)藥劑以提高噴霧粘結(jié)粉塵的能力。3.中位放頂煤液壓支架架體部分的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1鉸接式頂梁掩護(hù)支架該支架受力如圖所示。圖中P1和P8為已知，求F1，F(xiàn)1‘及作用點(diǎn)的位置。鉸接式頂梁支架受力圖3.1.1首先取頂梁為分離休，如圖所示。各力對a點(diǎn)取矩，可寫出F1作用點(diǎn)的位置x的表達(dá)式：(3-1)頂梁分離體受力圖3.1.2式中P8位平衡千斤頂?shù)耐屏ΓΓㄍ屏r(shí)，受力方向向上；拉力時(shí)方向相反）。再取頂梁和掩護(hù)梁為分離體，如圖所示對O點(diǎn)取矩，可求得F1的表達(dá)式，將此式與(3-1)式聯(lián)立，解出F1如下；(3-2)F1=836.71KN頂梁和掩護(hù)梁分離體圖3.1.3從（3-2）式可知：當(dāng)P8為“十”(平衡千斤頂為推力)且W＝0時(shí)，F(xiàn)1力有最小值。當(dāng)P8為“一”(平衡千斤頂為拉力)且W＝0.3時(shí)，F(xiàn)l力有最大值。所以，在驗(yàn)算頂梁強(qiáng)度時(shí)，按平衡千斤頂受拉且W＝0.3時(shí)進(jìn)行計(jì)算。若這個(gè)條件強(qiáng)度計(jì)算能滿足，其他條件都能滿足。由圖3.2寫出x方向和y方向的力系平衡方程，再由此解出頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)的內(nèi)力Xa和Ya:Xa=-160.68KNYa=-321.57KN從上式可以看出，當(dāng)P8取+值，即平衡千斤頂為推力時(shí)，Xa，Ya有最大值，掩護(hù)粱受力最大，同時(shí)前、后連桿受力最大。，所以在驗(yàn)算掩護(hù)梁和前后連桿強(qiáng)度時(shí)按此種情況進(jìn)行。再取掩護(hù)梁為分離休，如圖3.2所示。寫出力系的X方向和Y方向平衡方程，解出F5和F6為F5=92.557KNF6=15.684KN底板對底座的支撐反力Fl與Fl‘大小相等。Fl’作用點(diǎn)的位置可以由取整體支架為分離體如圖3.3求出。對d‘點(diǎn)取矩，整理后有圖3.1.4由（3-2）式可知：當(dāng)平衡千斤頂為拉力，即P8位-且W=0.3時(shí)，F(xiàn)1力有最大值，F(xiàn)1‘也有最大值，所以在驗(yàn)算底座強(qiáng)度時(shí)，按此條件進(jìn)行。圖3.1.53.2放頂煤液壓支架結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算與校核――――掩護(hù)梁的強(qiáng)度計(jì)算與校核3.2.1畫掩護(hù)梁受力簡圖和內(nèi)力分析計(jì)算圖.受力簡圖圖3.2.1內(nèi)力分析計(jì)算圖3.2.23.2.2各點(diǎn)的剪力和剪力圖=394KN=-196KN=-1397K力矩圖圖3.2.33.2.3求各點(diǎn)彎矩和畫彎矩圖=-7186=-6106KN·mm=6106KN·mm=-6106+394743=286636KN·mm=286636KN·mm=286636+(-169)261+(-196)78=227239KN·mm=227239+(-1397293)=-180282KN·mm=-180282+712324=230688KN·mm剪力圖圖3.2.4根據(jù)掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)簡圖和剪力圖、彎矩圖確定危險(xiǎn)截面,由以上圖可知力作用點(diǎn)是最危險(xiǎn)截面,按其斷面結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的剪力、彎矩進(jìn)行強(qiáng)度校核.3.2.4作用點(diǎn)處強(qiáng)度校核.