浅谈充填液压支架研究设计

摘要:结合“三下”压煤量综合机械化开采的特点，指出充填液压支架设计的难点，着重介绍了充填液压支架的主要设计思路和应用。

关键词:充填 液压支架 设计 应用

一、概述

充填液压支架是我公司为阜矿集团艾友煤矿所研制的综放开采边角煤、小块段煤、煤柱及“三下” 压煤量充填用的液压支架，由于“三下” 压煤量很大，研发适应边角煤、小块段煤、煤柱及“三下” 压煤综放开采的成套装备和工艺，提高煤炭采出率，是综放开采技术发展的重要方向之一。研发充填液压支架也是充分利用能源，如何高效安全，合理进行开采的重要课题。

二、充填液压支架设计难点

充填液压支架要求工作阻力高，立柱伸缩比大，但要提高支架的工作阻力须采用大缸径立柱，而大缸径立柱的固定段大，伸缩比小这与液压支架要求立柱伸缩比大相矛盾，采用传统的设计方法无法实现，必须打破传统的设计思维才能实现。

三、充填液压支架的主要设计思路

充填液压支架是以高压液体为动力，由若干液压元件与一些金属结构件按着一定的连接方式而成的一种采煤工作面支护设备。结构件是一个支架承载元件，本支架的结构件主要由前梁组体、顶梁组体、底座、尾梁、推杆等组成。立柱千斤顶是液压支架实现支护的主要承载部件，所以立柱采用大缸径机械加长杆千斤顶。

四、确定充填液压支架的主要参数

1.支架高度确定

采煤工作面机采高度是人为确定的，一般以满足作业人员操作空间及设备维护空间为前提。工作面机采高度不宜过大，否则投资和重量过大。工作面采高过大，煤壁片帮，架前漏顶等不利因素的影响将加大。所以，根据阜矿集团所属煤矿的自然条件，为了保证支架发挥正常支护作用，按《液压支架设计规范》（MT/T556―1996）的规定选取支架的最大结构高度。根据阜矿集团煤矿的自然条件及支架所应有的通用性，确定最小高度为1.8米，最大高度为3.7米。

2.支架宽度确定

由于各矿的开采宽度及工作面的操作空间不同，所以本支架采用普通弹簧套筒与侧推千斤顶合二为一设计，以解决支架宽度的调整。为了保证支架的正常运输及安装，确定支架的最小宽度为1.43米，最大宽度为1.60米。

3.侧挡板装置确定

因为本液压支架是充填支架，每六架后要加一架带有侧挡板的支架。侧挡板与支架的连接为设计的又一难点，为了支架的通用性及用户所要求的使用性，采用侧挡板为四部分插接式定位销与千斤顶共存的连接方式，以便利于安装，运输及使用。

4.底座确定

底座采用开底式，排矸性能好，拉架顺利。本支架通过优化参数及结构，使支架顶梁的稳定性强，底座增加了导向方箱，导向方箱与一座为体不仅是增强了顶梁的稳定性，同时也为侧挡板装置的安装提供固定点。

5.安全过机空间

支架结构紧凑，采用高强度板材将顶梁箱形断面尽量做薄，使过机空间，人员操作空间，行走空间相对较大。

6.立柱千斤顶确定

立柱千斤顶是液压支架的支护核心，充填液压支架立柱千斤顶选用大缸径，长伸缩比机械加长杆结构。进回液采用单进回液口的结构形式，其作用效果与普通双伸缩立柱相同，但简化了立柱结构，机械加长杆增大了立柱的伸缩比，最大限度地减小了立柱的外部尺寸，优化了立柱各零件的受力，使各零件趋近等强度，可靠性提高。特别适用于充填液压支架。

7.液压阀确定

根据充填液压支架使用的特殊性，通常液压支架的立柱上腔通过高压胶管和液控单向阀阀板连接，结构复杂，可靠性较低，再加上充填液压支架空间狭小，安装，更换胶管尤为困难，为此，设计带有通道的阀接板，把外缸上，下腔的进液口集成在一个阀板上，简化了结构，提高了可靠性。研发板式液控单向阀，通过阀接板直接和立柱上，下腔连通，简化了结构和管路系统。

五、液压支架液压系统的确定

回采空间变得异常宝贵，在充填液压支架液压系统的设计中，一个阀组，一条胶管的布置都变得非常困难，优化充填液压支架液压系统尤为重要。液压系统采用配以板式连接液控单向阀的单进口伸缩立柱后，立柱的进回液仅需2根高压胶管即可；侧护挡板采用浮动活塞千斤顶；液压系统经过一系列优化措施后，管路系统变得尤为简洁。

六、结束语

充填液压支架的研制有利于边角煤、小块段煤、煤柱及“三下”压煤量机械化开采的发展，对于开发利用煤炭资源，提高资源采出率，延长矿井开采年限和实现高效开采都具有十分重要的意义。

参考文献：

［1］王国法.煤矿放顶煤液压支架与综采放顶煤技术手册.煤炭工业出版社.2011年

［2］王国法.高效综合机械化采煤成套技术［M］.中国矿业大学出版社.2008年

［3］王国法.液压支架技术［M］.煤炭工业出版社.1999年

［4］王国法，刘东财，刘加启等.薄层自动化工作面装备技术的发展［T］.煤矿开采.2001（4）11-14