放頂煤液壓支架的創(chuàng)新與發(fā)展

【摘要】本文詳細(xì)介紹了放頂煤液壓支架的發(fā)展歷程。在這方面的研究雖然國內(nèi)比國際上較晚一點(diǎn)，但是國內(nèi)的發(fā)展速度很快，在某些方面也達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

【關(guān)鍵詞】放頂煤液壓支架現(xiàn)狀發(fā)展設(shè)計(jì)

一、煤炭行業(yè)現(xiàn)狀

綜合機(jī)械化開采運(yùn)用到放頂煤開采工作面后，使放頂煤開采技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。由于工作面由液壓支架實(shí)現(xiàn)可靠、快速的支護(hù)，放頂煤作業(yè)在安全可靠的工作條件下進(jìn)行，明顯提高了工作面產(chǎn)量。經(jīng)過近二十年的經(jīng)驗(yàn)積累和發(fā)展，綜采己成為國內(nèi)主要開采技術(shù)，隨之而來的是大量需求配套液壓支架，因此，研制新型高效液壓支架已迫在眉睫。

液壓支架的研制在很大程度上提高了我國的采煤機(jī)械化水平。液壓支架是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，以高壓液體作為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。實(shí)踐表明液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。綜合機(jī)械化采煤設(shè)備是由液壓支架與可彎藍(lán)輸送機(jī)和采煤機(jī)組成，可增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人體力勞動(dòng)和保證安全生產(chǎn)。

液壓支架在工作過程中，必須具備升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，利用泵站供給的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的液壓缸來完成這些動(dòng)作，如圖1所示。

1、放頂煤液壓支架的分類

放頂煤液壓支架可分為兩種：第一種為掩護(hù)尾粱插板式放頂煤液壓支架。其結(jié)構(gòu)型式為支撐掩護(hù)式。按四連桿機(jī)構(gòu)又可分為正反兩類。第二種為落煤窗13式放頂煤液壓支架。按結(jié)構(gòu)型式可分為掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式，按輸送機(jī)的臺數(shù)可分為單輸送機(jī)和雙輸送機(jī)兩類；按窗口的設(shè)置位置可分為水平窗口和傾斜窗口兩類。

2、低位放頂煤液壓支架的特點(diǎn)

低位放頂煤液壓支架在實(shí)踐中不斷探索和改進(jìn)，從FY400/14/28型放頂煤液壓支架發(fā)展成以 ZFSB3600/17/28型為代表的低位小插板放頂煤架型和以ZFSB4000/17/28型為代表的反向四連桿式低位大插板放頂煤架型。這兩種架型目前是放頂煤的主導(dǎo)架型，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）相比其他放頂煤支架架型，從煤壁到放煤口的距離最長，經(jīng)過頂粱的反復(fù)支撐和在掩護(hù)梁上的垮落，頂煤破碎較充分，對放煤極為有利。（2）支架的抗扭，抗偏載能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。（3）由于放煤口低并且連續(xù)，放煤效果好，沒有脊背損失，采出率高。（4）低位放煤可減小煤塵。（5）后輸送機(jī)沿底板布置，浮煤容易摔出，移架輕快.同時(shí)尾粱插板可以切斷大塊煤，使放煤口不易阻塞。（6）后部放煤空問大，尾梁擺動(dòng)角度大，有助于頂煤的冒落，放煤效率高。

目前，我國在放頂煤液壓支架的研究方面取得了較大成果。（1）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我國己經(jīng)在放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)中應(yīng)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。（2）在放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)方法和理論方面有了較大的發(fā)展。（3）在放頂煤液壓支架研究工作中成功應(yīng)用有限元技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)對放頂煤液壓支架進(jìn)行模擬試驗(yàn)。（4）完善了放頂煤液壓支架技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。近年來，我國己經(jīng)制定出17項(xiàng)有關(guān)放頂煤液壓支架系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是目前世界上放頂煤液壓支架標(biāo)準(zhǔn)最完善的國家之一。總之，隨著三維模型設(shè)計(jì)軟件和有限元分析軟件的廣泛應(yīng)用，我國在放頂煤液壓設(shè)計(jì)方面己經(jīng)有了長足的發(fā)展。

三、放頂煤液壓支架的存在問題

我國雖然在放頂煤液壓技術(shù)方面取得了一些成績，但是相對于發(fā)達(dá)國家而言，還存在不足：第一，我國的綜采范圍和落后的技術(shù)與產(chǎn)煤第一大國的地位不對應(yīng)。第二，我國的放頂煤液壓控制技術(shù)水平還比較落后。我國傳統(tǒng)材料、工藝、性能與世界發(fā)達(dá)國家還是存在很大的差距。第三，我國的放頂煤液壓支架控制系統(tǒng)研究比較落后，嚴(yán)重制約了支架的移動(dòng)速度和經(jīng)濟(jì)效益的提高。現(xiàn)在我國放頂煤液壓支架還是基本采用手動(dòng)先導(dǎo)程序控制。

近年來，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的廣泛使用，極大地提高了放頂煤液壓支架設(shè)計(jì)水平，但仍然存在一些突出問題，主要有以下幾點(diǎn)：（1）目前廣泛使用的有限元分析法由于建模困難，只能對個(gè)別部件進(jìn)行分析，無法對整架分析。（2）由于缺少對整體強(qiáng)度的分析，導(dǎo)致對不同工況下支架受力趨勢分析不明確。（3）在使用接觸法計(jì)算處理各個(gè)組件的連接問題時(shí)，往往由于接觸面選擇困難，使分析效率低下。