力作用點(diǎn)處的斷面如下圖所示掩護(hù)梁集中載荷處斷面圖3.2.5各板件的計(jì)算數(shù)據(jù)列于下表:件號1234數(shù)量1421217.6644864cm0.821.617.424.446.48533.310.2413.65注：Yn為截面型心至y----y斷面的距離，F(xiàn)n為各零件的截面面積，Jn為各零件的慣性矩其中（1）結(jié)構(gòu)件的形心位置為：===3.8cm（2）慣性矩=162198.4彎曲應(yīng)力安全系數(shù)（鋼板材料選用16Mn，=34335）3.2.5平衡千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)計(jì)算與強(qiáng)度校1．平衡千斤頂平衡千斤頂鉸接于頂梁和掩護(hù)梁之間。首先確定平衡千斤頂?shù)男谐?。平衡千斤頂?shù)男谐桃獫M足頂梁和掩護(hù)梁之間可能的極限位置的要求。即：當(dāng)活塞桿全部縮回，平衡千斤頂達(dá)到最小長度，應(yīng)能足支架升到最大高度時(shí)，頂梁水平位置向下旋轉(zhuǎn)15的要求。當(dāng)活塞桿全部伸出，應(yīng)能滿足支架降到最小高度時(shí)，允許頂梁由水平位置向上轉(zhuǎn)10度的要求。此時(shí)頂梁與掩護(hù)梁間夾角近于180。如圖5—16所示，坐支架達(dá)到最大高度時(shí)，頂梁有時(shí)需向下回轉(zhuǎn)一定角度，設(shè)此角度最大為15，此時(shí)平衡千斤頂達(dá)到最小長度為AE‘在三角形ACE中圖3.2.6式中：P-掩護(hù)梁與水平夾角平衡千斤頂最大高度，按頂梁與掩護(hù)梁成180度角時(shí)計(jì)算，如圖5-2所示頂梁與掩護(hù)梁成180度角時(shí)的狀態(tài)圖3.2.7在三角形A‘D‘E‘中則千斤頂?shù)男谐虨镾=355.773mm然后查表選標(biāo)準(zhǔn)行程為350平衡千斤頂?shù)母讖桨聪率竭M(jìn)行計(jì)算式中dc平衡千斤頂活塞桿直徑P推平衡千斤頂?shù)耐屏Γ↘N）P拉平衡千斤頂拉力（KN）求出缸徑Dc=122.63mm查表取缸徑為125mm桿徑為70mm平衡千斤頂?shù)睦τ?jì)算如下圖所示平衡千斤頂拉力計(jì)算圖平衡千斤頂?shù)睦?，按作用在立柱上鉸點(diǎn)到掩護(hù)梁面積上的厚度為支架最大采高的巖石塊重量計(jì)算。取頂梁和掩護(hù)梁為分離體，對瞬時(shí)中心o點(diǎn)取矩列平衡方程式：(KN)式中：S力Pc至瞬心O點(diǎn)之矩（cm）Pc立柱至瞬心O點(diǎn)之矩（cm）b作用在支架后部的巖石重量，（KN）Lt巖石計(jì)算長度（M）r巖石容量，26再取頂梁為分離體，對點(diǎn)取矩列平衡方程式，可求的平衡千斤頂?shù)睦拉KN。即得：（KN）式中e——立柱到頂梁后鉸點(diǎn)之矩(cm)，d一平衡千斤頂?shù)巾斄汉筱q點(diǎn)之矩(cm)。平衡千斤頂?shù)耐屏?，假設(shè)支架支撐合力Pc的作用點(diǎn)分頂梁前、后段長度為2：1，用這個(gè)比例關(guān)系計(jì)算平衡千斤頂?shù)耐屏Γ创胫Ъ茉谧罡呶恢脮r(shí)，取頂梁為分離體，對g點(diǎn)取矩求的：P推=442.5KN=294.17KN式中K2為頂梁后鉸點(diǎn)到頂梁尾端之矩(cm)3.2.6﹑平衡千斤頂?shù)膹?qiáng)度計(jì)算因?yàn)?，所以不用進(jìn)行穩(wěn)定性校核⑴活塞桿強(qiáng)度計(jì)算和校核活塞桿應(yīng)力A為活塞桿橫截面積L=900mm活塞桿最大寬度，k為活塞桿回輪半徑22.5mm，查表10-3-55得c=1對于鋼制活塞桿，E（彈性模量）=2.1活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量缸筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，k形狀系數(shù)，由圖10-3-22取k=0.28w活塞桿截面的抗彎模量，⑵缸體強(qiáng)度驗(yàn)算當(dāng)時(shí)，按中等壁厚缸體公式計(jì)算由式2-10-106得：p32缸體材料為無縫缸時(shí)，3.5︿44.設(shè)計(jì)液壓元件及系統(tǒng)4.1擬定支架液壓系統(tǒng)各類中位放頂煤液壓支架設(shè)置的液壓系統(tǒng)不同。但基本上都采用本架操作，只有放煤機(jī)構(gòu)采用鄰架操作方式。4.1.1